FR2766030A1 - Procede et dispositif pour l'amplification d'un signal - Google Patents
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Abstract
Selon le procédé et le dispositif de la présente description, une double commande de drain utilise une alimentation de tension variable sur les drains d'un premier étage (302) et d'un second étage (304) afin de commander la puissance de sortie. En particulier, une double commande de drain présentant un rapport de 1 : 1 est utilisée pour de plus bas niveaux de puissance en conjonction avec une commande unique de drain pour de plus hauts niveaux de puissance. Une telle commande de drain pourrait être utilisée par modification directe (1008, 1010) de la tension sur les drains de l'amplificateur de puissance, comme pour des signaux d'un microprocesseur, ou à l'aide d'un circuit spécifique (203) afin de générer les tensions de drain sur la base d'une tension de commande.
Description
PROCEDE ET DISPOSITIF POUR L'AMPLIFICATION D'UN SIGNAL
Ce dépôt concerne les amplificateurs et plus particulièrement, un procédé et un dispositif pour
l'amplification d'un signal.
Un amplificateur de puissance (PA) est utilisé dans un dispositif de communication sans fil comme un radiotéléphone cellulaire pour amplifier des signaux de fréquence radio (R.F.) de telle façon que le dispositif puisse communiquer avec un émetteur/récepteur fixe sur10 site. Une consommation importante est dissipée dans l'amplificateur de puissance d'un dispositif de communication sans fil. Par exemple, dans un radiotéléphone cellulaire portable, un pourcentage important de dissipation de puissance a lieu dans15 l'amplificateur de puissance. Les efficacités d'un amplificateur de puissance dépendent de façon notable des variations de puissance de sortie. Un problème associé à la conception d'un amplificateur de puissance de haute efficacité consiste à compenser de façon adaptée ces20 variations de puissance de sortie. Une amélioration de l'efficacité de l'amplificateur de puissance est
essentielle pour augmenter le temps de fonctionnement d'une batterie donnée du dispositif de communication sans fil.
Les dispositifs de communication sans fil émettent de façon usuelle des signaux R.F. sur une pluralité de niveaux de puissance. Par exemple, certains radiotéléphones cellulaires nécessitent sept niveaux de 4 dB dans la puissance de sortie de l'émetteur radio.30 Cependant, les systèmes plus récents de téléphone cellulaire nécessitent des niveaux additionnels de puissance. L'efficacité de l'amplificateur de puissance varie, de façon notable, sur l'intervalle de puissance de
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sortie. Comme l'efficacité en courant de drain de l'amplificateur de puissance n'est pas affecté pour une grande puissance de sortie, l'amplificateur de puissance est conçu de façon usuelle pour maximiser l'efficacité5 aux plus hauts niveaux de puissance de sortie. Une technique pour améliorer le rendement de puissance nécessite une commutation du courant au repos de l'amplificateur de puissance en réponse à une variation de niveau de sortie de l'amplificateur de puissance. Pour10 un plus bas niveau de puissance, l'amplificateur de puissance est normalement dans un mode de fonctionnement
de classe A. En modifiant les conditions de polarisation de l'amplificateur de puissance pour les plus bas niveaux, l'amplificateur de puissance pourrait être15 maintenu dans le mode de classe A/B avec une amélioration correspondante du rendement.
Dans un amplificateur usuel à deux étages, une alimentation de tension variable sur le drain du premier étage commande la puissance de sortie de l'amplificateur via un réglage du gain du premier étage, appelé, de façon usuelle, commande unique de drain. Le second étage est
polarisé en classe A/B et possède des constantes Vds et Vgs. Cette configuration de commande assure un rendement optimal pour seulement les hauts niveaux de puissance de25 sortie. Pour les plus bas niveaux de puissance de sortie, le courant de drain d'amplificateur est élevéààcause d-.....
courant total de drain se rapprochant, de façon asymptotique, du courant au repos du second étage. De plus, la gamme dynamique dans cette configuration est30 limitée à 25 dB, ce qui est inadapté pour l'obtention de certains niveaux de puissance requis dans un système possédant une plus large gamme dynamique, comme des niveaux de puissance 8, 9 et 10, comme établi dans la spécification IS-91 publiée par l'Association des35 Industries de l'Electronique/ Association des Industries
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des Télécommunications située au 2001 Pennsylvania
Avenue, N.W. Washington D.C. 20006.
D'autres dispositifs usuels utilisant une double commande de gâchette utilisent des tensions d'alimentation fixées sur les drains de chacun des étages. Une variation de Vgs pour chacun des étages commande la puissance de sortie par modification du gain de chaque étage. Tandis qu'une double commande de gâchette peut fournir une plus large gamme dynamique, les10 MESFETs fonctionnent, de façon usuelle, dans la zone de coupure pour assurer la gamme dynamique, compromettant la
stabilité de l'amplificateur aux bas niveaux de puissance.
Ainsi, on recherche un procédé et un dispositif
pour l'amplification d'un signal R.F. avec une plus grande efficacité sur une large gamme dynamique.
Sur les dessins: la Figure 1 est un synoptique d'un dispositif de communication sans fil, comme un radiotéléphone cellulaire, selon la présente invention; la Figure 2 est un synoptique d'un circuit d'émetteur 123 du synoptique de la Figure 1; la -Figure 3- est' un synoptique d'un circuit d'amplification 203 selon la présente invention; la Figure 4 est un schéma de circuit plus détaillé du circuit d'amplification 203; la Figure 5 est un tracé illustrant les tensions de drain de l'amplificateur à deux étages de la Figure 4 en fonction du signal de commande de puissance selon la30 présente invention;
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la Figure 6 est un schéma de circuit d'un mode de mise en oeuvre en option du circuit d'amplification 203; la Figure 7 est un tracé illustrant les tensions de drain de l'amplificateur à deux étages de la Figure 6 en fonction du signal de commande de puissance selon la présente invention; la Figure 8 est un schéma de circuit d'un autre mode de mise en oeuvre en option du circuit d'amplification 203; la Figure 9 est un tracé illustrant les tensions de drain de l'amplificateur à deux étages de la Figure 8 en fonction du signal de commande de puissance selon la présente invention; la Figure 10 est un organigramme illustrant un procédé d'amplification d'un signal selon la présente invention; et la Figure 11 est un organigramme illustrant un procédé pour l'amplification d'un signal selon un mode de
mise en oeuvre en option de la présente invention.
Selon le procédé et le dispositif établis dans la présente description, une double commande de drain
utilise une tension d'alimentation variable sur les drails -des- premier et second étages afin dea-réguir la puissance de sortie. Une double commande de drain assure25 la gamme dynamique requise pour la transmission sur de faibles niveaux de puissance. Tandis qu'une double commande de drain présentant un rapport 1:1 (c'est-à-dire le rapport des tensions appliquées aux drains) est efficace pour de faibles niveaux de puissance, une double30 commande de drain présentant un rapport 1:1 est, en général, moins efficace pour de hauts niveaux de puissance que la commande unique de drain. Ainsi, une
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double commande de drain, présentant un rapport de 1:1 pour de faibles niveaux de puissance associée à une commande unique de drain pour de hauts niveaux de puissance, est, de préférence, utilisée. Une telle double5 commande de drain pourrait être utilisée en faisant varier directement la tension sur les drains de l'amplificateur de puissance, comme des signaux d'un microprocesseur. En option, on pourrait utiliser des circuits spécifiques pour générer les tensions de drain10 sur la base d'une tension de commande. De tels circuits utilisant une tension de commande réduiraient le nombre
de signaux de commande du microprocesseur.
En référence tout d'abord à la Figure 1, on illustre un synoptique d'un dispositif de communication sans fil comme un radiotéléphone cellulaire selon la présente invention. Dans le mode de mise en oeuvre préféré, un générateur de trame ASIC 101 comme un CMOS ASIC disponible chez Motorola Inc., et un microprocesseur 103, comme un microprocesseur 68HC11 disponible, de même, chez Motorola Inc., se combinent pour générer le protocole de communication nécessaire au fonctionnement dans un système cellulaire. Le microprocesseur 103 utilise une mémoire 104 comprenant une mémoire vive RAM 105, une mémoire EEPROM 107 et une mémoire morte ROM 109, associées, de préférence, dans un boîtier 111, pour exécuter _ les étapes requises pour la génération du protocole et pour effectuer d'autres fonctions de l'unité de communication, comme une écriture sur un affichage 113, la réception d'une information d'un clavier 115, la commande d'un synthétiseur en fréquence 125 ou l'exécution des étapes requises pour amplifier un signal
selon le procédé de la présente invention. Le générateur de trame ASIC 101 traite un signal audio transformé par un circuit audio 119 à partir d'un microphone 117 et vers35 un haut-parleur 121.
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Un émetteur/récepteur traite les signaux R.F. En particulier, un circuit d'émetteur 123 émet, via une antenne 129, à l'aide de fréquences porteuses produites par un synthétiseur en fréquence 125. L'information reçue5 par l'antenne du dispositif de communication 129 pénètre dans le récepteur 127 qui démodule les symboles comprenant la trame de message à l'aide des fréquences porteuses du synthétiseur en fréquence 125. Le dispositif de communication peut comprendre, en option, un10 dispositif de stockage et de réception de messages 130 comprenant un moyen de traitement de signal numérique. Le
dispositif de stockage et de réception de messages 130 peut être, par exemple, un répondeur numérique ou un récepteur d'appel.
En référence à présent à la Figure 2, un synoptique illustre l'émetteur 123 possédant un circuit d'amplification 203 et un circuit de commande correspondant comprenant un circuit de détection 215, un circuit d'intégration 217 et un circuit de processeur20 219. Le circuit d'amplification 203 contient, de préférence, deux éléments d'amplification, de préférence
des FETs à l'arséniure de gallium (Transistors à Effet de Champ), pour recevoir un signal d'entrée et générer un signal de sortie qui est une version amplifiée du signal25 d'entrée. Une source de puissance 209, comme une batterie, - génère.un signal de tension de. batteriedésigné-.--
par VB+ et fournit une puissance au circuit d'amplification 203. Bien que la batterie comprenant la source de puissance 209 puisse être fabriquée pour30 fournir un signal particulier de tension de batterie, comme 3,0 V, 4,8 V ou 6,0 V, lors d'une charge nominale,
le circuit d'amplification 203 doit pouvoir fonctionner lorsque la batterie est déchargée, de façon notable, à une plus basse tension que la tension particulière.
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Le circuit d'amplification 203 amplifie un signal d'entrée R.F. 204 (contenant, de façon usuelle, de la voix et des données à transmettre) fourni par le circuit d'entrée R.F. 205 en un signal de sortie R.F. 206. Le5 signal d'entrée R.F. 204 est amplifié de telle façon que la valeur de puissance dans le signal de sortie R.F. 206
corresponde à un niveau d'une pluralité de niveaux prédéterminés de sortie de puissance définissant le fonctionnement de l'émetteur 123. Le circuit10 d'amplification 203 fournit ensuite le signal de sortie R.F. 206 au circuit de sortie R.F. 207.
Le synoptique de la Figure 2 contient une boucle de commande de puissance de sortie pour maximiser l'efficacité du circuit d'amplification 203. La boucle de15 commande de puissance est commandée, en général, par le circuit de processeur 219. Bien que l'émetteur 123
utilise le circuit de processeur 219, la fonctionnalité de l'émetteur 123 dépendant du processeur pourrait être seulement assurée par un processeur central du20 dispositif, comme le microprocesseur 103 illustré sur la Figure 1.
La boucle de commande de puissance de sortie maintient la valeur de la puissance dans le signal de sortie R.F. 206 à un niveau constant par variation du25 gain d'amplification du circuit d'amplification 203 via un signal de commande d'amplificateur 211. La boucle de
commande de puissance de sortie est constituée du circuit de détection 215, du circuit de processeur 219 et du circuit d'intégration 217 et fonctionne lorsque30 l'émetteur 123 est en marche.
Le circuit de détection 215 est monté entre le circuit d'amplification 203 et le circuit de sortie R.F.
207 et est couplé au circuit d'intégration 217 pour détecter le niveau de puissance du signal de sortie R.F.
8s 2766030 206. Lors de la détection, le circuit de détection 215 génère et fournit un signal de sortie de puissance
détectée 216 au circuit d'intégration 217. Le signal de sortie de puissance détectée 216 correspond au niveau de5 puissance du signal de sortie R.F. 206.
Le circuit de processeur 219 est couplé au circuit d'intégration 217 pour fournir un signal de commande de sortie de puissance 218. Le signal de commande de sortie de puissance 218 contient une valeur prédéterminée10 définissant le niveau de puissance devant être présent dans le signal de sortie R.F. 206. La valeur
prédéterminée fait partie d'une pluralité de valeurs de synchronisation stockées dans une mémoire du circuit de processeur 219 lors de la fabrication.
Le circuit d'intégration 217 compare le signal de sortie de puissance détectée 216 et le signal de commande de sortie de puissance 218 pour s'assurer que le niveau de puissance du signal de sortie R.F. 206 est correct. Le circuit d'intégration 217 règle ainsi l'amplitude du20 signal de commande d'amplificateur 211 pour s'assurer que le circuit d'amplification 203 fournit un signal de
sortie R.F. 206 précis et constant.
En référence à présent à la Figure 3, un synoptique illustre le circuit d'amplification 203 de façon plus -détaillée. En-particulier', le circuit d'amplfi' cton-203 comprend un premier étage d'amplificateur 302 et un second étage d'amplificateur 304 pour l'amplification d'un signal à partir du circuit d'entrée R.F. 205, comme un oscillateur commandé en tension (VCO), vers le circuit30 de sortie R.F. 207. Le premier étage d'amplificateur 302 reçoit la sortie de l'oscillateur commandé en tension (VC0) sur l'entrée 306 et génère un premier signal de sortie qui est couplé à l'entrée 308 du second étage d'amplificateur 304. La sortie du second étage
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d'amplificateur 304 est couplée au circuit de sortie R.F.
207 qui peut être, par exemple, un filtre en duplex. Chaque étage de l'amplificateur reçoit une tension de
drain et une tension de gâchette afin de commander5 l'amplificateur.
Bien que les tensions de drain et de gâchette puissent être appliquées directement à l'amplificateur à partir d'un circuit de commande comme un microprocesseur, le circuit d'amplification 203 comprend, de même et de10 préférence, un tampon de commande automatique de sortie (AOC) 312. Le tampon de commande automatique de sortie (AOC) 312 reçoit un signal de commande de puissance Vx sur une entrée 313. Le tampon de commande automatique de sortie (AOC) 312 génère des signaux de commande de15 tension de drain Vdl et V sur des sorties respectives 314 et 316. Comme cela sera décrit, de façon plus détaillée,
en référence aux Figures restantes, les deux tensions de commande de drain et la tension de commande de gâchette du second étage peuvent être utilisées pour réduire le20 courant et maximiser le rendement de l'amplificateur de puissance.
En référence à présent à la Figure 4, on illustre un schéma de circuit du circuit d'amplification 203. En particulier, le signal de puissance d'entrée PIN est25 couplé à la résistance 402 et à un réseau de ligne de transmission comprenant les lignes de transmission 404 et 406. Le signal d'entrée est couplé par un condensateur 408 à un amplificateur de puissance 410 comprenant le premier étage d'amplificateur 302 et un second étage d'amplificateur 304. Chacun des étages de l'amplificateur de puissance 410 comprend, de préférence, des dispositifs à appauvrissement de canal N. Cependant, d'autres dispositifs pourraient être incorporés selon la présente invention. Le signal d'entrée est couplé à35 l'amplificateur de puissance 410 sur une gâchette 412 du
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premier étage d'amplificateur 302. Le drain 414 du transistor est alors couplé au second étage de l'amplificateur par un circuit de transmission 418. La source et le support du premier étage d'amplificateur 3025 sont couplés à la masse. Le signal de puissance est alors couplé à la gâchette 420 du second étage d'amplificateur 304 de l'amplificateur de puissance 410. Le drain 422 est couplé à une sortie 426 (Pout) qui fournit le signal de puissance amplifié au circuit de sortie R.F. 207. La10 source 424 et le support du second étage d'amplificateur
304 sont couplés, de même, à la masse.
Le tampon de commande automatique de sortie (AOC) 312 est illustré, de même, de façon plus détaillée, sur la Figure 4 et comprend, de façon globale, un premier tampon AOC 430 pour la génération de Vu et un second tampon AOC 432 pour la génération de V<. Comme cela sera décrit, de façon plus détaillée, en référence à la Figure 5, la tension sur le drain Vdi du premier étage de l'amplificateur est générée pour maximiser le rendement de l'amplificateur. Le premier tampon AOC 430 reçoit un signal de commande de puissance V>, sur une entrée 434 qui est couplée par une résistance 436 à un transistor de commande 440 sur une base 442. Le signal de commande de puissance Va est, de préférence, un signal de tension25 linéaire. Lors d'une augmentation de VAc, les tensions de sortie sur chacun des drains.. augmente _- de --façon-- monotonique. Le collecteur 444 est couplé à V. par une résistance 446 tandis que l'émetteur 447 est couplé à un- circuit de résistances comprenant une résistance de30 dérivation 448 et une résistance en série 449. La sélection des valeurs de la résistance de dérivation 448 et de la résistance en série 449 déterminera le gain d'un étage particulier de l'amplificateur et par conséquent, le rapport des gains des premier et second étages. Le collecteur du transistor de commande 440 est couplé, de il 2766030 même, à un transistor 450 qui est, de préférence, un transistor MOSFET du type à enrichissement de canal P, sur une base 452. La source 454 et le support sont couplés à VB tandis que le drain est couplé à une ligne5 de transmission 458. Finalement, un transistor additionnel 498 est couplé à la base du transistor 440
pour couper le drain de premier étage lors d'un synchronisation de polarisation pour éliminer toute oscillation dans le second étage.
Le second tampon AOC 432 reçoit, de même, le signal de commande de puissance VAc sur une entrée 460 qui est couplée par une résistance 462 à un transistor de commande 464 sur une base 466. Le collecteur 468 est couplé à VB+ par une résistance 470. L'émetteur 471 est15 couplé à une résistance en série 469 et une résistance de dérivation 473. Le collecteur 468 est couplé, de même, à un transistor 472 qui est, de préférence, un transistor MOSFET du type à enrichissement de canal P, sur une gâchette 474. La source et le support du transistor 47220 sont couplés à VB,+. Le drain 478 est couplé à une ligne de transmission 480. VS qui est générée sur la sortie de la ligne de transmission 480 déterminera, de même, le rendement de l'amplificateur de puissance. De préférence, les transistors 450 et 472 sont des transistors MOSFET du25 type à enrichissement de canal P. Cependant, on pourrait utiliser _ d'autres transistors selon la présente invention. Un transistor 475 est couplé, de même, pour recevoir V== sur sa base via une diode 477. Le collecteur 479 est couplé à une résistance 481 qui est montée en parallèle avec la résistance de dérivation. Comme cela sera décrit, de façon plus détaillée, en référence à la
Figure 5, lorsque le transistor 475 est polarisé, la résistance 481 est couplé en parallèle avec la résistance de dérivation 473, modifiant le gain du second étage.
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Chaque transistor de commande est commandé par l'équation suivante (1): Vd = (VAOC - Vb) * ((Rseries + Rshunt) / Rshunt) o Vd = tension de sortie (Vdl pour le premier étage, VL pour le second étage) V= = tension d'entrée (signal de commande de puissance, de préférence de 0 à 2,75 V) VS = tension base/émetteur Gain = ((Rseries + Rshunt) / Rshunt) Rseries = résistance de rétroaction en série (449 pour le premier étage, 469 pour le second étage); et Rshunt = résistance de rétroaction de dérivation (448
pour le premier étage, 473 pour le second étage).
Le tracé de la Figure 5 illustre la tension sur le drain pour Vdl et VS en fonction de la VAc. VdIl suit tout d'abord VS jusqu'à ce que VAc atteigne V'. Ainsi, pour de plus bas niveaux de puissance, le circuit présente le rendement d'une double commande de drain. Cependant, tandis que V, dépasse V', le seuil de la diode Zener 49720 est dépassé, rendant passant le transistor 475 pour coupler la résistance 481 en parallèle avec la résistance de dérivation 473 par création d'un circuit à la masse pour la résistance 481. Comme on peut le calculer à partir de l'équation (1), le gain du second étage25 variera, générant une Va fixée. Comme on peut le voir sur la Figure 5, le circuit présente le rendement d'une commande unique de gain pour de hauts niveaux de puissance. Les résistances en série et de dérivation sont sélectionnées pour générer des gains prédéterminés sur30 les deux étages (et par conséquent, un certain rapport Vd1/V,) selon un certain nombre de facteurs. V' est
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déterminée par les caractéristiques particulières de l'amplificateur de puissance, comme la consommation en courant d'une commande unique de drain par rapport à une double commande de drain présentant un rapport de tension5 1:1. V' est choisie sur un point o la commande unique de drain devient plus efficace que la double commande de drain. En référence à présent à la Figure 6, un mode de mise en oeuvre en option illustre un circuit possédant une double commande de drain avec un plus faible rapport Vdl/V<, comme un rapport de 1:3. Comme cela sera décrit, de façon plus détaillée, le circuit de la Figure 6 élimine le transistor 475, la diode 477 et la résistance 481 et utilise un circuit de commande de gâchette 482 pour optimiser le rendement et la stabilité de l'amplificateur. Une double commande de drain présentant un rapport de 1:3 combine le rendement aux hauts niveaux de puissance à partir d'une commande unique de drain avec le rendement aux bas niveaux de puissance d'une double20 commande de drain de rapport 1:1 lorsqu'une polarisation alternée est appliquée à la gâchette de second étage afin de modifier la consommation de courant au repos. Comme établi précédemment, une double commande de drain est, en général, efficace aux bas niveaux de puissance. Dans la zone de faible puissance (comme les niveaux de puissance 4-10 de_ la spécification IS-91), une polarisation alternée de faible puissance est appliquée à la gâchette du second étage. En particulier, un circuit de tampon fournit un courant qui peut être généré ou dissipé par30 les gâchettes de l'amplificateur de puissance. Par conséquent, le circuit de la Figure 6 émule une double commande de drain présentant un rapport de 1:1 pour Vd/Vd2 En référence à présent à la Figure 8, un autre mode de mise en oeuvre en option illustre un circuit pour la
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réduction du courant dans un amplificateur de puissance.
En particulier, le mode de mise en oeuvre de la Figure 8 illustre un circuit de diviseur à résistances comprenant des résistances 802 et 804 sur la base d'un transistor de5 commande 440. Le circuit de diviseur à résistances retarde la génération de Vdl jusqu'à ce que le signal de commande de puissance V= atteigne un certain niveau V', comme illustré sur la Figure 9. Le circuit se comporte alors comme une double commande de drain entre V' et v"10 et une commande unique de drain entre V" et V'". D'autres circuits pourraient être utilisés pour faire varier les
courbes de Vs et Vd en fonction de VAW comme désiré.
En référence à présent à la Figure 10, les étapes préférées pour la maximisation du rendement de l'amplificateur de puissance selon un premier mode de mise en oeuvre sont illustrées. De préférence, le microprocesseur 103 ou un autre circuit de traitement effectue les étapes requises pour la maximisation du rendement de puissance. En particulier, le dispositif de20 communication détermine si une puissance est appliquée à l'Etape 1002. Le dispositif de communication contrôle
alors les niveaux de puissance pour une transmission à l'Étape 1004. Le dispositif de communication détermine alors si la puissance d'émission est égale au niveau25 prédéterminé à une Étape 1006. Si la puissance d'émission est, égale au niveau prédéterminé, comme déterminé-par le...
microprocesseur, le dispositif de communication maintient alors la puissance d'émission du signal R.F. à une Etape- 1012.
Si la puissance d'émission n'est pas égale au niveau prédéterminé, le dispositif de communication règle la tension sur le drain du premier étage de l'amplificateur de puissance à une Étape 1008. Le dispositif règle, de même, la tension sur le drain du35 second étage de l'amplificateur de puissance à une Etape
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1010. Le réglage de la tension sur les drains peut être effectué par application du signal de commande de puissance Vac dans le circuit de la Figure 3 ou 4. De préférence, les étapes de réglage de la tension sur les5 drains aux Etapes 1008 et 1010 sont effectuées en même temps bien que différentes tensions puissent être appliquées. De plus, les tensions pourraient être modifiées en appliquant directement un signal d'un microprocesseur aux drains ou selon les circuits des10 Figures 4, 6 ou 8. Le dispositif de communication maintient alors la puissance d'émission du signal R.F. à
une Etape 1012 jusqu'à ce que la puissance d'émission dépasse un niveau prédéterminé à l'Étape 1006.
En référence, à présent, à la Figure 11, les étapes préférées selon un mode de mise en oeuvre en option pour la maximisation du rendement de l'amplificateur de puissance sont illustrées. De telles étapes sont effectuées, de préférence, dans un circuit possédant une commande de gâchette, comme celui décrit en référence à20 la Figure 6. De préférence, le microprocesseur 103 ou un autre circuit de traitement effectue les étapes requises pour la maximisation du rendement de puissance. Le dispositif de communication détermine si une puissance est appliquée à une Étape 1102. Le dispositif de25 communication contrôle le niveau de puissance à une Etape 1104._De_ plus, le dispositif de communication règle la tension de gâchette du second étage selon le mode de mise en oeuvre en option de la Figure 11. Le dispositif de communication détermine si la puissance d'émission est30 inférieure à un niveau prédéterminé à une Étape 1106. Si la puissance d'émission n'est pas inférieure à un niveau prédéterminé, le dispositif de communication applique une forte polarisation de puissance à la gâchette du second étage du transistor à une Étape 1108. Si la puissance d'émission est inférieure à un niveau prédéterminé à une
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Étape 1108, le dispositif de communication applique une faible polarisation de puissance à la gâchette du second
étage du transistor à une Etape 1110 afin de réduire la consommation en courant.
Le dispositif de communication détermine alors si la puissance d'émission est égale à un niveau prédéterminé à une Étape 1106. Si la puissance d'émission est égale au niveau prédéterminé, comme déterminé par le micro-processeur, le dispositif de communication10 maintient alors la puissance d'émission du signal R.F. à une Etape 1118. Si la puissance d'émission n'est pas égale à un niveau prédéterminé, le dispositif de communication fournit une première tension au drain du premier étage del'amplificateur de puissance à une Étape15 1108 et fournit une seconde tension au drain sur le second étage de l'amplificateur de puissance à une Etape 1110. De préférence, les étapes de réglage de la tension sur les drains aux Étapes 1108 et 1110 sont effectuées en même temps bien que différentes tensions puissent être20 appliquées, comme décrit, de façon détaillée, en référence à la Figure 6. Les première et seconde tensions
sont déterminées de préférence par la conception du circuit, comme le circuit de la Figure 6. Les première et seconde tensions sont déterminées par un certain nombre25 de facteurs comprenant les transistors de l'amplificateur de puissance, etc. Finalement, le dispositif_ de.
communication maintient la puissance d'émission des signaux R.F. à une Étape 1118....
En résumé, le procédé et le dispositif établis dans
la présente description présentent une double commande de drain utilisant une tension variable d'alimentation sur
les drains des premier et second étages afin de commander la puissance de sortie. Une double commande de drain fournit la gamme dynamique requise pour la transmission35 de faibles niveaux de puissance, comme des niveaux de
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puissance 8, 9 et 10 pour le standard IS-91. Tandis qu'une double commande de drain présentant un rapport de 1:1 (c' est-à-dire le rapport des tensions appliquées aux drains) est efficace pour de bas niveaux de puissance, la double commande de drain présentant un rapport de 1:1 est, en général, moins efficace pour de hauts niveaux de puissance qu'une commande unique de drain. Ainsi, une double commande de drain présentant un rapport de 1:1 pour de bas niveaux de puissance est utilisée, de10 préférence, avec une commande unique de drain pour de plus hauts niveaux de puissance. Une telle double commande de drain pourrait être utilisée en faisant varier directement la tension sur les drains de l'amplificateur de puissance, comme pour des signaux d'un15 microprocesseur. En option, on pourrait utiliser des circuits spécifiques pour générer les tensions de drain
sur la base d'une tension de commande. De tels circuits utilisant une tension de commande réduiraient le nombre de signaux de commande du microprocesseur.
Par exemple, un circuit pourrait émuler une double commande de drain jusqu'à un niveau prédéterminé de puissance avec une commande unique de drain au-dessus de ce niveau de puissance. Selon un mode de mise en oeuvre en option, la double commande de drain présentant un plus25 faible rapport, comme un rapport de 1:3, pourrait être utiliséeen conjonction avec une polarisation alternée de
faible puissance appliquée à la gâchette du second étage. La polarisation en option de faible puissance est choisie pour optimiser le rendement et la stabilité de30 l'amplificateur.
Bien que l'invention ait été décrite et illustrée dans la description et les dessins ci-dessus, on
comprendra que cette description est effectuée à titre d'exemple seulement et que de nombreuses variantes et35 modifications peuvent être apportées par l'homme du
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métier sans sortir de l'esprit et du cadre de l'invention. Bien que la présente invention trouve une application particulière dans les radiotéléphones cellulaires portables, l'invention pourrait être appliquée à un quelconque dispositif de communication sans fil, comprenant les récepteurs d'appel, les organiseurs électroniques ou les ordinateurs. L'invention
du déposant ne sera limitée que par les revendications
annexées.
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Claims (10)
1. Dispositif pour l'amplification d'un signal, caractérisé par: - un premier transistor à effet de champ (302) possédant une première gâchette pour la réception d'un signal R.F. d'entrée et un premier drain pour la génération d'un signal R.F. amplifié; - un second transistor à effet de champ (304) possédant une seconde gâchette couplée audit premier drain pour la réception dudit signal R.F. amplifié, et un second drain pour générer un signal R.F. de sortie; et - un circuit de commande (312) couplé audit premier drain et audit second drain pour faire varier les
tensions appliquées audit premier drain et audit second15 drain sur la base d'une puissance de sortie dudit dispositif.
2. Dispositif pour l'amplification d'un signal selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit
circuit de commande applique une première tension de20 drain audit premier drain et une seconde tension de drain audit second drain.
3. Dispositif pour l'amplification d'un signal selon la- revendication'-2, caractérisé--ën ce que iladite première tension de drain et ladite seconde tension de drain sont sensiblement les mêmes jusqu'à une puissance prédéterminée de sortie pour ledit dispositif et ladite
seconde tension de drain est sensiblement fixée au-dessus de ladite puissance prédéterminée de sortie.
4. Dispositif pour l'amplification d'un signal selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit de commande possède un premier circuit pour la génération d'une première tension de drain en réponse à un circuit de commande, ledit premier circuit comprenant un premier transistor possédant une première résistance en série et une première résistance de dérivation5 couplées à un émetteur dudit premier transistor, ladite première tension de drain étant fonction dudit signal de
commande, de ladite première résistance en série et ladite première résistance de dérivation.
5. Dispositif pour l'amplification d'un signal selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit circuit de commande possède, de plus, un second circuit pour la génération d'une seconde tension de drain en réponse audit signal de commande, ledit second circuit possédant un second transistor muni d'une seconde15 résistance en série et d'une seconde résistance de dérivation couplées à un émetteur dudit second
transistor, ladite seconde tension de drain étant fonction dudit signal de commande, de ladite seconde résistance en série et de ladite seconde résistance de20 dérivation.
6. Procédé d'amplification d'un signal, caractérisé par les étapes suivantes: - le couplage d'un signal d'entrée à un premier étage d'un amplificateur de puissance;
- la modification d'une tension appliquée à un drain du premier étage de l'amplificateur de puissance; --
- la modification d'une tension appliquée à un drain d'un second étage de l'amplificateur de puissance; et - la génération d'un signal de sortie sur une sortie qui est une version amplifiée d'un signal d'entrée
reçu sur une entrée dudit amplificateur de puissance.
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7. Procédé d'amplification d'un signal selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite étape de modification d'une tension appliquée audit premier étage dudit amplificateur de puissance est effectuée par 5 application d'une tension augmentant de façon sensiblement linéaire jusqu'à ce que le niveau de
puissance de sortie ait atteint un premier niveau prédéterminé.
8. Procédé d'amplification d'un signal selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite étape de modification d'une tension appliquée audit second étage
dudit amplificateur de puissance est effectuée par application d'une tension augmentant de façon sensiblement linéaire jusqu'à ce que le niveau de15 puissance de sortie ait atteint un second niveau prédéterminé inférieur audit premier niveau prédéterminé.
9. Procédé d'amplification d'un signal selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite étape de modification d'une tension appliquée audit second étage20 dudit amplificateur de puissance est effectuée par application d'une tension qui est sensiblement la même
que la tension appliquée audit premier étage en dessous dudit second niveau prédéterminé.
10. Procédé d'amplification d'un signal selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite étape de modification d'une tension appliquée audit second étage
dudit amplificateur de puissance est effectué par application d'une tension qui est sensiblement fixée au- dessus dudit second niveau prédéterminé.
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Owner name: MOTOROLA MOBILITY, INC., US Effective date: 20110912 |
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