TWI572134B - 放大模組的功率控制方法 - Google Patents

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Description

放大模組的功率控制方法
本發明有關於一種放大模組的功率控制方法，主要依據放大裝置的功率模式，調整提供給放大裝置的供電電壓。
請參閱第1圖，為習用放大模組的方塊示意圖。如圖所示，放大模組10包括一第一放大區塊11及一第二放大區塊13，其中第一放大區塊11及第二放大區塊13分別具有不同的放大功率。
第一放大區塊11包括一第一輸入端111及一第一輸出端113，其中第一輸入端111及第一輸出端113之間設置一放大單元115。第二放大區塊13則包括一第二輸入端131及一第二輸出端133，其中第二輸入端131及第二輸出端133之間設置複數個放大單元135。
具體來說第二放大區塊13的放大功率大於第一放大區塊11，因此當訊號僅需要使用較低功率的放大模組10進行放大時，便可將訊號輸入第一放大區塊11的第一輸入端111，並以第一放大區塊11內的放大單元115放大訊號，而後再將經過放大的訊號由第一輸出端113輸出。
反之，當訊號需要使用較高功率的放大模組10進行放大時， 則可將訊號輸入第二放大區塊13的第二輸入端131，並以第二放大區塊13內的放大單元135放大訊號，而後再將經過放大的訊號由第二輸出端133輸出。
透過選擇第一放大區塊11及第二放大區塊13放大訊號，將可使得放大模組10具有多種放大模式。然而在實際應用時，由於放大模組10需要設置複數個放大區塊11/13及放大單元115/135，因而會導致放大模組10的設置面積及設置成本增加。
本發明之一目的，在於提供一種放大模組的功率控制方法，其中放大模組包括一放大裝置及一控制裝置。控制裝置可依據放大裝置的功率模式，動態調整提供給放大裝置的供電電壓(Vcc)，藉此以改善操作在中功率模式及/或低功率模式的放大裝置的電源消耗及放大增益的線性度，亦可改善操作在高功率模式的放大裝置的效能。
本發明之一目的，在於提供一種射頻切換模組的控制方法，其中放大模組包括一放大裝置及一控制裝置。控制裝置可依據放大裝置欲放大的訊號的類型，調整提供給放大裝置的供電電壓(Vcc)及/或偏壓電流(Ibias)或偏壓電壓(Vbias)，使得放大裝置在放大各種類型的訊號時，皆能具有良好的效能。
為達到上述目的，本發明提供一種放大模組的功率控制方法，放大模組包括一控制裝置及一放大裝置，其中控制裝置電性連接放大裝置，並用以提供一供電電壓給放大裝置，並包括以下步驟：選擇或切換放大裝置的功率模式；及依據放大裝置的功率模式，調整控制裝置提供給 放大裝置的供電電壓。
在本發明放大模組的功率控制方法一實施例中，包括以下步驟：放大裝置操作在中功率模式或低功率模式；及控制裝置降低提供給放大裝置的供電電壓。
在本發明放大模組的功率控制方法一實施例中，包括以下步驟：放大裝置操作在高功率模式；及控制裝置提高提供給放大裝置的供電電壓。
在本發明放大模組的功率控制方法一實施例中，包括以下步驟：放大裝置用以放大一射頻訊號；及控制裝置依據射頻訊號的類型或頻率，調整提供給放大裝置的供電電壓。
在本發明放大模組的功率控制方法一實施例中，其中放大裝置包括一個或多個放大單元，而控制裝置則用以提供供電電壓及一偏壓電流給放大單元。
在本發明放大模組的功率控制方法一實施例中，其中放大單元包括一偏壓單元及一放大器，放大器電性連接偏壓單元及控制裝置，且控制裝置用以提供供電電壓給放大器。
在本發明放大模組的功率控制方法一實施例中，其中控制裝置依據放大裝置、放大單元或放大器的功率模式，調整提供給放大器的供電電壓。
在本發明放大模組的功率控制方法一實施例中，其中控制裝置包括一偏壓控制器及一供電電壓控制器，偏壓控制器用以調整提供給放大裝置的偏壓電流或偏壓電壓，而供電電壓控制器則用以調整提供給放大 裝置的供電電壓。
在本發明放大模組的功率控制方法一實施例中，其中控制裝置提供一偏壓電壓或一偏壓電流給放大裝置。
在本發明放大模組的功率控制方法一實施例中，包括以下步驟：依據放大裝置的功率模式，調整控制裝置提供給放大裝置的偏壓電壓或偏壓電流。
10‧‧‧放大模組
11‧‧‧第一放大區塊
111‧‧‧第一輸入端
113‧‧‧第一輸出端
115‧‧‧放大單元
13‧‧‧第二放大區塊
131‧‧‧第二輸入端
133‧‧‧第二輸出端
135‧‧‧放大單元
20‧‧‧放大模組
21‧‧‧放大裝置
211‧‧‧輸入端
213‧‧‧輸出端
215‧‧‧放大單元
23‧‧‧控制裝置
231‧‧‧偏壓控制器
233‧‧‧供電電壓控制器
第1圖：為習用放大模組的方塊示意圖。
第2圖：為本發明放大模組一實施例的方塊連接示意圖。
第3圖：為本發明放大模組的功率控制方法一實施例的步驟流程圖。
第4圖：為本發明放大模組又一實施例的方塊連接示意圖。
第5圖：為本發明放大模組的放大單元一實施例的電路連接示意圖。雖然已透過舉例方式在圖式中描述了本發明的具體實施方式，並在本文中對其作了詳細的說明，但是本發明還允許有各種修改和替換形式。本發明之圖式內容可為不等比例，圖式及其詳細的描述僅為特定型式的揭露，並不為本發明的限制，相反的，依據專利範圍之精神和範圍內進行修改、均等構件及其置換皆為本發明所涵蓋的範圍。
請參閱第2圖及第3圖，分別為本發明放大模組一實施例的方塊連接示意圖及放大模組的功率控制方法一實施例的步驟流程圖。如圖所示，本發明所述的放大模組20包括一放大裝置21及一控制裝置23，其中控制裝置23電性連接放大裝置21，用以提供一供電電壓Vcc、偏壓電流Ibias及/或偏壓電壓Vbias給放大裝置21，此外亦可用以調整或控制放大裝置21的放大功率或功率模式。
本發明所述的放大裝置21可包括複數種功率模式，例如高功率模式(high power mode)、中功率模式(mid power mode)及/或低功率模式(low power mode)，其中放大裝置21可選擇其中一種功率模式放大訊號。請配合參閱第3圖，可依據訊號或射頻訊號的需求，選擇或切換放大裝置21的功率模式，如步驟31所示。
具體來說放大裝置21具有至少一輸入端211及至少一輸出端213，當訊號由輸入端211輸入放大裝置21，並由輸出端213輸出放大裝置21時，訊號將會被放大裝置21內的放大單元215放大。當放大裝置21操作在高功率模式時，放大裝置21將會具有較高的增益，並可將通過放大裝置21的訊號進行較大幅度的放大。反之，當放大裝置21操作在中功率模式或低功率模式時，放大裝置21則會具有較低的增益，並可將通過放大裝置21的訊號進行較小幅度的放大。
一般來說，控制裝置23可依據放大裝置21預定切換或選擇的功率模式，調整提供給放大裝置21的偏壓電流Ibias或偏壓電壓Vbias，使得放大裝置21被切換到適當的功率或功率模式，如步驟33所示。具體來說，當放大裝置21需要提供較高的增益時，控制裝置23可提高提供給放大裝置 21的偏壓電流Ibias或偏壓電壓Vbias，並將放大裝置21切換為高功率模式。反之，當放大裝置21僅需要提供較小的增益時，控制裝置23可降低提供給放大裝置21的偏壓電流Ibias或偏壓電壓Vbias，並將放大裝置21切換為中功率模式或低功率模式。當然透過偏壓電流Ibias或偏壓電壓Vbias選擇或切換放大裝置21的功率模式僅為本發明一實施例，並不為本發明的限制。
透過上述的描述可得知，控制裝置23可透過偏壓電流Ibias或偏壓電壓Vbias切換或選擇放大裝置21的功率或功率模式。然而在實際應用時，若僅透過偏壓電流Ibias或偏壓電壓Vbias切換或選擇放大裝置21的功率或功率模式，則可能會產生以下的問題。
首先當放大裝置21被切換成中功率模式或低功率模式時，控制裝置23仍舊會提供相同的供電電壓Vcc給放大裝置21，使得操作在中功率模式或低功率模式的放大裝置21仍舊會消耗相當多的電源。反之，當放大裝置21切換為高功率模式時，控制裝置23還是提供相同的供電電壓Vcc給放大裝置21，往往會造成操作在高功率模式的放大裝置21的放大效能不佳。
為了解決上述的問題，在本發明一實施例中，控制裝置23可進一步依據放大裝置21選擇或切換的功率模式，調整提供給放大裝置21的供電電壓Vcc，如步驟35所示。控制裝置23依據放大裝置21的功率模式，調整提供給放大裝置21的供電電壓Vcc，將可有效改善放大裝置21的幅度調製失真(AM to AM distortion)、相位調製失真(AM to PM distortion)、電流及/或電壓的耗損。
具體來說，當放大裝置21操作在中功率模式及/或低功率模式時，控制裝置23會降低提供給放大裝置21的供電電壓Vcc，藉此以改善操 作在中功率模式及/或低功率模式的放大裝置21的電源消耗及放大增益的線性度。
反之，當放大裝置21操作在高功率模式時，控制裝置23可提高提供給放大裝置21的供電電壓Vcc，藉此將可進一步以改善操作在高功率模式的放大裝置21的效能。
相較於第1圖所述的習用技術而言，本發明僅需要設置一組放大裝置21，並透過控制裝置23調整放大裝置21的放大功率或功率模式，藉此將可減少放大裝置或放大區塊的設置數量，並可降低放大模組的面積及製作成本。此外控制裝置23或偏壓控制器231亦可透過線性或數位的方式，調整提供給放大裝置21的供電電壓Vcc。
在本發明一實施例中，控制裝置23可包括但不侷限一偏壓控制器231及一供電電壓控制器233，其中偏壓控制器231可用以調整提供給放大裝置21的偏壓電流Ibias或偏壓電壓Vbias，而供電電壓控制器233則用以調整提供給放大裝置21的供電電壓(Vcc)。當然偏壓控制器231及供電電壓控制器233僅為本發明其中一個實施方式，並不為本發明權利範圍的限制，在不同實施例中控制裝置23亦可不設置偏壓控制器231及供電電壓控制器233。
在本發明一實施例中，放大裝置21可包括一放大單元215，如第2圖所示，亦可包括複數個串聯的放大單元215，如第4圖所示，而控制裝置23則用以提供供電電壓Vcc及/或偏壓電流Ibias(或偏壓電壓Vbias)給各個放大單元215。此外控制裝置23更可依據各個放大單元215的功率模式，調整提供給各個放大單元215的供電電壓Vcc及/或偏壓電流Ibias(或偏壓電壓Vbias)的大小。例如偏壓控制器231可用以調整提供給各個放大單元215 的偏壓電流Ibias或偏壓電壓Vbias，而供電電壓控制器233則可用以調整提供給各個放大單元215的供電電壓(Vcc)。
在本發明一實施例中，如第5圖所示，放大單元215包括一偏壓單元2151及一放大器2153，其中放大器2153包括輸入端211及輸出端213，分別對應到第2圖所示的放大模裝置21的輸入端211及輸出端213。放大器2153電性連接偏壓單元2151及供電電壓Vcc，其中偏壓單元2151用以提供偏壓電壓Vbias給放大器2153，並可調整偏壓電壓Vbias的大小。
控制裝置23可電性連接放大器2153，並提供供電電壓Vcc給放大器2153。具體來說控制裝置23可依據放大裝置21、放大單元215及/或放大器2153的功率模式，調整提供給放大器2153的供電電壓Vcc。此外控制裝置23亦可依據放大器2153準備切換或選擇的功率模式，調整提供給偏壓單元2151的偏壓電流Ibias，以改變偏壓單元2151提供給放大器2153的偏壓電壓Vbias。
在本發明一實施例中，偏壓單元2151包括一電流鏡，而放大器2153則包括一電晶體，例如偏壓單元2151的電流鏡可由複數個雙極性電晶體(BJT)連接而成，而放大器2153的電晶體則可以是雙極性電晶體(BJT)。當然由雙極性電晶體構成偏壓單元2151及放大器2153僅為本發明一實施例，而不為本發明權利範圍的限制，在不同的實施例中，亦可由金氧半電晶體(MOSFET)構成偏壓單元2151及放大器2153。
在本發明上述實施例中，控制裝置23主要依據放大裝置21的功率模式，調整提供給放大裝置21的供電電壓Vcc。然而在不同實施例中，放大模組20可用以放大不同類型的射頻訊號，例如第二代行動通信系 統(2G)、第三代行動通信系統(3G)、第四代行動通信系統(4G)、寬頻分碼多工(WCDMA)或長期演算技術(LTE)。由於各種類型的訊號分別具有不同的頻率，且需要放大裝置21提供的放大功率或功率模式亦可能不相同。因此控制裝置23可依據放大裝置21欲進行放大的射頻訊號的類型或頻率，得知放大裝置21需要切換或選擇的功率模式，並調整提供給放大裝置21供電電壓Vcc及/或偏壓電流Ibias(或偏壓電壓Vbias)的大小。
在本發明中所述之連接指的是一個或多個物體或構件之間的直接連接或者是間接連接，例如可在一個或多個物體或構件之間存在有一個或多個中間連接物。
說明書之系統中所描述之也許、必須及變化等字眼並非本發明之限制。說明書所使用的專業術語主要用以進行特定實施例的描述，並不為本發明的限制。說明書所使用的單數量詞(如一個及該個)亦可為複數個，除非在說明書的內容有明確的說明。例如說明書所提及之一個裝置可包括有兩個或兩個以上之裝置的結合，而說明書所提之一物質則可包括有多種物質的混合。
以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

Claims (9)

  1. 一種放大模組的功率控制方法，該放大模組包括一控制裝置及一放大裝置，其中該控制裝置電性連接該放大裝置，用以提供一供電電壓給該放大裝置，並用以提供一偏壓電壓或一偏壓電流給該放大裝置，並包括以下步驟：該控制裝置透過該偏壓電壓或該偏壓電流，選擇或切換該放大裝置的功率模式，使得該放大裝置被切換到特定的功率模式；及該控制裝置依據該放大裝置的功率模式，透過線性的方式調整提供給該放大裝置的該供電電壓。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的放大模組的功率控制方法，包括以下步驟：該放大裝置操作在中功率模式或低功率模式；及該控制裝置降低提供給該放大裝置的供電電壓。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的放大模組的功率控制方法，包括以下步驟：該放大裝置操作在高功率模式；及該控制裝置提高提供給該放大裝置的供電電壓。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的放大模組的功率控制方法，包括以下步驟：該放大裝置用以放大一射頻訊號；及該控制裝置依據該射頻訊號的類型或頻率，調整提供給該放大裝置的供電電壓。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的放大模組的功率控制方法，其中該放大裝置包括一個或多個放大單元，而該控制裝置則用以提供該供電電壓及一偏壓電流給該放大單元。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的放大模組的功率控制方法，其中該放大單元包括一偏壓單元及一放大器，該放大器電性連接該偏壓單元及該控制裝置，且該控制裝置用以提供該供電電壓給該放大器。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的放大模組的功率控制方法，其中該控制裝置依據該放大裝置、該放大單元或該放大器的功率模式，調整提供給該放大器的供電電壓。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的放大模組的功率控制方法，包括以下步驟：依據該放大裝置預定切換或選擇的功率模式，調整該控制裝置提供給該放大裝置的該偏壓電壓或該偏壓電流。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的放大模組的功率控制方法，其中該控制裝置包括一偏壓控制器及一供電電壓控制器，該偏壓控制器用以調整提供給該放大裝置的該偏壓電流或該偏壓電壓，而該供電電壓控制器則用以調整提供給該放大裝置的該供電電壓。
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