TWI713303B - 具有適應性供電之射頻放大器 - Google Patents

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TWI713303B TW108104598A TW108104598A TWI713303B TW I713303 B TWI713303 B TW I713303B TW 108104598 A TW108104598 A TW 108104598A TW 108104598 A TW108104598 A TW 108104598A TW I713303 B TWI713303 B TW I713303B
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Abstract

本發明揭露一種具有適應性供電的射頻放大器，其一實施例包含一供電電路、一射頻放大電路與一偏壓產生電路。該供電電路之一第一供電端經由一第一電容耦接一第一接地端，並經由一第一開關耦接或斷開一射頻放大電路，該第一電容經由該第一開關耦接或斷開該射頻放大電路。該供電電路之一第二供電端經由一第二電容耦接一第二接地端，並經由一第二開關耦接或斷開該射頻放大電路，該第二電容經由該第二開關耦接或斷開該射頻放大電路，該第一與該第二供電端之電壓不同，該第一與該第二開關不同時導通。該射頻放大電路耦接一第三接地端，並依據該第一與該第二供電端的其中之一的電壓以及依據一偏壓以運作。該偏壓產生電路耦接一第四接地端，並提供該偏壓。

Description

具有適應性供電之射頻放大器
本發明是關於射頻放大器，尤其是關於具有適應性供電之射頻放大器。
圖1顯示一傳統的射頻放大器。圖1之射頻放大器100包含一供電端110、一放大電路120以及一偏壓電路130。供電端110可經由一電容（未顯示於圖1）耦接至一接地端（未顯示於圖1）；放大電路120與偏壓電路130可分別耦接至該接地端或其它接地端。一般而言，放大電路120之輸出訊號的峰值不會超過供電端110的兩倍電壓值，因此，為了因應該輸出訊號的變化，供電端110的電壓值通常較高以避免該輸出訊號產生非線性，然而，這也造成了供電浪費（power dissipation）。
為了減少供電浪費，一種目前技術是藉由調整放大電路120之放大單元的數目或偏壓電路130之偏壓，從而調整放大電路120之電流大小，以達到減少供電浪費的效果。然而，上述作法並無法解決供電端110所造成的供電浪費的問題。
本發明之一目的在於提供一種具有適應性供電之射頻放大器，以改善先前技術。
本發明揭露一種具有適應性供電之射頻放大器，其一實施例包含一供電電路、一射頻放大電路與一偏壓產生電路。該供電電路包含一第一供電端、一第一電容、一第一開關、一第二供電端、一第二電容以及一第二開關。該第一供電端經由該第一電容電性連接一第一接地端，以及經由該第一開關電性連接或電性斷開一射頻放大電路，其中該第一電容經由該第一開關電性連接或電性斷開該射頻放大電路。該第二供電端經由該第二電容電性連接一第二接地端，以及經由該第二開關電性連接或電性斷開該射頻放大電路，其中該第二電容經由該第二開關電性連接或電性斷開該射頻放大電路，該第一供電端之電壓不同於該第二供電端之電壓，且該第一開關與該第二開關不同時導通。該射頻放大電路電性連接一第三接地端，並依據該第一供電端與該第二供電端的其中之一的電壓以及依據一偏壓以運作。該偏壓產生電路電性連接一第四接地端，並提供該偏壓給該射頻放大電路。
有關本發明的特徵、實作與功效，茲配合圖式作較佳實施例詳細說明如下。
以下說明內容的用語是參照本技術領域的習慣用語，如本說明書對部分用語有加以說明或定義，該部分用語的解釋是以本說明書的說明或定義為準。
本發明包含一種具有適應性供電的射頻放大器，能夠適應性地選擇不同供電以達到節電效果。本發明適用於低功耗的應用；舉例而言，本發明之射頻放大器包含於一物聯網（internet of things, IOT）裝置的藍芽裝置或該物聯網裝置的其它無線裝置（例如：WiFi裝置）。
圖2顯示本發明之具有適應性供電的射頻放大器的一實施例。圖2之射頻放大器200包含一供電電路210、一射頻放大電路220以及一偏壓產生電路230，其中偏壓產生電路230可以是一已知電路（例如：圖1之偏壓電路130）或一自行開發的電路。
請參閱圖2。供電電路210包含一第一供電端211、一第一電容212、一第一開關213、一第二供電端214、一第二電容215以及一第二開關216。第一供電端211經由第一電容212電性連接一第一接地端GND1 ，以及經由第一開關213電性連接或電性斷開射頻放大電路220，其中第一電容212經由第一開關213電性連接或電性斷開射頻放大電路220，能夠穩定第一供電端211之電壓以及濾除特定頻率的訊號。第二供電端214經由第二電容電性215連接一第二接地端GND2 ，以及經由第二開關216電性連接或電性斷開射頻放大電路220，其中第二電容215經由第二開關216電性連接或電性斷開射頻放大電路220，能夠穩定第二供電端214之電壓以及濾除特定頻率的訊號。第一供電端211之電壓不同於第二供電端214之電壓，以供射頻放大器200適應性地選擇電壓；本實施例中，第一供電端211之電壓小於第二供電端214之電壓。值得注意的是，本領域具有通常知識者能依據本揭露得知，供電電路210可包含其它供電端、電容與開關以相同/類似於圖2所示的方式連接，從而提供更多供電選項。
請參閱圖2。第一開關213與第二開關216不同時導通；換言之，於同一時間，第一開關213與第二開關216均不導通，或僅其中之一導通。舉例而言，第一開關213與第二開關216依據一或多個控制訊號（例如：圖6之控制電路610之控制訊號Ctrl_1、Ctrl_2）以運作，當射頻放大器220之輸出（例如：均方根（root mean square, RMS）值、或峰值、或一查找表（lookup table）的輸出值）須在/已在一條件之上時，第一開關213不導通而第二開關216導通，以提供來自第二供電端210之較高的供電電壓，從而滿足輸出需求；當射頻放大器200之輸出須在/已在該條件之下時，第一開關213導通而第二開關216不導通，以提供來自第一供電端211之較低的供電電壓，從而達到省電效果。
請參閱圖2。射頻放大電路220電性連接一第三接地端GND3 ，並依據第一供電端211與第二供電端214的其中之一的電壓以及依據一偏壓Bias1 以運作。偏壓產生電路230電性連接一第四接地端GND4 ，並提供該偏壓Bias1 給射頻放大電路220。於一實作範例中，該第一接地端GND1 、該第二接地端GND2 、該第三接地端GND3 以及該第四接地端GND4 之至少其中二個為同一接地端。於一實作範例中，該第一接地端GND1 、該第二接地端GND2 、該第三接地端GND3 以及該第四接地端GND4 之電壓相同。
圖3顯示圖2之射頻放大電路220的一實施例。圖3之射頻放大電路220包含一放大電路310以及一電感電路320。放大電路310電性連接該第三接地端GND3 ，並接收該偏壓Bias1 以運作，放大電路310輸出一差動訊號給電感電路320。電感電路320包含一一次側、一二次側以及一中央抽頭。當第一開關213與第二開關216其中之一導通時，中央抽頭接收第一供電端211與第二供電端214其中之一的電壓，一次側接收該差動訊號以使二次側輸出一差動輸出。於一實作範例中，放大電路310可以是一已知電路（例如：圖1之放大電路120）或一自行開發的電路。
圖4顯示圖2之射頻放大電路220的另一實施例。圖4之射頻放大電路220包含一放大電路410、一電感電路420以及一電容電路430。放大電路410電性連接該第三接地端GND3 ，並接收該偏壓Bias1 以運作，放大電路410藉由一第一輸出端412與一第二輸出端414輸出一差動訊號。電感電路420包含一第一電感422與一第二電感424，其中第一電感422電性連接於第一輸出端412與一節點426之間；第二電感424電性連接於第二輸出端414與節點426之間；節點426位於第一電感422與第二電感424之間，並接收第一供電端211與第二供電端214其中之一的電壓。電容電路430包含一第一電容432與一第二電容434，其中第一電容432電性連接第一輸出端412；第一電感422之一端電性連接於第一輸出端412與第一電容432之間；第二電容434電性連接第二輸出端414；第二電感424之一端電性連接第二輸出端414與第二電容434之間；第一電容432與第二電容434接收該差動訊號以輸出一差動輸出。
圖5顯示圖2之射頻放大電路220的又一實施例。圖5之射頻放大電路220包含一放大電路510、一電感520以及一電容530。放大電路510電性連接該第三接地端GND3 ，並接收該偏壓Bias1 以運作，放大電路510藉由一輸出端512輸出一單端訊號。電感520電性連接於供電電路210與輸出端512之間。電容530電性連接輸出端512，以依據該單端訊號輸出一單端輸出。
圖6顯示本發明之具有適應性供電的射頻放大器的另一實施例。相較於圖2，圖6之射頻放大器600進一步包含一控制電路610。控制電路610依據射頻放大電路220的輸出需求產生一第一控制訊號Ctrl_1以控制第一開關213，以及產生一第二控制訊號Ctrl_2以控制第二開關216。於一實作範例中，控制電路610於射頻放大電路220之輸出需求（例如：待輸出/已輸出訊號的大小）小於一門檻時，藉由該第一控制訊號Ctrl_1令第一開關213導通，並藉由該第二控制訊號Ctrl_2令第二開關216不導通；控制電路610另於射頻放大電路220之輸出需求大於該門檻時，藉由該第二控制訊號Ctrl_2令第二開關216導通，並藉由該第一控制訊號Ctrl_1令第一開關213不導通。於一實作範例中，當射頻放大電路220包含多個串聯或並聯之放大單元（未顯示於圖）時，控制電路610可依據射頻放大電路220的輸出需求選擇性地致能/禁能該些放大單元的至少一部分（如圖6之折虛線所示），以進一步最佳化電力使用。於一實作範例中，當偏壓產生電路230之偏壓Bias1 可調整時，控制電路610可依射頻放大電路220之輸出需求調整偏壓產生電路230之偏壓Bias1 （如圖6之點虛線所示）。雖然上述放大單元的設置與選用以及偏壓Bias1 的設置與調整屬於習知技藝，但本發明可採用此習知技藝以達到更好的效果。
請注意，在實施為可能的前提下，本技術領域具有通常知識者可選擇性地實施前述任一實施例中部分或全部技術特徵，或選擇性地實施前述複數個實施例中部分或全部技術特徵的組合，藉此增加本發明實施時的彈性。
綜上所述，本發明之射頻放大器能夠適應性地選擇不同供電以達到節電效果。
雖然本發明之實施例如上所述，然而該些實施例並非用來限定本發明，本技術領域具有通常知識者可依據本發明之明示或隱含之內容對本發明之技術特徵施以變化，凡此種種變化均可能屬於本發明所尋求之專利保護範疇，換言之，本發明之專利保護範圍須視本說明書之申請專利範圍所界定者為準。
100:射頻放大器110:供電端120:放大電路130:偏壓電路200:具有適應性供電之射頻放大器210:供電電路211:第一供電端212:第一電容213:第一開關214:第二供電端215:第二電容216:第二開關220:射頻放大電路230:偏壓產生電路GND1:第一接地端GND2:第二接地端GND3:第三接地端GND4:第四接地端Bias1:偏壓310:放大電路320:電感電路410:放大電路412:第一輸出端414:第二輸出端420:電感電路422:第一電感424:第二電感426:節點430:電容電路432:第一電容434:第二電容510:放大電路512:輸出端520:電感530:電容600:具有適應性供電之射頻放大器610:控制電路Ctrl_1:第一控制訊號Ctrl_2:第二控制訊號
［圖1］顯示一傳統的射頻放大器； ［圖2］顯示本發明之具有適應性供電之射頻放大器的一實施例； ［圖3］顯示圖2之射頻放大電路的一實施例； ［圖4］顯示圖2之射頻放大電路的另一實施例； ［圖5］顯示圖2之射頻放大電路的又一實施例；以及 ［圖6］顯示本發明之具有適應性供電之射頻放大器的另一實施例。
200:具有適應性供電之射頻放大器
210:供電電路
211:第一供電端
212:第一電容
213:第一開關
214:第二供電端
215:第二電容
216:第二開關
220:射頻放大電路
230:偏壓產生電路
GND1:第一接地端
GND2:第二接地端
GND3:第三接地端
GND4:第四接地端
Bias1:偏壓

Claims (10)

  1. 一種具有適應性供電之射頻放大器，包含：一供電電路，包含：一第一電容；一第一開關；一第二電容；一第二開關；一第一供電端，經由該第一電容電性連接一第一接地端，以及經由該第一開關電性連接或電性斷開一射頻放大電路，其中該第一電容經由該第一開關電性連接或電性斷開該射頻放大電路；以及一第二供電端，經由該第二電容電性連接一第二接地端，以及經由該第二開關電性連接或電性斷開該射頻放大電路，其中該第二電容經由該第二開關電性連接或電性斷開該射頻放大電路，該第一供電端之電壓不同於該第二供電端之電壓，且該第一開關與該第二開關不同時導通；該射頻放大電路，電性連接一第三接地端，並依據該第一供電端與該第二供電端的其中之一的電壓以及依據一偏壓以運作，該射頻放大電路包含：一放大電路，電性連接該第三接地端，並接收該偏壓以運作，該放大電路輸出一差動訊號；以及一電感電路，包含一一次側、一二次側以及一中央抽頭，該中央抽頭接收該第一供電端與該第二供電端其中之一的電壓，該一次側接收該差動訊號以使該二次側輸出一差動輸出；以及一偏壓產生電路，電性連接一第四接地端，並提供該偏壓給該射頻放大電路。
  2. 一種具有適應性供電之射頻放大器，包含：一供電電路，包含：一第一電容；一第一開關；一第二電容；一第二開關；一第一供電端，經由該第一電容電性連接一第一接地端，以及經由該第一開關電性連接或電性斷開一射頻放大電路，其中該第一電容經由該第一開關電性連接或電性斷開該射頻放大電路；以及一第二供電端，經由該第二電容電性連接一第二接地端，以及經由該第二開關電性連接或電性斷開該射頻放大電路，其中該第二電容經由該第二開關電性連接或電性斷開該射頻放大電路，該第一供電端之電壓不同於該第二供電端之電壓，且該第一開關與該第二開關不同時導通；該射頻放大電路，電性連接一第三接地端，並依據該第一供電端與該第二供電端的其中之一的電壓以及依據一偏壓以運作，該射頻放大電路包含：一放大電路，電性連接該第三接地端，並接收該偏壓以運作，該放大電路藉由一第一輸出端與一第二輸出端輸出一差動訊號；一電感電路，包含一第一電感與一第二電感，其中該第一電感電性連接於該第一輸出端與一節點之間，該第二電感電性連接於該第二輸出端與該節點之間，該節點位於該第一電感與該第二電感之間，並接收該第一供電端與該第二供電端其中之一的電壓；以及 一電容電路，包含一第一電容與一第二電容，其中該第一電容電性連接該第一輸出端，該第一電感之一端電性連接於該第一輸出端與該第一電容之間，該第二電容電性連接該第二輸出端，該第二電感之一端電性連接該第二輸出端與該第二電容之間，該第一電容與該第二電容接收該差動訊號以輸出一差動輸出；以及一偏壓產生電路，電性連接一第四接地端，並提供該偏壓給該射頻放大電路。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之具有適應性供電之射頻放大器，其中該第一接地端、該第二接地端、該第三接地端以及該第四接地端之至少其中二個為同一接地端。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之具有適應性供電之射頻放大器，其中該第一接地端、該第二接地端、該第三接地端以及該第四接地端之電壓相同。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之具有適應性供電之射頻放大器，其中該射頻放大電路包含複數個放大單元，該具有適應性供電之射頻放大器進一步包含：一控制電路，用來依據該射頻放大電路的輸出需求致能或禁能該複數個放大單元的至少一部分。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之具有適應性供電之射頻放大器，進一步包含：一控制電路，用來依據該射頻放大電路之輸出需求調整該偏壓產生電路的該偏壓。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之具有適應性供電之射頻放大器，其中當該第一開關導通時，該第二開關不導通；以及當該第二開關導通時，該第一開關不導通。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之具有適應性供電之射頻放大器，進一步包含：一控制電路，產生一第一控制訊號以控制該第一開關，以及產生一第二控制訊號以控制該第二開關，該控制電路於該射頻放大電路之一輸出需求小於一門檻時，藉由該第一控制訊號令該第一開關導通，該控制電路另於該輸出需求大於該門檻時，藉由該第二控制訊號令該第二開關導通。
  9. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之具有適應性供電之射頻放大器，其包含於一藍芽裝置。
  10. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之具有適應性供電之射頻放大器，其包含於一物聯網(internet of things,IOT)裝置。
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