用於向分布式功率放大系統提供輸入的系統和方法

2023-11-08 05:17:17 4

專利名稱：用於向分布式功率放大系統提供輸入的系統和方法
技術領域：
本發明涉及分布式功率放大系統的領域。具體的，本發明涉及驅 動器，其向分布式功率放大系統的不同放大部提供輸入。
背景技術：
分布式功率放大系統通過沿著傳輸線，通常是均勻傳輸線，連續 地收集不同放大部的影響而產生輸出。在常規分布式功率放大系統中， 單一驅動器向分布式功率放大系統的不同放大部提供輸入信號。到單 一驅動器的輸入是由m(t)表示的信號。單一驅動器由m(t)產生多個信 號S,(t)，S2(t)…，和SN(t)。多個信號S,(t)，S2(t)…，和SN(t)驅動分布式功 率放大系統的不同放大部(1， 2，…，N)。
由驅動器所產生的信號的數量(N)依賴於分布式功率放大系統的 放火部的數量。當分布式功率放大系統的放大部的數量增大或減小時， 單一驅動器受到輸入負載作用，其限制了可使用部分的數量。而且，由驅動器產生的多個信號S,(t)，S2(t)…，和S"t)是相關的。 由於在信號S,(t),S2(t)…，禾B SN(t)之間的相關性，在多個信號 S,(t),S2(t)…，和S^t)中的噪聲也是相關的。
因此，需要一種改進的設備和方法，用於向分布式功率放大系統 的不同放大部提供多個信號S,(t),S2(t)…，和SN(t)。


在附圖中，作為實例但不是限制示出了本發明，其中相同的參考
標記指示類似的元件，其中
圖1是根據本發明的不同實施例，示出分布式功率放大系統的框
圖2是根據本發明的實施例，示出驅動器部件的框圖，其向分布 式功率放大系統的放大部提供輸入；
圖3是根據本發明的另一實施例，示出驅動器部件的框圖，其向
分布式功率放大系統的放大部提供輸入；
圖4是根據本發明的另一個實施例，示出驅動器部件的框圖，其
向分布式功率放大系統的放大部提供輸入；以及
圖5是根據本發明的不同實施例的流程圖，示出了一種方法，用 於預處理公共傳輸信號，該公共傳輸信號被提供到分布式功率放大系 統的放大部。
本領域技術人員會意識到，在附圖中的元件是為了簡要且清楚而 被示出的，而不必按比例來繪製。例如，圖中得一些元件的尺寸可以 相對於其它元件被放大，以有助於改善對本發明實施例的理解。
具體實施例方式
在一個實施例中，分布式功率放大系統包括多個放大部和多個驅 動器。多個驅動器的每一個都接收公共傳輸信號和單獨控制信號。多 個驅動器的每一個都獨立地預處理公共傳輸信號，以向多個放大部的 每一個提供傳輸輸出信號。基於單獨控制信號，提供到多個驅動器的 每 一 個的公共傳輸信號都被預處理。
在另一個實施例中，給出了一種方法，其用於預處理提供到分布 式功率放大系統的公共傳輸信號。為了預處理公共傳輸信號，由驅動
器獲得公共傳輸信號。此後，公共傳輸信號由多個被獨立控制的驅動 器預處理，以產生傳輸輸出信號。此外，由每個驅動器產生的傳輸輸 出信號被提供到分布式功率放大系統的放大部。
在詳細說明用於向分布式功率放大系統的放大部提供輸入的方法
和系統之前，根據本發明，應注意到本發明基本上存在於與放大系統 有關的方法步驟與系統部件的組合中。因此，在圖中以常規符號在適 當的位置表示設備部件和方法步驟。這些附圖僅示出了特定細節，其 與理解本發明有關，以便不會使具有細節的本公開和在此說明的優點 難以理解，該細節對於本領域普通技術人員是顯而易見的。
在該文件中，相關聯的術語，例如第一和第二、頂和底等可以被 僅僅用於區分一個實體或動作與另一個實體或動作，而不必要求或暗 示在這種實體或動作之間的任何實際的這種關係或順序。術語"包括" 或其任何其它變化旨在覆蓋非排他性的包含，以使得包含元件列表的
過程、方法、產品或設備不僅包括這些元件，還可以包括沒有被明確 列出的或對於這種過程、方法、產品或設備是固有的其它元件。在其 之前有"包括一個…"的元件，在沒有更多約束的情況下，不排除另 外的相同元件存在於包括該元件的過程、方法、產品或設備中。
本發明的不同實施例提供了一種系統和方法，用於預處理公共傳 輸信號，以產生傳輸輸出信號。該傳輸輸出信號被提供給分布式功率 放大系統的放大部。根據本發明的實施例，基於提供給驅動器的控制 信號，通過調整其相位和振幅來預處理公共傳輸信號。
圖1是根據本發明的不同實施例，示出分布式功率放大系統100 的框圖。放大系統包括多個放大部(例如，放大部102、放大部104、 放大部106和放大部108)，多個驅動器(例如，驅動器110、驅動器 112、驅動器114、驅動器116)，以及輸出負載144。儘管以雙極晶體 管來示出，但放大部可以包括任何有源設備和延遲網絡。
基於所接收的單獨的控制信號120、 122、 124和126，驅動器110、 驅動器112、驅動器114和驅動器116獨立地預處理公共傳輸信號118。 如圖1所示，驅動器110接收控制信號120，驅動器112接收控制信號 122，驅動器114接收控制信號124，以及驅動器116接收控制信號126。
在本發明的不同實施例中，公共傳輸信號118可以是單端射頻(RF) 信號、差動RF信號、單端微波信號、差動微波信號、單端音頻信號或 差動音頻信號。
驅動器IIO、驅動器112、驅動器114和驅動器116預處理公共傳 輸信號118，以分別產生傳輸輸出信號128、傳輸輸出信號130、傳輸 輸出信號132和傳輸輸出信號134。此外，傳輸輸出信號128、傳輸輸 出信號130、傳輸輸出信號132和傳輸輸出信號134被分別提供給放大 部102、放大部104、放大部106、和放大部108。
放大部102、 104、 106和108放大傳輸輸出信號128、 130、 132 和134，以分別產生放大的傳輸輸出信號136、放大的傳輸輸出信號138、 放大的傳輸輸出信號140、放大的傳輸輸出信號142。此外，放大的傳 輸輸出信號136、 138、 140、 142之和被提供給輸出負載144。信號整 形器還對信號進行整形，用於由延遲元件進行的最佳處理。
在本發明的一個實施例中，放大部102、 104、 106和108可以是 使用非線性部件(LINC)放大器的線性放大的放大部。在本發明的另 一個實施例中，放大部102、 104、 106和108可以是多赫蒂(Doherty) 型放大器。在本發明的再一個實施例中，放大部102、 104、 106和108
可以是向量合成放大器的放大部。
圖2是根據本發明的實施例，示出驅動器部件110的框圖，其向 分布式功率放大系統100的放大部102提供輸入。驅動器110包括信 號整形器202、多個延遲元件(例如，延遲元件204、延遲元件206和 延遲元件208)、多個緩衝器(例如，緩衝器210、緩衝器212和緩衝 器214)、信號選擇開關216、偏置電路220、放大器222、檢測器224、 延遲調諧模塊226、鎖定檢測單元228、比較器232、及控制信號接收 器和更新器234。
信號整形器202接收公共傳輸信號118，並對其進行整形。例如，
信號整形器202可以通過調整公共傳輸信號118的振幅，來對公共傳 輸信號118進行整形。可以或者通過將其振幅縮放到預期振幅值，或 者通過以預期振幅值替換其振幅，來調整公共傳輸信號118的振幅。 信號整形器202對公共傳輸信號118進行整形，以調節(accommodate) 在傳輸期間公共傳輸信號118所遭受的損失。[對於發明者按照我們 的理解，信號整形器對公共傳輸信號進行整形，以調節在傳輸期間其 所遭受的損失。請確認我們的理解。]
在整形之後，公共傳輸信號118被提供給延遲元件204。延遲元 件204向公共傳輸信號118提供預定相移。關於該預定相移的信息由 控制信號120提供，該控制信號120被提供給控制信號接收器和更新 器234。該預定相移是在放大部102 (在圖2中未示出)的相位基礎上 而確定的，由驅動器110將傳輸輸出信號128提供給所述放大部102。 在由控制信號120提供的信息的基礎上，延遲調諧模塊226調諧延遲 元件204、 206和208，以提供預定的相移。預定相移的穩定性由鎖定 檢測單元228來檢測。延遲元件204的輸出是相移信號205，其被提供 給緩衝器210和延遲元件206。延遲元件206向相移信號205提供預定 的相移。延遲元件206的輸出是相移信號207。此外，相移信號207被 提供給緩衝器212和延遲元件208。延遲元件208向相移信號207提供 預定的相移。延遲元件208的輸出是相移信號209。此外，相移信號 209被提供給緩衝器214。緩衝器210、緩衝器212、和緩衝器214分 別向相移信號205、相移信號207和相移信號209提供負載緩衝。緩衝 器210、 212、和214存儲相移信號205、 207和209，以穩定相移信號 205、 207禾口 209。
緩衝器210、 212、和214向信號選擇開關216提供相移信號205、 207和209。在控制信號120的基礎上，信號選擇開關216選擇相移信 號205、 207和209中的一個。信號選擇開關216的輸出是選擇的相移 信號218。選擇的相移信號218被提供給偏置電路220。
偏置電路220向選擇的相移信號218提供工作電壓。偏置電路220 向放大器222提供選擇的相移信號218。提供工作電壓，以使得選擇的 相移信號218具有足夠的電壓電平來驅動放大器222。
在控制信號120的基礎上，放大器222放大選擇的相移信號218， 以產生傳輸輸出信號128。選擇的相移信號218被放大，以調節在驅動 器110中公共傳輸信號118所遭受的損失。放大器222向放大部102 (圖2中未示出)和檢測器224提供傳輸輸出信號128。
檢測器224對傳輸輸出信號128進行採樣。檢測器224的輸出是 採樣信號230，其被提供給比較器232。比較器232分別將採樣信號230 的振幅和相位與預定振幅閾值和預定相位閾值相比。如果預定振幅和 預定相位閾值條件沒有被滿足，那麼控制信號接收器和更新器234就 更新控制信號120。例如，對於45度的輸出，延遲驅動器110的閾值 可以是幅度l，相位0° ，驅動器112可以是幅度2，相位45° ，驅動 器124可以是幅度1，相位90° ，驅動器126可以是幅度1，相位135 ° ，用於相位功率組合中。控制信號120被更新，以產生更新的控制 信號236，其被提供給延遲調諧模塊226。此外，基於更新的控制信號 236，公共傳輸信號118被預處理，以向傳輸輸出信號128提供預定振 幅和預定相位閾值。
在本發明的實施例中，驅動器110具有兩個檢測器224和兩個比 較器232，以向差動分布式功率放大系統提供兩個傳輸輸出信號128。
圖3是根據本發明的另一實施例，示出驅動器110部件的框圖， 其向分布式功率放大系統100的放大部102提供輸入。驅動器110包 括混頻器302、緩衝模塊304、偏置模塊306、鎮流模塊308、調製信 號接收器和更新器314、檢測器316和比較器320。
混頻器302接收公共傳輸信號118、相位調製信號310和振幅調 制信號312。混頻器302從調製信號接收器和更新器314接收相位調製 信號310和振幅調製信號312，該調製信號接收器和更新器314在控制 輸入信號322的控制之下。混頻器302調整公共傳輸信號118的相位 和振幅。混頻器302通過將公共傳輸信號118乘以相位調製信號310， 來調整公共傳輸信號118的相位。此外，通過將公共傳輸信號118乘 以振幅調製信號312，來調整公共傳輸信號118的振幅。混頻器302的 輸出被傳遞給緩衝模塊304。
緩衝模塊304放大並緩衝公共傳輸信號118，以穩定公共傳輸信 號118。公共傳輸信號118的電流驅動被增大，以滿足放大部102 (圖 3中未示出)的電流要求。緩衝模塊304的輸出被提供給偏置模塊306。 偏置模塊306將偏壓添加到輸入緩衝信號，以提供足以偏置放大部102 (圖3中未示出)的工作電壓。偏置模塊306的輸出被傳遞給鎮流模 塊308。鎮流模塊308提供對電流不平衡的保護。鎮流模塊308的輸出 是傳輸輸出信號128。傳輸輸出信號128被提供給放大部102和檢測器 316。
檢測器316對傳輸輸出信號128採樣，以產生釆樣信號318。採 樣信號318被提供給比較器320。比較器320將採樣信號318的振幅與 預定振幅閾值相比較，將採樣信號318的相位與預定相位閾值相比較。 如果預定振幅和相位閾值條件沒有被滿足，調製信號接收器和更新器 314就更新相位調製信號310和振幅調製信號312。
圖4是根據本發明的再一個實施例，示出驅動器IIO部件的框圖。 驅動器110包括移相器402、增益控制放大器404、檢測器412、比較 器416、及控制信號接收器和更新器418。
移相器402接收公共傳輸信號118和控制信號120。移相器402 從控制信號接收器和更新器418接收控制信號120。基於控制信號120，
移相器402移位公共傳輸信號118的相位，以產生相移信號403。此外， 相移信號403和控制信號120被提供給增益控制放大器404。增益控制 放大器404放大該相移信號403，以產生傳輸輸出信號128。基於控制 信號120，增益控制放大器404放大該相移信號403。在本發明的一個 實施例中，傳輸輸出信號128被提供給放大部102。在本發明的另一個 實施例中，增益控制放大器404的輸出被傳遞給緩衝模塊406。
緩衝模塊406放大並緩衝公共傳輸信號118，以穩定公共傳輸信 號118。公共傳輸信號118的電流驅動被增大，以滿足放大部102 (圖 3中未示出)的電流要求。緩衝模塊406的輸出被提供給偏置模塊408。 偏置模塊408將偏壓添加到輸入緩衝信號，以提供足以偏置放大部102 (圖3中未示出)的工作電壓。偏置模塊408的輸出被傳遞給鎮流模 塊410。鎮流模塊410提供對電流不平衡的保護。鎮流模塊410的輸出 是傳輸輸出信號128。此外，傳輸輸出信號128被傳遞給放大部102(圖 4中未示出)和檢測器412。
檢測器412採樣傳輸輸出信號128，以產生採樣信號414。採樣信 號414被提供給比較器416。比較器416將採樣信號414的振幅與預定 振幅閾值相比較，並將採樣信號414的相位與預定相位閾值相比較， 例如先作為實例給出的那些。此外，如果預定振幅和相位閾值條件沒 有被滿足，控制信號接收器和更新器418就更新控制信號120，以產生 更新的控制信號420。
圖5是根據本發明的不同實施例的流程圖，示出了一種方法，用 於預處理公共傳輸信號118，其被提供到分布式功率放大系統100的放 大部102。在步驟502，獲得公共傳輸信號118。在本發明的一個實施 例中，由驅動器IIO來獲得公共傳輸信號118。在步驟504，基於控制 信號120，公共傳輸信號118的相位和振幅被預處理。在本發明的一個 實施例中，由延遲元件204、 206和208來調整公共傳輸信號118的相 位。此外，公共傳輸信號118的振幅由放大器222來預處理，以產生
傳輸輸出信號128。在本發明的另一個實施例中，公共傳輸信號118的
相位和振幅由混頻器302預處理(混頻器302的輸出被偏置、鎮流和 緩衝)，以產生傳輸輸出信號128。在本發明的再一個實施例中，公共 傳輸信號118的相位由移相器402來調整。此外，公共傳輸信號11S 的振幅由控制增益放大器404來調整，以產生傳輸輸出信號128。在步 驟506，傳輸輸出信號128被採樣，以產生採樣信號230。在本發明的 一個實施例中，傳輸輸出信號128被檢測器224採樣。在步驟508，將 採樣信號230的振幅與預定振幅閾值相比較。此外，還將採樣信號230 的相位與預定相位閾值相比較。在本發明的一個實施例中，採樣信號 230的相位和振幅由比較器232進行比較。如果預定振幅和相位閾值沒 有被滿足，那麼就執行步驟512。在步驟512，控制信號120被更新， 並且重複步驟504到508。如果滿足了預定振幅和相位閾值，那麼在步 驟510，傳輸輸出信號128被提供給放大部102。
本發明的不同實施例對於驅動器提供了製造靈活性。通過使用獨 立的驅動器來提供製造靈活性，所述獨立的驅動器向放大部提供傳輸 輸出信號。驅動器的數量可以增加或減少，而不必改變全部的驅動器。 例如，如果由於所需放大係數的減少，無需一個放大部，就可以從分 布式功率放大系統中移除一個驅動器。此外，如果由於所需放大係數 增加，需要一個額外的放大部，就可以將額外的驅動器添加到分布式 功率放大系統中。此外，本發明的不同實施例提供了一種機構，其從 充當獨立輸入源的獨立驅動器向分布式功率放大系統的放大部提供輸 入信號。來自獨立驅動器的輸入信號具有不相關的噪聲分量。結果， 希望的輸入信號在相位上被增加，而噪聲信號在相位上沒有被增加， 以增大信噪比。此外，由獨立驅動器提供的輸入信號被調節，以滿足 預定相位和振幅要求。調節的輸入信號增加了分布式功率放大系統的 放大部的效率。調節的信號消除了終端不匹配及其脈動。根據本發明 的不同實施例，獨立驅動器使得輸入信號更為單向的。單向的輸入信 號意味著輸出不會被回送到輸入。本發明的分布式功率放大系統減小 了反向耦合作用。反向耦合的減小減少了嵌套環路。此外，由於以增
加的部的數量消除了增加的輸入負載，分布式放大系統克服了放大部 的高頻限制。
在前述的說明書中，參考特定實施例說明了本發明及其益處和優 點。然而，本領域普通技術人員會意識到，可以做出各種修正和改變， 而不脫離如以下權利要求中所闡明的本發明的範圍。因此，說明書和 附圖被認為是說明性的意義，而不是限制性的意義，所有這種修改都 意圖被包含在本發明的範圍內。益處、優點、對問題的解決方案，以 及可以導致任何益處、優點或解決方案發生或變得更明確的任何要素 都不應被解釋為任何或全部權利要求的關鍵的、所需的、或基本特徵 或要素。本發明僅由所附的權利要求來限定，其包括在該申請未決期 間所做的任何修正和如提出的這些權利要求的全部等價物。
權利要求
1.一種分布式功率放大系統，包括多個放大部；以及多個驅動器，接收公共傳輸信號和單獨控制信號，基於所述控制信號，多個驅動器的每一個都獨立地預處理所述公共傳輸信號，以向多個放大部的每一個提供傳輸輸出信號。
2. 如權利要求l所述的分布式功率放大系統，其中多個放大部的 每一個都獨立地放大所述傳輸輸出信號，以提供放大的傳輸輸出信號。
3. 如權利要求I所述的分布式功率放大系統，其中多個驅動器的 每一個都包括檢測器，用於對所述傳輸輸出信號進行採樣，以提供採 樣信號，將採樣信號與預定閾值相比較，且響應其來調整所述單獨控 制信號。
4. 如權利要求1所述的分布式功率放大系統，其中多個驅動器的 每一個都使用移相器和增益控制放大器來預處理所述公共傳輸信號。
5. 如權利要求1所述的分布式功率放大系統，其中多個驅動器的 每一個都使用混頻器來預處理所述公共傳輸信號，以調整所述公共傳 輸信號的相位和振幅。
6. 如權利要求l所述的分布式功率放大系統，其中多個驅動器的 每一個都使用一系列選擇性受控延遲元件和放大器來預處理所述公共 傳輸信號。
7. 如權利要求1所述的分布式功率放大系統，其中多個驅動器的 每一個都包括一系列延遲元件，用於偏移所述公共傳輸信號的相位，以在多個 驅動器的每一個中提供多個相移信號；信號選擇開關，用於基於多個驅動器每一個的單獨控制信號，選 擇多個相移信號的至少一個，以提供選擇的相移信號；以及放大器，用於放大選擇的相移信號，從而向多個放大部之一提供 所述傳輸輸出信號。
8. 如權利要求7所述的分布式功率放大系統，還包括 檢測器，用於對所述傳輸輸出信號進行採樣，以提供採樣信號； 比較器，用於將採樣信號的振幅和相位與預定振幅閾值和預定相位閾值相比較；延遲調諧模塊，用於調諧所述一系列延遲元件的延遲；以及 如果預定閾值沒有被滿足，則更新控制信號，更新的控制信號被 提供給信號選擇開關和延遲調諧模塊。
9. 如權利要求7所述的分布式功率放大系統，其中多個驅動器的 每一個還包括多個緩衝器，每一個緩衝器穩定多個相位偏移信號中的 一個。
10. 如權利要求7所述的分布式功率放大系統，其中多個驅動器 的每一個還包括鎖定檢測單元，用於在多個驅動器的每一個中為所述 一系列延遲元件檢測穩定的相位延遲。
全文摘要
提供了一種系統和方法，用於向分布式功率放大系統提供輸入。在一個實施例中，分布式功率放大系統包括多個放大部(102，104，106和108)和多個驅動器(110，112，114和116)。多個驅動器的每一個都接收公共傳輸信號(118)和單獨控制信號(120，122，124和126)。多個驅動器的每一個都獨立地預處理公共傳輸信號，以向多個放大部的每一個提供傳輸輸出信號(128，130，132和134)。基於單獨控制信號，提供到多個驅動器的每一個的公共傳輸信號都被預處理。
文檔編號H03F3/60GK101171744SQ200680015449
公開日2008年4月30日 申請日期2006年4月27日 優先權日2005年5月6日
發明者布魯斯·M·湯普森, 羅伯特·E·施滕格爾 申請人:摩託羅拉公司