射頻系統混合功率放大器系統和方法與流程

2023-05-30 07:41:56

背景技術：

本公開整體涉及射頻系統，並且更具體地，涉及在射頻系統中使用的功率放大器部件。

此部分旨在向讀者介紹現有技術的各方面，所述各方面可能與下文描述和/或受權利要求書保護的本公開的各方面有關。我們認為這種論述有助於為讀者提供背景信息以便於更好地理解本公開的各方面。因此，應當理解，要在這個意義上來閱讀這些文字描述，而不是作為對現有技術的承認。

許多電子設備可包括射頻系統，該射頻系統用於促進與另一電子設備和/或網絡的無線數據通信。射頻系統可包括收發器，該收發器將數據的模擬表示輸出為模擬電信號，該模擬電信號可隨後經由天線進行無線傳輸。由於電子設備可被隔開某個距離，因此射頻系統可包括用於控制射頻系統的輸出功率(例如傳輸的模擬電信號的強度)的放大器部件。

一般來講，放大器部件可使用各種技術來將輸入模擬電信號放大至期望的輸出功率。然而，該技術通常在至少功率消耗和引入的噪聲和毛刺之間具有折衷。例如，一些技術可減少引入的噪聲和毛刺但增加功率消耗，從而降低射頻系統的效率(例如輸出功率/dc功率消耗)。另一方面，一些技術可減少功率消耗但增加引入的噪聲，這可增加傳輸的雜散發射。

技術實現要素：

下文闡述本文所公開的某些實施方案的概要。應當理解，呈現這些方面僅僅是為了向讀者提供這些特定實施方案的簡明概要，並且這些方面並非旨在限制本公開的範圍。實際上，本公開可涵蓋下文可能未闡述的多個方面。

本公開一般涉及在射頻系統中使用的改進的功率放大器部件。一般來講，功率放大器部件接收輸入模擬電信號並輸出放大的模擬電信號，該放大的模擬電信號隨後可被無線傳輸至另一電子設備和/或網絡。

本公開描述了可生成具有減少的功率消耗的放大的模擬電信號的放大器部件，從而提高效率而不引入顯著的噪聲，從而減少所傳輸的雜散發射。在一些實施方案中，放大器部件可至少部分地基於包絡電壓信號、輸入模擬電信號和放大器控制信號來生成放大的模擬電信號。更具體地，放大器部件可包括包絡電壓放大器，該包絡電壓放大器接收包絡電壓信號並在包絡電壓下將電功率輸出至可變電壓供電軌。

此外，放大器部件可包括多個放大器單元，該多個放大器單元各自接收輸入模擬電信號和放大器控制信號中的一個比特。更具體地，每個放大器單元可包括邏輯門(例如and門或nand門)、驅動器(例如緩衝器)和開關功率放大器，該邏輯門接收輸入模擬電信號和放大器控制信號中的一個比特，該驅動器從邏輯門接收輸入，該開關功率放大器從驅動器接收輸出以及從可變電壓供電軌接收電功率輸出。

在操作中，放大的模擬電信號的量級(例如振幅)可經由包絡電壓信號和放大器控制信號來控制。更具體地，放大器控制信號可基於期望的輸出功率來啟用或禁用多個放大器單元中的每個放大器單元。每個啟用的放大器單元可隨後至少部分地基於包絡電壓信號來放大輸入模擬電信號。更具體地，在啟用的放大器單元中，開關功率放大器可通過將輸出連接至可變電壓供電軌或接地而至少部分地基於輸入模擬電信號來生成輸出模擬電信號。

換句話講，可至少部分地通過調整啟用的放大器單元的數量以及經由可變電壓供電軌提供至啟用的放大器單元的包絡電壓來控制輸出功率。這樣，可通過調整所啟用的放大器單元的數量來減少放大器部件的功率消耗，特別是在低輸出功率下。此外，由於可在生成放大的模擬電信號之前啟用/禁用放大器單元，因此任何所得的噪聲或瞬態信號將不顯著影響放大的模擬電信號。

附圖說明

閱讀以下詳細描述並參考附圖，可更好地理解本公開的各個方面，在附圖中：

圖1是根據實施方案的具有射頻系統的電子設備的框圖；

圖2是根據實施方案的圖1的電子設備的示例；

圖3是根據實施方案的圖1的電子設備的示例；

圖4是根據實施方案的圖1的電子設備的示例；

圖5是根據實施方案的圖1的射頻系統的框圖；

圖6是根據實施方案的在圖5的射頻系統中使用的放大器部件的示意圖；

圖7是描述了根據實施方案的用於控制圖6的放大器部件的輸出功率的過程的流程圖；

圖8是描述根據實施方案的用於調整在圖6的放大器部件中被啟用或禁用的放大器單元的數量的過程的流程圖；

圖9是描述了根據實施方案的功率消耗相對於圖6的放大器部件的輸出功率的曲線圖；

圖10是根據實施方案的效率相對於圖6的放大器部件的輸出功率的曲線圖；並且

圖11是描述了根據實施方案的用於組裝圖6的放大器部件的過程的流程圖。

具體實施方式

下文將描述本公開的一個或多個具體實施方案。這些所描述的實施方案僅為目前所公開的技術的實例。此外，為了提供這些實施方案的簡明描述，在本說明書中可能未描述實際具體實施的所有特徵。應當認識到，在任何此類實際實施的開發中，如任何工程學或設計項目中那樣，必須要作出特定於許多具體實施的決策以實現開發者的具體目標，諸如符合可能隨具體實施變化的與系統相關的約束條件和與事務相關的約束條件。此外，應當理解，此類開發努力可能是複雜且耗時的，但對於從本公開中受益的普通技術人員而言，其可能仍然是設計、製造和生產的常規任務。

在介紹本公開的各種實施方案的元件時，冠詞「一個」、「一種」和「該/所述」旨在意指存在所述元件中的一者或多者。術語「包括」、「包含」和「具有」旨在被包括在內，並且意指可能存在除列出的元件之外的附加元件。此外，應當理解，參考本公開的「一個實施方案」或「實施方案」並非意圖被解釋為排除也結合所引述的特徵的附加實施方案的存在。

如上所述，電子設備可包括射頻系統，該射頻系統用於促進與另一電子設備和/或網絡無線傳送數據。更具體地，射頻系統可調製無線電波以使得電子設備能夠經由個人區域網(例如藍牙網絡)、區域網(例如，802.11xwi-fi網絡)、和/或廣域網(例如4g或lte蜂窩網絡)進行通信。換句話講，射頻系統可使用各種無線通信協議來促進數據通信。

然而，不管所使用的無線通信協議為何，射頻系統可在操作上類似。例如，為了傳輸數據，處理電路可生成數據的數字表示作為數字電信號，並且收發器(例如發射器和/或接收器)可隨後將數字電信號轉換為一個或多個模擬電信號。基於各種因素(例如無線通信協議、功率消耗、距離等)，模擬電信號可以不同的輸出功率無線傳輸。為了有利於控制輸出功率，射頻系統可包括放大器部件，該放大器部件接收模擬電信號並以期望的輸出功率輸出放大的模擬電信號以用於經由天線傳輸。

可使用各種技術來以期望的輸出功率生成放大的模擬電信號。一些技術包括一個或多個開關功率放大器，該一個或多個開關功率放大器通過將輸出連接至電壓供電軌或接地中的任一者而基於輸入模擬電信號來生成放大的模擬電信號。例如，當輸入模擬電信號較低(例如為零伏特)時，開關功率放大器可將輸出連接至接地。另一方面，當輸入信號較高(例如為正電壓)時，開關放大器可將輸出連接至供電電壓供電軌。

如可理解的是，期望的輸出功率可在射頻系統的操作過程中變化。為了有利於調整輸出功率，放大器部件可控制放大的模擬電信號的量級(例如振幅)。例如，在模擬方法中，驅動器可放大輸入模擬電信號至驅動電壓(例如足以驅動開關功率放大器的電壓)，並且開關功率放大器可將輸出選擇性地耦接至可變電壓供電電壓軌或接地中的任一者。這樣，可通過調整可變電壓供電軌上的電壓來控制放大的模擬電信號的量級。另一方面，在數字方法中，多個開關功率放大器可被連續(例如每隔幾納秒)啟用或禁用，使得所啟用的開關功率放大器將輸出選擇性地耦接至固定電壓供電軌或接地中的任一者。這樣，可通過調整用於在每個瞬間生成放大的模擬電信號的開關功率放大器的數量來控制放大的模擬電信號的量級。

然而，各種技術中的一些技術可使得在至少射頻系統的效率(例如輸出功率/dc功率消耗)和從射頻系統傳輸的雜散發射的量之間進行折衷。例如，在數字方法中，連續啟用和禁用開關功率放大器可在放大的模擬電信號中引入噪聲，這可增加從射頻系統傳輸的雜散發射。此外，在數字方法中，大量的開關功率放大器可用於獲得期望的準確性。此外，在模擬方法中，開關功率放大器中的所有晶胞為活動的，並且驅動器可放大至驅動電壓而不論期望的輸出功率為何，這可降低射頻系統的效率，尤其是在低輸出功率下。

因此，如下文所詳述，本公開提供用於射頻系統的改進的放大器部件，這可使得能夠減少功率消耗而不顯著增加噪聲和雜散發射。在一些實施方案中，放大器部件可包括多個放大器單元，該多個放大器單元各自包括邏輯門(例如and門或nand門)、耦接至邏輯門的輸出的驅動器(例如緩衝器)和耦接至驅動器的輸出的開關功率放大器。此外，邏輯門可接收輸入模擬電信號和放大器控制信號中的比特，並且開關功率放大器可電耦接至接地和可變電壓供電軌，該可變電壓供電軌具有基於包絡電壓信號的電壓。

因此，在操作中，放大器部件可至少部分地基於包絡電壓信號和放大器控制信號通過放大輸入模擬電信號來生成放大的模擬電信號。更具體地，可由放大器控制信號至少部分地基於射頻系統的期望的輸出功率來調整所啟用的放大器單元的數量。例如，當期望最大輸出功率時，放大器控制信號可啟用放大器單元中的每個放大器單元。然而，當期望的輸出功率減少時，放大器控制信號可禁用放大器單元中的一個或多個放大器單元。換句話講啊，可通過禁用放大器單元和其相關聯的驅動器來減少功率消耗，尤其是在低輸出功率下。此外，由於可在生成放大的模擬電信號之前啟用/禁用放大器單元，因此任何所得的噪聲和瞬變將不顯著地影響放大的模擬電信號。

此外，在每個啟用的放大器單元中，驅動器和開關功率放大器可通過將輸出連接至可變電壓(例如venv)供電軌或接地來放大輸入模擬電信號。例如，當輸入模擬電信號較高(例如為正電壓)時，開關功率放大器可將輸出連接至可變電壓供電軌。另一方面，當輸入模擬電信號較低(例如為零伏特)時，開關功率放大器可將輸出連接至接地。這樣，通過調整可變電壓供電軌上的電壓，所啟用的放大器單元的每個配置能夠在一系列輸出功率內生成放大的模擬電信號，從而進一步減少啟用和/或禁用放大器單元的頻率。

這樣，可基於期望的輸出功率來控制放大器部件的操作，從而提高射頻系統的效率而不引入顯著的噪聲和雜散發射。為了幫助說明，圖1中描述了可使用射頻系統12的電子設備10。如將在下文更詳細描述的那樣，電子設備10可以是任何合適的電子設備，諸如手持式計算設備、平板計算設備、筆記本電腦等。

因此，如圖所示，電子設備10包括射頻系統12、輸入結構14、存儲器16、一個或多個處理器18、一個或多個存儲設備20、電源22、輸入/輸出埠24和電子顯示器26。圖1中所示的各種部件可包括硬體元件(包括電路)、軟體元件(包括存儲在非暫態計算機可讀介質上的計算機代碼)、或硬體元件和軟體元件兩者的組合。應當指出的是，圖1僅為特定具體實施的一個示例，並且旨在示出可存在於電子設備10中的部件的類型。此外，應當指出的是，各種示出的部件可結合為較少的部件或分成附加部件。例如，存儲器16和存儲設備20可被包括在單個部件中。

如圖所示，處理器18與存儲器16和存儲設備20可操作地耦接。更具體地，處理器18可執行存儲在存儲器16和/或存儲設備20中的指令以在電子設備10中執行操作，諸如指示射頻系統12與另一設備通信。這樣，處理器18可包括一個或多個通用微處理器、一個或多個專用集成電路(asic)、一個或多個現場可編程邏輯陣列(fpga)或它們的任何組合。此外，存儲器16和/或存儲設備20可為有形的、非暫態的計算機可讀介質，該計算機可讀介質存儲能夠由處理器18執行的指令和待由該處理器處理的數據。例如，存儲器16可包括隨機存取存儲器(ram)，並且存儲設備20可包括只讀存儲器(rom)、可重寫的快閃記憶體存儲器、硬碟驅動器、光碟等。

此外，如圖所示，處理器18可操作地耦接至功率源22，該功率源向電子設備10中的各種部件提供功率。例如，功率源22可向射頻系統12提供直流(dc)電功率。這樣，功率源22可包括任何合適的能量源，諸如可再充電鋰聚合物(li-poly)電池和/或交流(ac)功率轉換器。此外，如圖所示，處理器18與i/o埠24和輸入結構14可操作地耦接，該i/o埠可使得電子設備10能夠與各個其他電子設備交接，該輸入結構可使得用戶與電子設備10交互。因此，輸入結構14可包括按鈕、鍵盤、滑鼠、觸控板等。此外，在一些實施方案中，電子顯示器26可包括觸敏部件。

除了啟用用戶輸入之外，電子顯示器26可顯示圖像幀，諸如用於作業系統的圖形用戶界面(gui)、應用界面、靜態圖像或視頻內容。如圖所示，顯示器可操作地耦接至處理器18。因此，由電子顯示器26顯示的圖像幀可基於從處理器18接收的顯示圖像數據。

如圖所示，處理器18還與射頻系統12可操作地耦接，該射頻系統可有利於將電子設備10通信地耦接至一個或多個其他電子設備和/或網絡。例如，射頻系統12可使得電子設備10能夠通信地耦接至個人區域網(pan)諸如藍牙網絡、區域網(lan)諸如802.11xwi-fi網絡、和/或廣域網(wan)諸如4g或lte蜂窩網絡。如可理解的是，射頻系統12可啟用使用各種通信協議和/或不同輸出功率(例如所傳輸的模擬電信號的強度)的通信。

射頻系統12的操作原理針對通信協議(例如藍牙、lte、802.11xwi-fi等)中的每個通信協議可為類似的。更具體地，如下文所詳述，射頻系統12可將包含期望使用收發器來傳輸的數據的數字電信號轉換為模擬電信號。射頻系統12可隨後使用放大器部件將模擬電信號放大為期望的輸出並使用一個或多個天線來輸出放大的模擬信號。換句話講，本文所述的技術可適用於任何合適的射頻系統12，該任何合適的射頻系統以任何合適的方式操作而不論所使用的通信協議為何。

如上所述，電子設備10可以是任何合適的電子設備。為了有助於說明，圖2描述了手持式設備10a的一個示例，該示例可為可攜式電話、媒體播放器、個人數據管理器、手持式遊戲平臺或此類設備的任何組合。例如，手持式設備10a可為智慧型電話，諸如購自appleinc.的任何型號。如圖所示，手持式設備10a包括殼體28，該殼體可保護內部部件不受物理損害以及使其屏蔽電磁幹擾。殼體28可圍繞電子顯示器26，在所示實施方案中，電子顯示器顯示具有圖標32陣列的圖形用戶界面(gui)30。以舉例的方式，當通過輸入結構14或電子顯示器26的觸摸傳感部件中的任一者選擇圖標32時，應用程式可啟動。

此外，如圖所示，輸入結構14可通過殼體(例如外殼)28打開。如上所述，輸入結構14可使得用戶能夠與手持式設備10a交互。例如，輸入結構14可激活或去激活手持式設備10a、將用戶界面導航至主屏幕、將用戶界面導航至用戶可配置的應用屏幕、激活語音識別特徵、提供音量控制以及在振動模式和鈴音模式之間來回切換。此外，如圖所示，i/o埠24通過殼體28打開。在一些實施方案中，i/o埠24可包括例如用於連接至外部設備的音頻插孔。此外，射頻系統12還可被包封在殼體28內並位於手持式設備10a內部。

為了進一步說明合適的電子設備10，平板設備10b在圖3中有所描述，諸如購自appleinc.的任何模型。此外，在其他實施方案中，電子設備10可採用如圖4中所述的計算機10c的形式，諸如購自appleinc.的任何或型號。如圖所示，平板設備10b和計算機10c還包括電子顯示器26、輸入結構14、i/o埠24和殼體(例如外殼)28。類似於手持式設備10a，射頻系統12還可被包封在殼體28內並位於平板設備10b和/或計算機10c內部。

如上所述，射頻系統12可有利於通過無線傳送數據來與其他電子設備和/或網絡通信。為了幫助說明，圖5中描述了射頻系統12的一部分34。如圖所示，該部分34包括數位訊號發生器36、收發器38、放大器部件40、一個或多個過濾器42、天線44和控制器46。更具體地，控制器46可包括一個或多個處理器48和存儲器50，以有利於控制射頻系統12的操作。例如，控制器46可基於射頻系統12的期望的輸出功率經由放大器控制信號(例如ctrl)來指示放大器部件40啟用或禁用放大器單元。因此，在一些實施方案中，控制器處理器48可被包括在處理器18和/或獨立的處理電路中，並且存儲器50可被包括在存儲器16和/或獨立的有形的非暫態計算機可讀介質中。

此外，數位訊號發生器36可通過輸出數字電信號來生成期望待從電子設備10傳輸的數據的數字表示。因此，在一些實施方案中，數位訊號發生器36可包括處理器18和/或獨立的處理電路，諸如基帶處理器或射頻系統12中的數據機。

收發器38可隨後接收數字電信號並生成數據的模擬表示。在一些實施方案中，收發器38可通過輸出用於指示射頻系統12的期望輸出功率的包絡電壓(例如venv)和用於指示數字電信號的相位(例如是高還是低以及在1和0之間切換的頻率是相位信息的函數)的模擬電信號(例如vin)來生成模擬表示。例如，當期望的輸出為最大輸出功率(例如pmax)時，收發器38可輸出最大包絡電壓(例如vmax)。此外，當數字電信號為高(例如，「1」)時，收發器38可輸出具有正電壓的模擬電信號，並且當數字電信號為低(例如，「0」)時，收發器38可在零伏特處輸出模擬電信號，並且在0和1之間切換的頻率是相位信息的函數。

由於模擬電信號的輸出功率可為較小的，因此放大器部件40可通過輸出放大的模擬電信號(例如vout)來接收和放大模擬電信號。更具體地，放大器部件40可改變放大的模擬電信號的振幅以使得射頻系統12的輸出功率能夠被調整。如下文將詳述，放大器部件40可至少部分地基於從收發器38接收的包絡電壓信號和從控制器46接收的放大器控制信號來調整放大的模擬電信號的振幅。

如可理解的是，噪聲可由收發器38和/或放大器部件40引入，諸如雜散噪聲或帶外噪聲。這樣，一個或多個過濾器42可從放大的模擬電信號去除引入的噪聲並輸出過濾後的模擬電信號。過濾後的模擬電信號可隨後作為調製的無線電波經由天線44被無線傳輸至另一電子設備和/或網絡。

如上所述，放大器部件40可有利於控制放大的模擬電信號的量級(例如振幅)，並因此控制射頻系統12的輸出功率。為了幫助說明，圖6中描述了放大器部件40的更詳細視圖。在所示的實施方案中，放大器部件40包括包絡電壓放大器52、多個放大器單元54和匹配部件56。更具體地，所示實施方案包括第一放大器單元54a、第二放大器單元54b、第三放大器單元54c和第四放大器單元54d。儘管所示實施方案包括四個放大器單元54，但是所示實施方案不旨在進行限制，並且其他實施方案可包括兩個或更多個放大器單元54。

如圖所示，包絡電壓放大器52包括從收發器38接收包絡電壓信號(例如venv)的運算放大器58、供電軌60、電晶體62和電容器64。在所示實施方案中，包絡電壓放大器52連接在負反饋環中。更具體地，運算放大器58可在其反相端接收包絡電壓信號並在非反相端接收包絡電壓放大器52的輸出電壓(例如在輸出66處的電壓)。因此，運算放大器58可放大由電容器64過濾的輸出電壓和包絡電壓之間的差值。

此外，在所示實施方案中，電晶體62具有連接至運算放大器58的輸出的柵極、連接至供電軌60的源極和連接至包絡電壓放大器52的輸出66的漏極。更具體地，功率源諸如功率源22可向供電軌60提供dc電功率，使得供電軌60具有靜態電壓。這樣，電晶體62可基於輸出電壓和包絡電壓之間的差值將輸出66選擇性地連接至供電軌60。這樣，包絡電壓放大器52可基於包絡電壓信號在大約包絡電壓下將電功率輸出至可變電壓供電軌67。

如圖所示，每個放大器單元54包括邏輯門(例如and門)68、驅動器(例如緩衝器)70和開關功率放大器72。更具體地，邏輯門68接收輸入模擬電信號(例如vin)和放大器控制信號(例如ctrl)的一個比特。例如，第一邏輯門68a可接收放大器控制信號(例如ctrl1)的第一比特，第二邏輯門68b可接收放大器控制信號(例如ctrl2)的第二比特，第三邏輯門68c可接收放大器控制信號(例如ctrl3)的第三比特，並且第四邏輯門68d可接收放大器控制信號(例如ctrl4)的第四比特。

這樣，放大器控制信號可啟用或禁用放大器單元54中的每個放大器單元。更具體地，當邏輯門68接收「0」比特時，輸出被保持在零伏特，從而禁用放大器單元54。另一方面，當邏輯門68接收「1」比特時，邏輯門68將輸入模擬電信號(例如vin)傳遞至驅動器70，從而啟用放大器單元54。

在每個啟用的放大器單元54中，驅動器70可從邏輯門68接收輸入模擬電信號並將量級放大至驅動電壓。更具體地，由於開關功率放大器72可包括一個或多個電晶體，驅動器70可將輸入模擬信號放大至足以驅動電晶體的電壓。換句話講，所啟用的驅動器70可具有相同的功率消耗而不論期望的輸出功率為何，這可降低較低輸出功率下的效率。這樣，通過禁用放大器單元54及其相關聯的驅動器70，放大器部件40的功率消耗可減少，從而增加較低輸出功率下的效率。

所啟用的開關功率放大器72可隨後通過將輸出選擇性地連接至可變電壓供電軌67或接地74而基於輸入模擬電信號來生成輸出模擬電信號。例如，當輸入模擬電信號較高(例如為正電壓)時，開關功率放大器72可將輸出連接至可變電壓供電軌67。另一方面，當輸入模擬電信號較低(例如為零伏特)時，開關功率放大器72可將輸出連接至接地74。

來自所啟用的開關功率放大器72中的每個開關功率放大器的輸出模擬電信號可隨後被組合併由匹配部件56進行濾波以生成放大的模擬電信號(例如vout)。在所示實施方案中，匹配部件56包括多個電容器76，其中一個電容76與每個放大器單元54串聯耦接並且電感器78與多個電容器76串聯耦接。

換句話講，每個所啟用的放大器單元54的量級(例如振幅)可至少部分地基於可變電壓供電軌67上的電壓。此外，放大的模擬電信號的量級(例如振幅)可至少部分地基於所啟用的放大器單元54的數量。這樣，射頻系統12可使用包絡電壓信號和放大器控制信號來控制放大的模擬電信號的輸出功率。

為了幫助說明，圖7描述了用於以期望的輸出功率來傳輸模擬電信號的過程80。一般來講，過程80包括確定期望的輸出功率(過程框82)、生成放大器控制信號(過程框84)、生成包絡電壓信號(過程框86)以及傳輸模擬電信號(過程框88)。在一些實施方案中，過程80可使用存儲在存儲器50和/或另一合適的有形的非暫態計算機可讀介質中的指令來實現，並且可由處理器48和/或另一合適的處理電路來執行。

因此，射頻系統12可確定用於傳輸模擬電信號的期望的輸出功率(過程框82)。在一些實施方案中，期望的輸出功率可至少部分地基於電子設備或與其通信的網絡。例如，在蜂窩環境中，網絡可指示射頻系統12增加輸出功率或減少輸出功率。此外，在個人區域網絡環境中，射頻系統12可試圖逐漸減少輸出功率直到可靠性受到損害。在一些實施方案中，期望的輸出功率可存儲在存儲器50中。因此，為了確定期望的輸出功率，射頻系統12可對存儲器50進行輪詢。

基於期望的輸出功率，射頻系統12可生成包絡電壓信號(過程框86)和放大器控制信號(過程框84)。如上所述，放大器控制信號可指示每個放大器單元54啟用或禁用。此外，包絡電壓信號可指示每個啟用的放大器單元54在包絡電壓下生成輸出模擬電信號。事實上，包絡電壓信號可被調整，使得所啟用的放大器單元54可在一系列輸出功率內生成放大的模擬電信號。

然而，如上所述，可通過減少所啟用的放大器單元54的數量來減少放大器部件40的功率消耗。這樣，放大器控制信號可首先被確定以啟用能夠實現期望的輸出功率的最小數量的放大器單元54。

為了幫助說明，圖8描述了用於確定待啟用的放大器單元54的數量的過程90的示例。一般來講，過程90包括：確定期望的輸出功率小於或等於最大輸出功率(pmax)(過程框92)，確定期望的輸出功率是否小於第一減少的輸出功率(決策框94)，當期望的輸出功率不小於第一減少的輸出功率時使用四個放大器單元(過程框96)，當期望的輸出功率小於第一減少的輸出功率時確定期望的輸出功率是否小於第二減少的輸出功率(決策框98)，當期望的輸出功率不小於第二減少的輸出功率時使用三個放大器單元(過程框100)，當輸出功率小於第二減少的輸出功率時確定期望的輸出功率是否小於第三減少的輸出功率(決策框102)，當輸出功率不小於第三減少的輸出功率時使用兩個放大器單元(過程框104)，以及當輸出小於第三減少的輸出功率時使用一個放大器單元(過程框106)。在一些實施方案中，過程90可使用存儲在存儲器50和/或另一合適的有形的非暫態計算機可讀介質中的指令來實現，並且可由處理器48和/或另一合適的處理電路來執行。

因此，當期望的輸出功率介於第一減少的輸出功率(例如pmax-2.5dbm)和最大輸出功率(pmax)之間時，射頻系統12可生成放大器控制信號以啟用全部四個放大器單元(例如54a-54d)(過程框96)。射頻系統12可隨後生成包絡電壓信號以指示放大器部件40在第一輸出功率範圍內(例如介於第一減少的輸出功率和最大輸出功率之間)生成輸出功率。更具體地，包絡電壓信號可指示所啟用的放大器單元54中的每個放大器單元以期望的輸出功率的四分之一輸出功率來輸出模擬電信號。這樣，當輸出模擬電信號通過匹配部件56組合時，放大的模擬電信號可具有期望的輸出功率。

此外，當期望的輸出功率介於第二減少的輸出功率(例如pmax-6dbm)和第一減少的輸出功率(例如pmax-2.5dbm)之間時，射頻系統12可生成放大器控制信號以啟用四個放大器單元中的三個放大器單元(例如54a-54c)(過程框100)。射頻系統12可隨後生成包絡電壓信號以指示放大器部件40在第二輸出功率範圍內(例如介於第二減少的輸出功率和第一減少的輸出功率之間)生成輸出功率。更具體地，包絡電壓信號可指示所啟用的放大器單元54中的每個放大器單元以期望的輸出功率的三分之一輸出功率來輸出模擬電信號。這樣，當輸出模擬電信號通過匹配部件56組合時，放大的模擬電信號可具有期望的輸出功率。

此外，當期望的輸出功率介於第三減少的輸出功率(例如pmax-12dbm)和第二減少的輸出功率(例如pmax-6dbm)之間時，射頻系統12可生成放大器控制信號以啟用四個放大器單元中的兩個放大器單元(例如54a-54b)(過程框104)。射頻系統12可隨後生成包絡電壓信號以指示放大器部件40在第三輸出功率範圍內(例如介於第三減少的輸出功率和第二減少的輸出功率之間)生成輸出功率。更具體地，包絡電壓信號可指示所啟用的放大器單元54中的每個放大器單元以期望的輸出功率的二分之一輸出功率來輸出模擬電信號。這樣，當輸出模擬電信號通過匹配部件56組合時，放大的模擬電信號可具有期望的輸出功率。

最後，當期望的輸出功率小於第三減少的輸出功率(例如pmax-12dbm)時，射頻系統12可生成放大器控制信號以啟用四個放大器單元中的一個放大器單元(例如54a)(過程框106)。射頻系統12可隨後生成包絡電壓信號以指示放大器部件40在第四輸出功率範圍內(例如小於第三減少的輸出功率的輸出功率)生成。更具體地，包絡電壓信號可指示所啟用的放大器單元54以期望的輸出功率輸出模擬電信號。

返回圖7，放大的模擬電信號可隨後以期望的輸出功率傳輸(過程框88)。事實上，如上所述，隨著期望的輸出功率通過減少所啟用的放大器單元54的數量而減少，放大器部件40可使得功率消耗能夠減少。為了幫助說明，圖9描述了具有不同數量的所啟用的放大器單元54的放大器部件40的功率消耗的曲線圖。更具體地，圖9描述了第一功率消耗曲線108，該曲線描述了當四個放大器單元54被啟用時的dc功率消耗；第二功率消耗曲線110，該曲線描述了當三個放大器單元54被啟用時的dc功率消耗；第三功率消耗曲線112，該曲線描述了當兩個放大器單元54被啟用時的dc功率消耗；和第四功率消耗曲線114，該曲線描述了當一個放大器部件被啟用時的dc功率消耗。

如圖所示，當四個放大器單元54被啟用時，放大器部件40可實現最高至最大輸出功率的輸出功率，當三個放大器單元54被啟用時，可實現最高至第一減少的輸出功率的輸出功率，當兩個放大器單元54被啟用時，可實現最高至第二減少的輸出功率的輸出功率，當一個放大器單元54被啟用時，可實現最高至第三減少的輸出功率的輸出功率。換句話講，所啟用的放大器單元54的每個配置可能夠產生一系列輸出功率。更具體地，如上所述，可變電壓供電軌67上的電壓可通過包絡電壓信號調整，以啟用所述一系列輸出功率。

然而，如第一功率消耗曲線108和第二功率消耗所述，當期望的輸出功率小於第一減少的輸出功率(例如pmax-2.5dbm)時，可通過將所啟用的放大器單元54的數量減少至三個來減少放大器部件40的功率消耗。此外，如第二功率消耗曲線110和第三功率消耗曲線112所述，當期望的輸出功率小於第二減少的輸出功率(例如pmax-6dbm)時，可通過將所啟用的放大器單元54的數量減少至兩個來再次減少放大器部件40的功率消耗。此外，如第三功率消耗曲線112和第四功率消耗曲線114所述，當期望的輸出功率小於第三減少的輸出功率(例如pmax-12dbm)時，可通過將所啟用的放大器單元54的數量減少至一個來再次減少放大器部件40的功率消耗。

此外，由於放大器部件40的功率消耗可減少，因此射頻系統12的效率(例如輸出功率/dc功率消耗)可增加。為了幫助說明，圖10描述了第一效率曲線116，該曲線描述了當四個放大器單元54被啟用時的效率；第二效率曲線118，該曲線描述了當三個放大器單元54被啟用時的效率；第三效率曲線120，該曲線描述了當兩個放大器單元54被啟用時的效率；和第四效率曲線122，該曲線描述了當一個放大器部件40被啟用時的效率。

如第四效率曲線122所述，當使用一個放大器部件40生成小於第三減少的輸出功率(例如pmax-12dbm)的輸出功率時，射頻系統12的效率是最高的。此外，如第三效率曲線120所述，當使用兩個放大器部件54生成介於第三減少的輸出功率(例如pmax-12dbm)和第二減少的輸出功率(例如pmax-6dbm)之間的輸出功率時，射頻系統12的效率是最高的。此外，如第二效率曲線118所述，當使用三個放大器部件54生成介於第二減少的輸出功率(例如pmax-6dbm)和第一減少的輸出功率(例如pmax-2.5dbm)之間的輸出功率時，射頻系統12的效率是最高的。並且最後，如第一效率曲線116所述，當使用四個放大器部件54生成介於第一減少的輸出功率(例如pmax-2.5dbm)和最大輸出功率(pmax)之間的輸出功率時，射頻系統12的效率是最高的。

因此，減少所啟用的放大器單元54的數量可使得能夠減少功率消耗以及提高效率，因為在開關功率放大器中具有更少的晶胞並且更少的驅動器70正被啟用。更具體地，如上所述，啟用的驅動器70繼續將輸入模擬電信號放大至驅動電壓而不論期望的輸出功率為何。這樣，啟用最少數量的放大器單元54以實現期望的輸出功率可有利於減少功率消耗以及提高效率。

基於所啟用的放大器單元54的數量，射頻系統12可隨後生成包絡電壓信號以指示所啟用的放大器單元54以期望的輸出功率產生放大的模擬電信號。事實上，由於所啟用的放大器單元54的每個配置可產生一系列輸出功率，啟用/禁用放大器單元54的頻率可減少，從而減少引入附加噪聲或毛刺的可能性。此外，由於期望的輸出功率一般來講在傳輸之間被調整，因此由於啟用/禁用放大器單元54而引入附加噪聲和毛刺的可能性被進一步減少。

換句話講，本文所述的技術提供了如下放大器部件40，該放大器部件使得能夠減少功率消耗以及提高效率，而不顯著地增加在傳輸模擬電信號時引入雜散發射的可能性。更具體地，如上所述，這可由包括兩個或更多個放大器單元54的放大器部件40實現，該兩個或更多個放大器單元可至少部分地基於期望的輸出功率來啟用/禁用。

圖11描述了用於製造此類放大器部件40的過程124的一個實施方案。一般來講，過程124包括：形成第一放大器單元(過程框126)，形成第二放大器單元(過程框128)，以及電耦接第一放大器單元和第二放大器單元的輸出(過程框130)。在一些實施方案中，可由製造商使用存儲在合適的有形的非暫態計算機可讀介質中並且可由合適的處理電路執行的指令來執行過程124。

因此，製造商可形成第一放大器單元54(例如54a)(過程框128)。更具體地，形成第一放大器單元54包括：形成第一邏輯門(過程框134)，形成第一驅動器(過程框136)以及形成第一開關功率放大器(過程框138)。在一些實施方案中，第一邏輯門68(例如68a)可形成為使得其可從收發器38接收輸入模擬電信號(例如vin)以及從控制器46接收放大器控制信號(例如ctrl1)的比特。這樣，當放大器控制信號比特是「0」時，第一邏輯門68可通過輸出零伏特模擬電信號來禁用第一放大器單元54。

此外，第一驅動器70(例如70a)可被形成為使得其電耦接至第一邏輯門68的輸出。這樣，當第一放大器單元54被啟用時，第一驅動器70可將輸入模擬電信號放大至驅動電壓。此外，第一開關功率放大器72(例如72a)可被形成為使得其電耦接至第一驅動器70的輸出並且可電耦接至可變電壓供電軌67和接地74。這樣，第一開關功率放大器72可將其輸出選擇性地連接至可變電壓供電軌67或接地74中的任一者，從而在包絡電壓下輸出模擬電信號。

類似地，製造商可形成第二放大器單元54(例如54b)(過程框130)。更具體地，形成第二放大器單元54包括：形成第二邏輯門(過程框140)，形成第二驅動器(過程框142)以及形成第二開關功率放大器(過程框144)。在一些實施方案中，第二邏輯門68(例如68b)可形成為使得其可從收發器38接收輸入模擬電信號(例如vin)以及從控制器46接收放大器控制信號(例如ctrl2)的比特。這樣，當放大器控制信號比特是「0」時，第二邏輯門68可通過輸出零伏特模擬電信號來禁用第二放大器單元54。

此外，第二驅動器70(例如70b)可被形成為使得其電耦接至第二邏輯門68的輸出。這樣，當第二放大器單元54被啟用時，第二驅動器70可將輸入模擬電信號放大至驅動電壓。此外，第二開關功率放大器72(例如72b)可被形成為使得其電耦接至第二驅動器70的輸出並且可電耦接至可變電壓供電軌67和接地74。這樣，第二開關功率放大器72可將其輸出選擇性地連接至可變電壓供電軌67或接地74中的任一者，從而在包絡電壓下輸出模擬電信號。

製造商可隨後電耦接第一放大器單元54和第二放大器單元54的輸出(過程框132)。在一些實施方案中，輸出可經由匹配部件56電耦接，諸如多個電容器76和電感器78。這樣，來自第一放大器單元54和第二放大器單元54的輸出模擬電信號可被組合，從而以期望的輸出功率生成放大的模擬電信號。

儘管相對於兩個放大器單元54描述了過程124，但是本領域的普通技術人員應當理解，可使用類似的過程來製造具有多於兩個放大器單元54的放大器部件40。此外，所使用的放大器單元54的數量可基於各種因素來確定，諸如尺寸約束、設計複雜度、功率降低的重要性、針對雜散發射的容差等。例如，可使用增加數量的放大器單元54來進一步減少功率消耗。然而，增加數量的放大器單元54還可增加啟用/禁用的頻率、增大尺寸以及增加設計複雜度。

因此，本公開的技術效果包括提供用於射頻系統的改進的放大器部件。更具體地，尤其是在低輸出功率下，放大器部件可減少功率消耗並且提高效率，而不顯著地增加雜散發射。在一些實施方案中，放大器部件可包括兩個或更多個放大器單元，該兩個或更多個放大器單元可基於期望的輸出功率被啟用或禁用。這樣，所啟用的放大器單元的數量可隨著期望的輸出功率減少而減少，從而減少功率消耗並提高效率。此外，由於放大器單元一般來講在傳輸之間不經常被啟用/禁用，因此未顯著地增加雜散發射的可能性。

上文已通過舉例描述了具體的實施方案，但應當理解，這些實施方案易受各種修改形式和替代形式的影響。還應當理解，權利要求書不是旨在限於所公開的特定形式，而是旨在涵蓋落在本公開的實質和範圍內的所有修改形式、等同形式和替代形式。