多狀態(tài)開關模式功率放大器系統及其操作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明通常涉及開關模式功率放大器及其操作方法。
【背景技術】
[0002] 射頻（R巧通信主要涉及將數字基帶信息轉換為適合于通過空中接口傳送和接收 的高功率、調制的RF信號。在任何RF通信系統中，在給天線提供信號W用于傳輸之前，系 統的功率放大器在放大要被傳輸的信號方面起了重要作用。各種常見類型的功率放大器被 用于RF通信中，其中最常見的類型被歸類為具有模擬設計（例如，A、B、AB和C類）或開關 設計（例如，D和E類）。
[0003] 功率放大器傾向于消耗由傳輸系統所消耗的總功率的顯著部分。因此，功率放大 器的效率（即，放大器輸出信號的功率除W放大器消耗的總功率）是設計人員一直努力提 高的放大器質量。然而，考慮放大器的性能也很重要，并且具有高的理論效率的很多放大器 設計可能具有典型地較低的性能。例如，具有相對高的理論效率的某些類放大器在線性度、 失真、帶寬等等方面可能具有相對較差的性能。由于強烈期望優(yōu)化RF功率放大器的效率和 性能兩者，因此RF功率放大器的設計人員不斷努力開發(fā)更高效和更高性能的放大器設計。
【發(fā)明內容】
[0004] 根據本公開的一個實施例，提供了一種放大器，包括：
[0005] N個開關模式功率放大器SMPA分支，其中所述SMPA分支至少包括：
[000引第一SMPA分支，其包括
[0007] 兩個第一驅動信號輸入，W及
[0008] 第一SMPA分支輸出，其中
[0009] 響應于在所述兩個第一驅動信號輸入處接收到驅動信號的第一組合，所述第一 SMPA分支被配置來在所述第一SMPA分支輸出處產生處于第一電壓電平的第一SMPA分支輸 出信號，W及
[0010] 響應于在所述兩個第一驅動信號輸入處接收到驅動信號的不同的第二組合，所述 第一SMPA分支被配置來在所述第一SMPA分支輸出處產生處于不同的第二電壓電平的第一 SMPA分支輸出信號；W及
[0011] 第二SMPA分支，其包括
[0012] 兩個第二驅動信號輸入，W及 [001引第二SMPA分支輸出，其中
[0014] 響應于在所述兩個第二驅動信號輸入處接收到驅動信號的所述第一組合，所述第 二SMPA分支被配置來在所述第二SMPA分支輸出處產生處于不同的第H電壓電平的第二 SMPA分支輸出信號，W及
[0015] 響應于在所述兩個第二驅動信號輸入處接收到驅動信號的所述不同的第二組合， 所述第二SMPA分支被配置來在所述第二SMPA分支輸出處產生處于不同的第四電壓電平的 第二SMPA分支輸出信號。
[0016] 根據本公開的另一實施例，提供了一種放大器，包括：
[0017] 具有射頻RF信號輸入和2*N個驅動信號輸出的模塊，其中N大于1，并且其中所述 模塊被配置來在所述RF信號輸入處接收輸入RF信號、采樣所述輸入RF信號，從而產生采 樣的序列，并且在所述2*N個驅動信號輸出處給所述N個開關模式功率放大器SMPA分支中 的每一個提供驅動信號，其中所述驅動信號在任何給定時間的狀態(tài)取決于所述模塊正在處 理的采樣的幅度；
[001引所述N個SMPA分支，其中所述SMPA分支至少包括：
[001引第一SMPA分支，其包括 [0020] 兩個第一驅動信號輸入，W及
[002。 第一SMPA分支輸出，其中
[0022] 響應于在所述兩個第一驅動信號輸入處接收到驅動信號的第一組合，所述第一 SMPA分支被配置來在所述第一SMPA分支輸出處產生處于第一電壓電平的第一SMPA分支輸 出信號，W及
[0023] 響應于在所述兩個第一驅動信號輸入處接收到驅動信號的不同的第二組合，所述 第一SMPA分支被配置來在所述第一SMPA分支輸出處產生處于不同的第二電壓電平的第一 SMPA分支輸出信號；W及
[0024] 第二SMPA分支，其包括
[0025] 兩個第二驅動信號輸入，W及 [002引第二SMPA分支輸出，其中
[0027] 響應于在所述兩個第二驅動信號輸入處接收到驅動信號的所述第一組合，所述第 二SMPA分支被配置來在所述第二SMPA分支輸出處產生處于不同的第H電壓電平的第二 SMPA分支輸出信號，W及
[0028] 響應于在所述兩個第二驅動信號輸入處接收到驅動信號的所述不同的第二組合， 所述第二SMPA分支被配置來在所述第二SMPA分支輸出處產生處于不同的第四電壓電平的 第二SMPA分支輸出信號；W及
[0029] 具有N個組合器輸入和組合器輸出的組合器，其中每個所述組合器輸入禪接到來 自所述N個SMPA分支的N個SMPA分支輸出中的一個不同的SMPA分支輸出，并且所述組合 器被配置來將來自所有所述N個SMPA分支的所述SMPA分支輸出信號組合在一起，W在所 述組合器輸出處產生組合的輸出信號，其中所述組合的輸出信號在任何給定時間能夠具有 2頓+1個量化狀態(tài)中的一個。
[0030] 根據本公開再一實施例，提供了一種由放大器執(zhí)行的用于放大隨時間變化的信號 的方法，所述方法包括W下步驟：
[0031] 通過所述放大器的N個開關模式功率放大器（SMPA)分支接收驅動信號的組合，其 中N大于1，并且其中每個SMPA分支包括兩個驅動信號輸入，W使得所述放大器具有總共 2*N個驅動信號輸入，W及包括一個SMPA分支輸出，W使得所述放大器具有總共N個SMPA 分支輸出；
[0032] 響應于在第一SMPA分支的兩個第一驅動信號輸入處接收到驅動信號的第一組 合，由所述第一SMPA分支在第一SMPA分支輸出處產生處于第一電壓電平的第一SMPA分支 輸出信號；
[0033] 響應于在所述兩個第一驅動信號輸入處接收到驅動信號的不同的第二組合，由所 述第一SMPA分支在所述第一SMPA分支輸出處產生處于不同的第二電壓電平的第一SMPA 分支輸出信號；
[0034] 響應于在第二SMPA分支的兩個第二驅動信號輸入處接收到驅動信號的所述第一 組合，由所述第二SMPA分支在第二SMPA分支輸出處產生處于不同的第H電壓電平的第二 SMPA分支輸出信號；W及
[00巧]響應于在所述兩個第二驅動信號輸入處接收到驅動信號的所述第二組合，由所述 第二SMPA分支在所述第二SMPA分支輸出處產生處于不同的第四電壓電平的第二SMPA分 支輸出信號。
【附圖說明】
[0036] 圖1是根據示例實施例的多狀態(tài)開關模式功率放大器（SMPA)系統的簡化示意 圖；
[0037] 圖2是示出了放大器控制比特碼的第一例子的表，當所述比特碼被提供給3分支 SMPA系統的實施例時，會使得SMPA系統將其輸出信號調幅到7個輸出電壓電平之一；
[003引圖3是示出了根據一示例實施例的用于實現均勻量化的3分支SMPA系統的7個 示例輸出電壓電平的圖表；
[0039]圖4是示出了放大器控制比特碼的第二例子的表，其中當所述比特碼被提供給3 分支SMPA系統的實施例的時候，會導致SMPA系統將其輸出信號幅度調制到7個輸出電壓 電平之一；
[0040] 圖5是示出了放大器控制比特碼的例子的表，其中當比特碼被提供給4分支SMPA 系統的實施例的時候，會導致SMPA系統將其輸出信號幅度調制到9個輸出電壓電平之一；
[0041] 圖6是示出了根據一示例實施例的實現均勻量化的4分支SMPA系統的9個示例 輸出電壓電平的圖表；
[0042] 圖7是示出了根據一示例實施例實現非均勻量化的3分支SMPA系統的7個示例 輸出電壓電平的圖表；
[0043] 圖8是根據另一個示例實施例的多狀態(tài)SMPA系統的簡化示意圖；
[0044]圖9是示出了放大器控制比特碼的例子的表，其中當所述比特碼被提供給具有兩 個平行SMPA分支的4分支SMPA系統的實施例的時候，會導致SMPA系統將其輸出信號幅度 調制到具有均勻量化的9個輸出電壓電平之一；W及
[0045] 圖10是根據一示例實施例的一種用于操作多狀態(tài)SMPA系統的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0046] 在此所描述的實施例包括開關模式功率放大器（SMPA)系統及其操作方法，其被 配置來放大隨時間變化的信號，例如射頻（R巧信號。本質上，在此所描述的SMPA系統實施 例實現了RF數模轉換器值AC)功能。更具體地，在此所描述的SMPA系統實施例可W特別 適合于在通信系統內使用，其中在被編碼W驅動多個并聯SMPA分支之前，RF信號被過采樣 并被量化。每個SMPA分支被配置來基于被提供給SMPA分支的SMPA(例如，晶體管）的驅 動信號，將直流值c)輸入電壓轉換為放大的輸出信號。該SMPA系統還將來自多個SMPA分 支的輸出信號結合W產生具有可W在多個電壓電平或狀態(tài)之間調制的電壓電平的輸出RF 信號。所得到的輸出RF信號可W被用重建濾波器重建。