(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 109698708 A(43)申请公布日 2019.04.30
(21)申请号 201811233224.1(22)申请日 2018.10.22(30)优先权数据
15/790,712 2017.10.23 US(71)申请人 恩智浦美国有限公司
地址 美国德克萨斯州(72)发明人 张峻玮 约瑟夫·斯陶丁格 (74)专利代理机构 中科专利商标代理有限责任
公司 11021
代理人 纪雯(51)Int.Cl.
H04B 1/04(2006.01)H04B 14/02(2006.01)H03F 1/56(2006.01)
权利要求书3页 说明书10页 附图6页
(54)发明名称
多相脉冲调制发射器(57)摘要
一种多相发射器，包括电抗性组合器，所述电抗性组合器用于组合由所述发射器的多个功率放大器产生的放大脉冲调制信号。在一些实施例中，所述电抗性组合器被配置成以功率高效方式抑制所述放大脉冲调制信号的奇次谐波。
CN 109698708 ACN 109698708 A
权 利 要 求 书
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1.一种多相发射器电路，其特征在于，包括：脉冲发生器，其包括用于产生第一脉冲信号的第一输出和用于产生第二脉冲信号的第二输出；
第一调制器，其包括用于接收第一信号的第一输入和用于接收所述第一脉冲信号的第二输入，所述第一调制器调制所述第一信号和所述第一脉冲信号以在所述第一调制器的输出处产生第一脉冲调制信号；
第二调制器，其包括用于接收第二信号的第一输入和用于接收所述第二脉冲信号的第二输入，所述第二调制器调制所述第二信号和所述第二脉冲信号以在所述第二调制器的输出处产生第二脉冲调制信号；
功率放大器群组，所述功率放大器群组包括第一功率放大器且包括第二功率放大器，所述第一功率放大器包括用于接收所述第一脉冲调制信号的输入和用于产生第一放大脉冲调制信号的输出，所述第二功率放大器包括用于接收所述第二脉冲调制信号的输入和用于产生第二放大脉冲调制信号的输出；
电抗性组合器，其包括多个分支，所述多个分支中的每一分支被耦合以接收由所述功率放大器群组中的相应功率放大器产生的放大脉冲调制信号，所述多个分支包括用于接收所述第一放大脉冲调制信号的第一分支和用于接收所述第二放大脉冲调制信号的第二分支，所述电抗性组合器组合在其分支处接收的所述放大脉冲调制信号以在所述电抗性组合器的输出处产生输出信号，其中所述多个分支中的所述分支各自被配置成具有阻抗以使得所述输出信号当所述功率放大器群组中的仅一个功率放大器接通时处于第一功率电平且当所述功率放大器群组中的仅两个功率放大器接通时处于第二功率电平，其中所述第二功率电平在所述第一功率电平的1.6-2.4倍的范围内。
2.根据权利要求1所述的发射器电路，其特征在于，所述多个分支中的所述分支各自被配置成具有阻抗以使得所述第二功率电平在所述第一功率电平的1.9-2.1倍的范围内。
3.根据权利要求1所述的发射器电路，其特征在于，所述多个分支在所述电抗性组合器的求和节点处耦合在一起，其中所述多个分支中的每一分支被配置成具有由下式界定的特性阻抗Z0、长度1和相位常数β：
其中Z高是当每一分支的相应功率放大器断开而所述功率放大器群组中的仅一个其它功率放大器接通时在所述求和节点处往回看向所述每一分支的阻抗，Z断开是当每一分支的相应功率放大器断开而所述功率放大器群组中的仅一个其它功率放大器接通时所述每一分支的输入往回看向所述每一分支的相应功率放大器的阻抗，其中Z高至少高于100欧姆。
4.根据权利要求1所述的发射器电路，其特征在于，所述电抗性组合器被表征为传输线电抗性组合器。
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CN 109698708 A
权 利 要 求 书
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5.根据权利要求1所述的发射器电路，其特征在于，所述电抗性组合器被表征为集总元件电抗性组合器。
6.根据权利要求1所述的发射器电路，其特征在于，所述第一信号和所述第二信号各自被表征为恒定包络RF信号。
7.根据权利要求1所述的发射器电路，其特征在于，进一步包括：带通滤波器，其被耦合以接收所述输出信号且在所述带通滤波器的输出处提供输出滤波后信号。
8.一种用于操作发射器的方法，其特征在于，所述方法包括：以第一脉冲信号调制第一信号以产生第一脉冲调制信号；以第二脉冲信号调制第二信号以产生第二脉冲调制信号；
通过功率放大器群组中的第一功率放大器放大所述第一脉冲调制信号以产生第一放大脉冲调制信号；
通过所述功率放大器群组中的第二功率放大器放大所述第二脉冲调制信号以产生第二放大脉冲调制信号；
将所述第一脉冲调制信号提供到电抗性组合器的多个分支中的第一分支；
将所述第二脉冲调制信号提供到所述电抗性组合器的所述多个分支中的第二分支；通过以所述电抗性组合器组合提供到所述多个分支中的每一分支且由所述群组中的相应功率放大器产生的放大脉冲调制信号而产生输出信号，所述组合包括组合所述第一脉冲调制信号和所述第二脉冲调制信号，其中所述输出信号的功率电平当所述群组中的仅一个功率放大器接通时处于第一功率电平且当所述群组中的仅两个功率放大器接通时处于第二功率电平，其中所述第二功率电平在所述第一功率电平的1.6-2.4倍的范围内。
9.一种用于操作发射器的方法，其特征在于，所述方法包括：以第一脉冲信号调制第一信号以产生第一脉冲调制信号，所述第一信号是恒定包络RF信号；
以第二脉冲信号调制第二信号以产生第二脉冲调制信号，所述第二信号是恒定包络RF信号，所述第二脉冲信号从所述第一脉冲信号偏移一相位差；
通过功率放大器群组中的第一功率放大器放大所述第一脉冲调制信号以产生第一放大脉冲调制信号；
通过所述功率放大器群组中的第二功率放大器放大所述第二脉冲调制信号以产生第二放大脉冲调制信号；
将所述第一放大脉冲调制信号提供到电抗性组合器的多个分支中的第一分支；
将所述第二放大脉冲调制信号提供到所述电抗性组合器的所述多个分支中的第二分支；
通过以所述电抗性组合器组合提供到所述多个分支中的每一分支且由所述功率放大器群组中的相应功率放大器产生的放大脉冲调制信号而产生输出信号，所述组合包括组合所述第一脉冲调制信号和所述第二脉冲调制信号，其中所述输出信号的功率电平当所述群组中的仅一个功率放大器接通时处于第一功率电平且当所述群组中的仅两个功率放大器接通时处于第二功率电平，其中所述通过所述电抗性组合器产生所述输出信号包括通过所述电抗性组合器从所述输出信号中抑制所述第一脉冲信号的频率的奇次谐波。
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权 利 要 求 书
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10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述电抗性组合器是两分支电抗性组合器，所述功率放大器群组由所述第一功率放大器和所述第二功率放大器组成，且所述相位差是180度。
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说 明 书多相脉冲调制发射器
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技术领域
[0001]本发明涉及具有电抗性组合器的多相脉冲调制发射器。
背景技术
[0002]在无线系统中发射数据时利用多相脉冲调制发射器。一些多相发射器利用组合器用于在发射之前组合来自多个功率放大器的信号。
发明内容
[0003]根据本发明的第一方面，提供一种多相发射器电路，包括：[0004]脉冲发生器，其包括用于产生第一脉冲信号的第一输出和用于产生第二脉冲信号的第二输出；[0005]第一调制器，其包括用于接收第一信号的第一输入和用于接收所述第一脉冲信号的第二输入，所述第一调制器调制所述第一信号和所述第一脉冲信号以在所述第一调制器的输出处产生第一脉冲调制信号；[0006]第二调制器，其包括用于接收第二信号的第一输入和用于接收所述第二脉冲信号的第二输入，所述第二调制器调制所述第二信号和所述第二脉冲信号以在所述第二调制器的输出处产生第二脉冲调制信号；[0007]功率放大器群组，所述功率放大器群组包括第一功率放大器且包括第二功率放大器，所述第一功率放大器包括用于接收所述第一脉冲调制信号的输入和用于产生第一放大脉冲调制信号的输出，所述第二功率放大器包括用于接收所述第二脉冲调制信号的输入和用于产生第二放大脉冲调制信号的输出；[0008]电抗性组合器，其包括多个分支，所述多个分支中的每一分支被耦合以接收由所述功率放大器群组中的相应功率放大器产生的放大脉冲调制信号，所述多个分支包括用于接收所述第一放大脉冲调制信号的第一分支和用于接收所述第二放大脉冲调制信号的第二分支，所述电抗性组合器组合在其分支处接收的所述放大脉冲调制信号以在所述电抗性组合器的输出处产生输出信号，其中所述多个分支中的所述分支各自被配置成具有阻抗以使得所述输出信号当所述功率放大器群组中的仅一个功率放大器接通时处于第一功率电平且当所述功率放大器群组中的仅两个功率放大器接通时处于第二功率电平，其中所述第二功率电平在所述第一功率电平的1.6-2.4倍的范围内。[0009]在一个或多个实施例中，所述多个分支中的所述分支各自被配置成具有阻抗以使得所述第二功率电平在所述第一功率电平的1.9-2.1倍的范围内。[0010]在一个或多个实施例中，所述多个分支在所述电抗性组合器的求和节点处耦合在一起，其中所述多个分支中的每一分支被配置成具有由下式界定的特性阻抗Z0、长度l和相位常数β：
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说 明 书
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[0011]
[0012]
其中Z高是当每一分支的相应功率放大器断开而所述功率放大器群组中的仅一个
其它功率放大器接通时在所述求和节点处往回看向所述每一分支的阻抗，Z断开是当每一分支的相应功率放大器断开而所述功率放大器群组中的仅一个其它功率放大器接通时所述每一分支的输入往回看向所述每一分支的相应功率放大器的阻抗，其中Z高至少高于100欧姆。
[0014]在一个或多个实施例中，对于实施所述发射器电路的发射器的7瓦或更小的发射器功率，Z高至少高于400欧姆。[0015]在一个或多个实施例中，所述电抗性组合器被表征为传输线电抗性组合器。[0016]在一个或多个实施例中，所述电抗性组合器被表征为集总元件电抗性组合器。[0017]在一个或多个实施例中，所述第一信号和所述第二信号各自被表征为恒定包络RF信号。
[0018]在一个或多个实施例中，所述发射器电路进一步包括：[0019]带通滤波器，其被耦合以接收所述输出信号且在所述带通滤波器的输出处提供输出滤波后信号。
[0020]在一个或多个实施例中，所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号的占空比被调整以控制所述输出信号的功率电平。[0021]根据本发明的第二方面，提供一种用于操作发射器的方法，所述方法包括：[0022]以第一脉冲信号调制第一信号以产生第一脉冲调制信号；[0023]以第二脉冲信号调制第二信号以产生第二脉冲调制信号；
[0024]通过功率放大器群组中的第一功率放大器放大所述第一脉冲调制信号以产生第一放大脉冲调制信号；
[0025]通过所述功率放大器群组中的第二功率放大器放大所述第二脉冲调制信号以产生第二放大脉冲调制信号；
[0026]将所述第一脉冲调制信号提供到电抗性组合器的多个分支中的第一分支；
[0027]将所述第二脉冲调制信号提供到所述电抗性组合器的所述多个分支中的第二分支；
[0028]通过以所述电抗性组合器组合提供到所述多个分支中的每一分支且由所述群组中的相应功率放大器产生的放大脉冲调制信号而产生输出信号，所述组合包括组合所述第一脉冲调制信号和所述第二脉冲调制信号，其中所述输出信号的功率电平当所述群组中的仅一个功率放大器接通时处于第一功率电平且当所述群组中的仅两个功率放大器接通时处于第二功率电平，其中所述第二功率电平在所述第一功率电平的1.6-2.4倍的范围内。[0029]在一个或多个实施例中，所述第二功率电平在所述第一功率电平的1.9-2.1倍的范围内。
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说 明 书
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在一个或多个实施例中，所述多个分支在所述电抗性组合器的求和节点处耦合在
一起，其中所述多个分支中的每一分支被配置成具有由下式界定的特性阻抗Z0、长度1和相位常数β：
[0031]
[0032]
其中Z高是当每一分支的相应功率放大器断开而所述功率放大器群组中的仅一个其它功率放大器接通时在所述求和节点处往回看向所述每一分支的阻抗，Z断开是当每一分支的相应功率放大器断开而所述功率放大器群组中的仅一个其它功率放大器接通时所述每一分支的输入往回看向所述每一分支的相应功率放大器的阻抗，其中Z高至少高于100欧姆。
[0034]在一个或多个实施例中，所述电抗性组合器被表征为传输线电抗性组合器。[0035]在一个或多个实施例中，所述电抗性组合器被表征为集总元件电抗性组合器。[0036]在一个或多个实施例中，所述第一信号和所述第二信号各自被表征为恒定包络RF信号。
[0037]在一个或多个实施例中，所述通过所述电抗性组合器产生所述输出信号包括通过所述电抗性组合器从所述输出信号中抑制所述第一脉冲信号的频率的奇次谐波。[0038]在一个或多个实施例中，所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号各自具有相同频率，但彼此偏移一相位差。
[0039]在一个或多个实施例中，所述方法进一步包括通过分裂器将第三信号分裂为所述第一信号和所述第二信号。
[0040]根据本发明的第三方面，提供一种用于操作发射器的方法，所述方法包括：[0041]以第一脉冲信号调制第一信号以产生第一脉冲调制信号，所述第一信号是恒定包络RF信号；
[0042]以第二脉冲信号调制第二信号以产生第二脉冲调制信号，所述第二信号是恒定包络RF信号，所述第二脉冲信号从所述第一脉冲信号偏移一相位差；
[0043]通过功率放大器群组中的第一功率放大器放大所述第一脉冲调制信号以产生第一放大脉冲调制信号；
[0044]通过所述功率放大器群组中的第二功率放大器放大所述第二脉冲调制信号以产生第二放大脉冲调制信号；
[0045]将所述第一放大脉冲调制信号提供到电抗性组合器的多个分支中的第一分支；[0046]将所述第二放大脉冲调制信号提供到所述电抗性组合器的所述多个分支中的第二分支；
[0047]通过以所述电抗性组合器组合提供到所述多个分支中的每一分支且由所述功率放大器群组中的相应功率放大器产生的放大脉冲调制信号而产生输出信号，所述组合包括组合所述第一脉冲调制信号和所述第二脉冲调制信号，其中所述输出信号的功率电平当所
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[0033]
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述群组中的仅一个功率放大器接通时处于第一功率电平且当所述群组中的仅两个功率放大器接通时处于第二功率电平，其中所述通过所述电抗性组合器产生所述输出信号包括通过所述电抗性组合器从所述输出信号中抑制所述第一脉冲信号的频率的奇次谐波。[0048]在一个或多个实施例中，所述电抗性组合器是两分支电抗性组合器，所述功率放大器群组由所述第一功率放大器和所述第二功率放大器组成，且所述相位差是180度。[0049]本发明的这些和其它方面将根据下文中所描述的实施例显而易见，且参考这些实施例予以阐明。
附图说明
[0050]通过参考附图，可以更好地理解本发明，并且使得本领域的技术人员清楚本发明的多个目的、特征和优点。
[0051]图1是根据本发明的一个实施例的多相发射器。
[0052]图2是示出的根据本发明的一个实施例的在电抗性组合器的输入处的信号的频率响应的曲线图。
[0053]图3是根据本发明的一个实施例的传输线电抗性组合器的电路图。[0054]图4是根据本发明的一个实施例的集总元件电抗性组合器的电路图。[0055]图5是根据本发明的一个实施例的发射器电路的信号的时序图。
[0056]图6和7是根据本发明的一个实施例的示出两个不同操作条件的发射器电路的一部分的标注电路图。
[0057]图8是根据本发明的另一个实施例的发射器电路的电路图。[0058]除非另外指出，否则在不同附图中使用相同附图标记指示相同的物件。附图未必按比例绘制。
具体实施方式
[0059]下文阐述用于执行本发明的模式的详细描述。描述旨在说明本发明且不应被视为限制性的。
[0060]一些多相脉冲调制发射器利用组合器以在发射之前组合多个功率放大器的输出。例如威尔金森组合器或混合组合器等组合器基于两个或更多个输入信号的振幅和相位而组合那些信号的功率。当输入信号展现振幅和/或相位的差异时，组合是有损的，且一些功率被吸收于电阻性元件(隔离电阻器)中。举例来说，如果信号具有相同的振幅和相位，那么理想上没有功率在隔离电阻器中耗散。在信号具有相同振幅但展现180度相位差的情况下，所有功率在隔离电阻器中耗散。当用于组合多个功率放大器输出时，这些功率耗散可能造成发射器为功率低效的。
[0061]本文公开的实施例利用电抗性组合器以用于在发射之前组合多个功率放大器的输出信号。在一些实施例中，电抗性组合器被配置成通过使展现180度相位差的信号终止于0欧姆阻抗中而抵消所述信号，从而不耗散任何功率。在例如脉冲调制极性发射器(PMPT)等某些类型的发射器中，功率放大器产生处于多个频率的信号，所述信号在发射之前必须组合。所述信号中的一些信号包括以作为脉宽调制频率(Fpwm)的整数倍数的频率发生的谐波，以高于和低于载波频率(FC)发生。在某些PMPT系统中，信号由多个放大器放大，其中每
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说 明 书
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一信号含有基次、偶次和奇次谐波。包括于一个信号中的奇数阶谐波可以展现与包括于另一信号中的奇次谐波的180度相位差异。一个信号中的基次和偶次谐波可以展现与另一信号中的基次和偶次谐波的0度相位差。因此，对于一些实施例，可使用电抗性组合器以功率高效方式抵消奇次谐波。因此，可使用电抗性组合器以功率高效方式组合基次和偶次谐波以产生较大信号。
[0062]关于电抗性组合器的一个问题是它们并不提供功率放大器输出之间的隔离。由于此特性，呈现到功率放大器输出中的一个的阻抗取决于在另一功率放大器输出上存在的信号。此特性可防止放大器在某些操作条件下以其所期望水平操作。举例来说，在例如多相数字脉冲宽度极性调制发射器等二相数字脉宽调制系统中，一个功率放大器可以在特定时间间隔中断开且不产生输出信号，而另一放大器以增益压缩操作(被表征为“接通”)。在其它时间间隔期间，两个放大器都可以接通。且在再其它时间间隔中，两个放大器都可以断开，且不产生任何功率。此情况发生的时间间隔是脉宽调制频率的倒数。在一些实施例中，当两个功率放大器都接通时，组合器的输出应当是当仅一个放大器接通时的功率的两倍(或接近于两倍)。举例来说，二相PMPT系统可以在任何给定时间间隔在四个状态中的一个中操作(功率放大器1接通-功率放大器2断开，功率放大器1断开-功率放大器2接通，功率放大器1接通-功率放大器2接通，以及功率放大器1断开-功率放大器2断开)。电抗性组合器的非隔离行为可以针对所有四个状态按需要防止每一放大器操作。[0063]因此，为了在仅一个功率放大器接通或所有功率放大器接通的条件下使发射器恰当地操作，如本文所公开的电抗性组合器包括具有阻抗的分支，所述阻抗被定大小以当耦合到分支的功率放大器断开且耦合到另一分支的功率放大器接通时满足阻抗阈值，以使得组合器的输出的功率电平随着接通的功率放大器的数目可操作地缩放。[0064]图1是根据本发明的一个实施例的无线发射器的电路图。在示出的实施例中，发射器101是二相脉冲调制极性发射器，用于在发射器的天线125上发射无线信号。在其它实施例中，发射器101可以是另一类型的发射器。在示出的实施例中，发射器101包括基带处理器103，用于转换从源(例如，应用程序处理器、麦克风)接收的数据且将数据转换为待发射的同相(I)和正交相位(Q)信号。发射器101包括处理器105(例如，DSP)，用于将同相和正交相位信号转换为量值信号(E)、正规化的同相(I′)信号以及正规化的正交(Q′)信号。正规化的信号I′和Q′已经正规化为单位量值，以使得它们可由向量调制器107在载波频率FC下变换成恒定包络射频(RF)信号。在一个实施例中，RF信号是处于2GHz范围内的载波频率的正弦信号且按照蜂窝式通信系统协议(例如，宽带码分多址(WCDMA))编码有数据，但在其它实施例中可以是另一类型的信号、处于其它频率和/或通过其它协议编码。
[0065]量值信号(E)由脉冲发生器109利用以产生两个无混叠数字脉宽调制信号(VP1和VP2)。向量调制器107的输出由分裂器111分裂以产生两个恒定包络RF信号(S1和S2)。分裂器输出信号S1和S2中的每一个随后由调制器113和115分别以脉冲信号VP1和VP2进行调制，以产生脉冲调制信号MS1和脉冲调制信号MS2。这些信号包括基次、奇次和偶次谐波分量。[0066]脉冲调制信号MS1和MS2分别由功率放大器PA1 117和PA2 119放大以产生放大的调制信号AMS1和AMS2。在一个实施例中，功率放大器PA1 117和PA2 119是B类或C类放大器，其被配置成当零伏信号施加于其输入时不消耗DC功率。在一些实施例中，当输入处于非零值时，放大器被设计成以增益压缩操作(被表征为接通)。放大的信号AMS1和AMS2提供到电
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说 明 书
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抗性组合器121，其将信号组合为输出信号(OUT)。输出信号由带通滤波器123滤波以移除在所需频带外部的谐波。经滤波的信号随后在天线125上发射。在其它实施例中，其它发射器可以具有其它配置。在一个实施例中，发射器101在蜂窝式电话中使用，但在例如无线路由器、LAN网络发射器等其它实施例中可以在其它类型的无线系统中使用。
[0067]图2示出在由组合器121组合之前由功率放大器提供的放大的脉冲调制信号(例如，AMS1、AMS2)的频率响应。所需信号以载波频率(FC)为中心。所述信号具有FPWM(VP1和VP2的频率)的奇次谐波和偶次谐波，图2中示出1次谐波和2次谐波。AMS1和AMS2的奇次谐波展现彼此的180度相位差。使用电抗性组合器用于组合器121提供了从AMS1和AMS2消除奇次谐波(例如，图2中示出的1次谐波)而不耗散功率。类似地，在电抗性组合器中消除3次和更高次奇次谐波而不耗散功率。在图1的实施例中，偶次谐波(图2中示出的2次谐波)未被组合器121消除，而是由带通滤波器123滤波。用电抗性组合器以功率高效方式消除1次谐波可以允许滤波器123的通带较宽，因为其不必被定大小为抑制1次谐波。在一个实施例中，脉冲信号VP1和VP2处于100MHz的频率，谐波以距FC的±N*100MHz的频率为中心，其中N是整数。然而，在其它实施例中脉冲信号的频率可处于其它值。在一个实施例中，所需信号具有200MHz的脉冲频率。在一个实施例中，滤波器123的带通频率范围是20MHz，但在其它实施例中可具有其它范围，例如40MHz或更高。
[0068]图3是根据本发明的一个实施例的电抗性组合器121的一个实施例的电路图。在图3的实施例中，组合器121是包括两个电抗性传输线分支301和303的传输线组合器，所述两个电抗性传输线分支301和303被配置成分别接收AMS1和AMS2且在求和节点305处连接在一起。在一个实施例中，分支301和303在条带线介质中实施，但可以在其它传输线介质中实施，例如阶梯线路、同轴电缆、双导线、双绞线、共面条带、共面波导或微带介质。如下文关于图6和7的说明将论述，组合器121被配置成使得分支301和303具有特性阻抗(ZO)、长度(1)和相位常数(β)，使得输出信号的功率随着在给定时间接通的功率放大器(117和119)的数目合理地缩放。在一些实施例中，组合器121的在求和节点305与其输出之间的部分也可以传输线来实施。
[0069]图4是根据本发明的另一个实施例的电抗性组合器121的另一实施例的电路图。在图4中，电抗性组合器121是包括分支403和405的集总元件电抗性组合器，所述分支403和405被配置成分别接收信号AMS1和AMS2且在求和节点407处连接在一起。电抗性组合器121的每一分支403和405包括一个或多个电感器-电容器元件(411)，所述电感器-电容器元件包括电感器(413)和电容器(415)。电感器和电容器的大小以及每分支的元件的数目决定了分支的阻抗。在图4的图中，每一分支403和405示出为具有三个电感器-电容器元件。对于集总元件组合器，长度1由LC元件(411)的数目和值界定，且“相位常数(β)”也由LC元件(411)的值界定。
[0070]图5是说明在操作期间发射器101的信号的时序图。图5示出脉冲信号VP1和VP2的占空比是.25的第一情况以及脉冲信号VP1和VP2的占空比(DC)是.75的第二情况。在发射器101的一些实施例中，基于I和Q信号连续地调整占空比。[0071]恒定包络信号S1和S2在图5中示出为一个信号。在一个实施例中，恒定包络信号S1和S2是由向量调制器107产生的恒定包络RF信号。在一个实施例中，信号S1和S2包括以RF频率2GHz调制的同相和正交数据，但在其它实施例中(例如，3.5GHz)可为另一类型的信号。
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说 明 书
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分别以信号VP1和VP2调制信号S1和S2，以分别产生调制信号MS1和MS2(参见图1)。
在一个实施例中，信号VP1和VP2彼此具有180度相位差。信号MS1和MS2随后分别由功率放大器PA1和PA2放大以产生信号AMS1和AMS2，所述信号的输出在图5中示出为脉冲常数振幅相位调制信号。功率放大器PA1和PA2分别放大信号MS1和MS2的量值。当MS1或MS2振幅是零时，接收零值MS1或MS2信号的功率放大器被表征为“断开”。当MS1或MS2振幅为非零时，接收非零值MS1或MS2信号的对应功率放大器被表征为接通。
[0073]由组合器121组合功率放大器输出信号AMS1和AMS2以产生组合信号(输出)。当占空比小于.5时，组合信号是处于脉冲信号VP1和VP2的频率的两倍频率的一系列恒定包络信号脉冲。通过小于.5的占空比，在任何一个时间组合器121输出信号(输出)的最大输出功率是一个功率放大器的输出。在小于.5的占空比下，功率放大器117和119从不同时接通。[0074]当占空比大于.5时，信号VP1和VP2的脉冲重叠。当它们重叠时，组合器121的所需输出功率可以是每一功率放大器(117、119)的近似两倍(取决于在特定时间S1和S2信号的电平)。
[0075]在示出的实施例中，为了增加所发射的信号的功率，增加占空比以增加每一功率放大器接通的时间量。即使当占空比上升到高于.5且两个功率放大器同时接通时，也希望功率放大器的输出功率与当其为接通的仅有放大器时处于相同功率电平。通过此特征，功率放大器可设定大小，其中功率放大器的输出以用于恒定包络信号的高效功率范围(例如，压缩)操作，使得可增加组合器输出信号的功率而不必使任一功率放大器的输出超过所述高效功率范围。
[0076]图6和7是发射器101的一部分的标注电路图，说明在配置组合器121以使得组合器121的功率随着在一时间点“接通”的功率放大器的数目缩放时的概念。图6示出当两个功率放大器117和119接通时的条件，所述条件可以当VP1和VP2信号均为高且信号S1和S2均处于致使放大器117和119以压缩操作的电压时发生。如图6中所示，当两个功率放大器接通时，针对每一分支的特性阻抗、长度和相位常数，从求和节点602看向组合器121的每一分支601和603的阻抗是近似相同的(例如，25欧姆)。
[0077]图7示出功率放大器117接通且功率放大器119断开(例如，当信号VP2在脉冲之间时)的情况。因为组合器121是电抗性组合器且不展现分支之间的隔离，所以放大器119的输出的功率电平影响呈现到功率放大器117的输出的阻抗。因此，放大器119从接通(如图6中)到断开(如图7中)的功率电平的改变可改变由放大器117所见的阻抗，并且因此不合需要地(在一些情况下)改变放大器117的功率电平。由于在给定时间接通的放大器的数目带来的此阻抗改变，一些电抗性组合器的输出可能不一定在所希望的范围内随着接通的放大器的数目缩放。
[0078]因此，在一些实施例中，组合器121的分支601和603的阻抗被设计成使得当放大器中的一个断开(例如，放大器119)且另一个接通时，由“接通”功率放大器所见的阻抗大到足以使得当仅一个放大器接通时组合器121的输出处于第一功率电平，且当两个功率放大器接通时组合器121的输出处于第一功率电平的1.6-2.4倍的第二功率电平。在其它实施例中，取决于实施方案，第二功率电平可以处于第一功率电平的1.9-2.1倍的范围内。[0079]在一个实施例中，在设计电抗性组合器的分支时，每一分支被配置成具有由下方等式1界定的特性阻抗Z0、长度l和相位常数β：
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Z高是当相应功率放大器断开而耦合到组合器的一分支的输入的仅一个其它功率
放大器接通时在组合器的求和节点处往回看向分支的阻抗。Z断开是当相应功率放大器断开而仅一个其它功率放大器接通时分支的输入往回看向其相应功率放大器的阻抗。图7示出当PA1 117接通且PA2 119断开时组合器121的分支603的Z高和Z断开。[0083]Z高是被设定以使得由“断开”放大器呈现的阻抗不影响在求和节点(602)处的阻抗电平的目标阻抗值。在一些实施例中，用于Z高的设定值取决于发射器的功率电平和功率放大器的装置的装置技术(例如，硅、LDMOS、GaAs、GaN)。在一些实施例中，Z高是至少100欧姆。在其它实施例中，Z高大于400欧姆(例如，400-500欧姆)，其中发射器的功率是7瓦或更小。在一些实施例中，用于Z高的阻抗值越高，组合器输出的功率相对于接通的放大器的数目的可缩放性越好。在一些实施例中，与以氮化镓(GaN)晶体管制作的放大器相比，以硅晶体管制作的功率放大器将需要更高Z高值来满足所需可缩放性要求。在其它实施例中，对于较高功率发射器(例如，100瓦或较大)，100欧姆的Z高可为足够的。[0084]如图7的条件中所示，从求和节点602看向分支601的阻抗是50欧姆。如图6中所示，当两个放大器117和119接通时，从节点602看向每一分支的阻抗是25欧姆。[0085]在一个实施例中，发射器包括被配置成具有至少300欧姆的Z高的两分支组合器。每一分支具有50欧姆的特性阻抗、载波频率的波长的.375的长度1，以及90度的相位常数β。所述两分支组合器是使用微带传输线实施。发射器是5瓦(W)平均功率发射器，具有以侧向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)晶体管实施的两个C类功率放大器。每一放大器在28V供电电压下以1.1mA的静态电流偏置，且能够提供40dBm(参照毫瓦的分贝数)的饱和功率。恒定包络正弦信号(S1和S2)的RF频率是2.14GHz，且脉冲信号(VP1，VP2)的频率是100MHz。1次谐波处于从2.14GHz偏移100MHz。通过此配置，组合器输出提供当两个功率放大器接通时43dBm的功率电平(峰值功率)以及当仅一个放大器接通时近似40dBm的功率电平。[0086]图8示出发射器801中的四分支电抗性组合器802的电路图。每一分支819、821、823和825耦合到相应功率放大器(811、813、815和817)的输出。功率放大器各自接收由调制器803、805、807和809分别以脉冲信号VP1、VP2、VP3和VP4进行调制的脉冲调制信号MS1、MS2、MS3和MS4。在一个实施例中，所述脉冲信号彼此相位相差90度。在一个实施例中，按照上方等式1选择分支的特性阻抗、长度和相位常数以提供高于设定值(例如，100欧姆)的Z高值。通过这些选定阻抗，图8的电路提供组合器802的输出功率相对于在任何一个时间接通的功率放大器的数目的合理可缩放性。在一个实施例中，组合器802的功率输出是N*(P+20％)，其中N是接通的放大器的数目且P是当仅一个放大器接通时的输出功率。然而，所需可缩放性因数可以取决于既定电路用途。在其它实施例中，组合器可以具有不同数目的分支。对于一些实施例，电压脉冲信号彼此相位相差360度/N，其中N是组合器的分支的数目。[0087]在一个实施例中，分支被设计成具有相同阻抗且功率放大器被设计成具有相同功
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率输出电平。然而，在其它实施例中，电抗性组合器的分支可以被设计成相对于彼此具有不同阻抗和/或每一功率放大器的功率输出电平可以不同。而且在一些实施例中，脉冲宽度信号的频率也可以彼此不同。[0088]在一个实施例中，多相发射器电路包括脉冲发生器，所述脉冲发生器包括用于产生第一脉冲信号的第一输出和用于产生第二脉冲信号的第二输出。所述发射器电路包括第一调制器，所述第一调制器包括用于接收第一信号的第一输入和用于接收第一脉冲信号的第二输入。第一调制器调制第一信号和第一脉冲信号以在第一调制器的输出处产生第一脉冲调制信号。所述发射器电路包括第二调制器，所述第二调制器包括用于接收第二信号的第一输入和用于接收第二脉冲信号的第二输入。第二调制器调制第二信号和第二脉冲信号以在第二调制器的输出处产生第二脉冲调制信号。发射器电路包括功率放大器群组。所述功率放大器群组包括第一功率放大器，所述第一功率放大器包括用于接收第一脉冲调制信号的输入和用于产生第一放大脉冲调制信号的输出；且包括第二功率放大器，所述第二功率放大器包括用于接收第二脉冲调制信号的输入和用于产生第二放大脉冲调制信号的输出。发射器电路包括电抗性组合器，所述电抗性组合器包括多个分支。所述多个分支中的每一分支被耦合以接收由功率放大器群组的相应功率放大器产生的放大脉冲调制信号。所述多个分支包括用于接收第一放大脉冲调制信号的第一分支以及用于接收第二放大脉冲调制信号的第二分支。电抗性组合器组合在其分支处接收的放大脉冲调制信号以在电抗性组合器的输出处产生输出信号。所述多个分支中的分支各自被配置成具有阻抗以使得当功率放大器群组中的仅一个功率放大器接通时输出信号处于第一功率电平，且当功率放大器群组中的仅两个功率放大器接通时输出信号处于第二功率电平。第二功率电平处于第一功率电平的1.6-2.4倍的范围内。[0089]在另一实施例中，用于操作发射器的方法包括：以第一脉冲信号调制第一信号以产生第一脉冲调制信号；以第二脉冲信号调制第二信号以产生第二脉冲调制信号；通过功率放大器群组中的第一功率放大器放大第一脉冲调制信号以产生第一放大脉冲调制信号；通过功率放大器群组中的第二功率放大器放大第二脉冲调制信号以产生第二放大脉冲调制信号；将第一脉冲调制信号提供到电抗性组合器的多个分支中的第一分支；将第二脉冲调制信号提供到电抗性组合器的所述多个分支中的第二分支；以及通过以电抗性组合器组合提供到所述多个分支中的每一分支且由所述群组中的相应功率放大器产生的放大脉冲调制信号而产生输出信号。所述组合包括组合第一脉冲调制信号和第二脉冲调制信号。输出信号的功率电平当所述群组中的仅一个功率放大器接通时处于第一功率电平，且当所述群组中的仅两个功率放大器接通时处于第二功率电平。第二功率电平处于第一功率电平的1.6-2.4倍的范围内。[0090]另一实施例包括用于操作发射器的方法。所述方法包括以第一脉冲信号调制第一信号以产生第一脉冲调制信号。第一信号是恒定包络RF信号。所述方法包括以第二脉冲信号调制第二信号以产生第二脉冲调制信号。第二信号是恒定包络RF信号。第二脉冲信号从第一脉冲信号偏移一相位差。所述方法包括：通过功率放大器群组中的第一功率放大器放大第一脉冲调制信号以产生第一放大脉冲调制信号；通过功率放大器群组中的第二功率放大器放大第二脉冲调制信号以产生第二放大脉冲调制信号；将第一放大脉冲调制信号提供到电抗性组合器的多个分支中的第一分支；将第二放大脉冲调制信号提供到电抗性组合器
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的所述多个分支中的第二分支；以及通过以电抗性组合器组合提供到所述多个分支中的每一分支且由功率放大器群组中的相应功率放大器产生的放大脉冲调制信号而产生输出信号。所述组合包括组合第一脉冲调制信号和第二脉冲调制信号。输出信号的功率电平当所述群组中的仅一个功率放大器接通时处于第一功率电平，且当所述群组中的仅两个功率放大器接通时处于第二功率电平。通过电抗性组合器产生输出信号包括通过电抗性组合器从输出信号中抑制第一脉冲信号的频率的奇次谐波。[0091]虽然已经示出和描述本发明的具体实施例，但本领域的技术人员将认识到，基于本文中的教示，可在不脱离本发明和其更广泛方面的情况下做出另外改变和修改，且因此，所附权利要求书意图将在本发明的真实精神和范围内的所有此类改变和修改涵盖在其范围内。
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