CN1741388A - 校正功率放大器的中心频率的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用来校正一功率放大器的中心频率的方法与相关装置。该功率放大器包含有一电容单元与一电感单元，该电容单元与该电感单元并联来控制该功率放大器的中心频率。该方法包含有：(a)分别控制该电容单元对应多个测试电容值；(b)输入一具有该中心频率的输入讯号至该功率放大器，并记录该功率放大器依据该多个测试电容值与该输入讯号所分别产生的多个测试输出功率；以及(c)选取该多个测试输出功率中一预定功率，并使用对应该预定功率的测试电容值来设定该电容单元的电容值。

Description

校正功率放大器的中心频率的方法及装置

技术领域

本发明涉及一功率放大器，特别是涉及一种用来校正功率放大器的中心频率的方法及装置。

背景技术

在现今的集成电路当中，功率放大器已被广泛地应用在各种有线及无线的通讯装置当中。请参阅图1及图2，其中图1为一典型的功率放大器100的电路示意图，而图2为图1所示的功率放大器100的频率响应图。功率放大器100包含有一负载电路120与一放大电路140，而功率放大器100用来依据一输入讯号Vin产生一输出讯号Vout。由功率放大器100的频率响应可知，功率放大器100的增益是由其中心频率所控制，而该中心频率通常是由负载电路120中的电容值及电感值所决定，如图1所示，负载电路120是由一电容122(其电容值为C₀)与一电感124(其电感值为L₀)并联所构成，而电容值C₀与电感值L₀决定了图2所示的频率响应的中心频率Fc，其算式可表示为：

$F_c=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{L_{0}x{C}_0}}$ 方程式(1)

如本领域所已知的，负载电路120中的电容120及电感124会因为制造过程中的不确定因素而造成其电容值C₀与电感值L₀偏离预定值，因此由方程式(1)可知中心频率Fc会随之偏离其预定频率，此外，功率放大器100的工作温度等等诸多因素亦会造成中心频率Fc的偏移，请参阅图2，假设功率放大器100的理想中心频率为Fc，因此当一输入讯号Vin的频率为Fc时，功率放大器100会放大输入讯号Vin来产生输出讯号Vout，且输出讯号Vout与输入讯号Vin之间于频率Fc之处会对应一增益A，然而，当负载电路120的组件特性产生变动时，原中心频率Fc会偏移至另一中心频率Fc’，因此当输入讯号Vin的频率为Fc时，功率放大器100会依据另一增益A’来放大输入讯号Vin以产生输出讯号Vout，明显地，增益A’小于增益A，所以，由于功率放大器100的中心频率Fc产生偏移，因此便会造成输出功率的下降，而随着输出功率的下降，不仅是讯号的传输品质下降，讯号所传输的距离也会跟着缩短，这对于讯号的传输是相当严重的影响。

发明内容

因此，本发明的主要目的之一在于提供一种利用调整电容值或电感值来校正功率放大器的中心频率的方法及装置。

依据本发明的实施例，披露了一种功率放大器，其包含有一功率放大模块，用来接收一输入讯号，并放大该输入讯号的功率值以产生一输出讯号；一控制逻辑单元，用来产生一控制讯号，以设定该功率放大模块的中心频率值；以及一输出讯号检测单元，用来分别检测并记录当该控制讯号为多个不同数值的情形下时，该输出讯号的相对应的特性值。

依据本发明的实施例，披露了一种用来校正一功率放大器的方法，其包含有产生一控制讯号以设定该功率放大器的中心频率值；检测该功率放大器的输出讯号的特性值；记录当该控制讯号为多个不同数值的情形下，所分别检测出该输出讯号的特性值；以及依据所记录的这些特性值，选取一特定的控制讯号数值。

附图说明

图1为已知功率放大器的电路示意图。

图2为图1所示的功率放大器的频率响应图。

图3为本发明功率放大器的一实施例的示意图。

图4为图3所示的功率放大模块的一实施例的详细电路图。

图5为图3所示的功率放大器校正其功率放大模块的中心频率的流程图。

图6为图3所示的功率放大模块的另一实施例的详细电路图。

附图符号说明

100、300

功率放大器

120、410

负载电路

122140320420、640460

电容放大电路功率检测单元电感单元功率放大单元

124310340440、620

电感功率放大模块逻辑控制单元电容单元

具体实施方式

请参阅图3与图4，图3为本发明功率放大器300的一实施例的示意图，而图4则为图3所示的功率放大模块310的一实施例的详细电路图。如图3所示，功率放大器300包含有一功率放大模块310，一功率检测单元320，以及一控制逻辑单元340。功率放大模块310用来放大一输入讯号Vin以产生一输出讯号Vout，功率检测单元320用来检测输出讯号Vout的功率大小，控制逻辑单元340用来于校正过程中输出多个控制讯号Si至功率放大模块310来调整其组件特性参数，并比较输出讯号Vout在校正过程中所对应的多个功率大小来决定功率放大模块310的最佳组件特性参数。功率放大模块310的校正说明如下，如图4所示，功率放大模块310包含有一负载电路410与一功率放大单元460，其中负载电路410是由一电感单元420与一电容单元440构成。在本实施例中，电感单元420包含有一电感L₁₁，而电容单元440则包含有n个电容C₁₁、C₁₂、、、C_1n，以及分别对应该n个电容的n个开关S₁₁、S₁₂、、、S_1n，而功率放大单元460用来将输入讯号Vin放大后产生输出讯号Vout。图3所示的控制逻辑单元340所输出的控制讯号Si用来控制图4所示的电容单元440中对应各电容C₁₁、C₁₂、、、C_1n的开关S₁₁、S₁₂、、、S_1n是否导通，换句话说，开关S₁₁、S₁₂、、、S_1n是否导通会影响电容C₁₁、C₁₂、、、C_1n之间的并联，因此会进一步地改变电容单元440所对应的电容值，如前所述的方程式(1)可知，中心频率Fc与电容单元440所对应的电容值有关，所以，本实施例便利用电容单元440的电容值的调整来设定功率放大模块310的中心频率对应所要的数值。

请参阅图5，图5为图3所示的功率放大器300校正其功率放大模块310的中心频率的流程图。本实施例的校正功率放大模块310的中心频率的方法包含有下列步骤：

步骤500：控制逻辑单元340发出控制讯号Si至电容单元440；

步骤502：电容单元440中的各开关依据控制讯号Si，分别调整多个开关S₁₁、S₁₂、、、S_1n；

步骤504：输入一对应预定中心频率Fc的输入讯号Vin至功率放大器300；

步骤506：功率检测单元320检测并记录对应于控制讯号Si的一输出讯号Vout的功率；

步骤508：控制逻辑单元340检查控制讯号Si所发出的次数，若控制讯号Si发出的次数超过一临界值，则执行步骤512；否则，执行步骤510；

步骤510：控制逻辑单元340重新设定控制讯号Si，回到步骤500；

步骤512：控制逻辑单元340比较已记录的多个输出讯号Vout所对应功率及相对应的控制讯号Si，并选取对应一最大输出功率的控制讯号Si来控制开关S₁₁、S₁₂、、、S_1n对应一最佳开关组合。

校正功率放大模块310的中心频率的运作详细说明如下。首先，控制逻辑单元340发出一具有n控制位的控制讯号Si，例如：

Si＝[S11，S12，S13...，S1n]＝[100...0]             方程式(2)

其中，每一控制位S11～S1n分别用来控制相对应开关S₁₁～S_1n的导通与否，亦即，若一控制位的逻辑值为0，则表示所对应的开关为非导通(off)；相反地，若一控制位的逻辑值为1，则表示所对应的开关为导通(on)，如此一来，上述方程式(2)所代表的意函即为仅导通电容C₁₁所连接的开关S₁₁而不导通其它电容C₁₂～C_1n的开关S₁₂～S_1n，所以，若电容C₁₁、C₁₂、、、C_1n的电容值分别为以C11、C12、、、C1n来表示，此时，电容单元440的电容值便等于C11。接着，对应所要的中心频率的输入讯号Vin便输入功率放大单元460，且当输入讯号Vin通过功率放大器300的处理后便产生输出讯号Vout。功率检测单元320便检测对应于控制讯号Si(亦即方程式(2)所定义的开关组合)的输出讯号Vout的功率，此外，控制逻辑单元340会将输出讯号Vout的功率及其对应的控制讯号Si(开关组合)予以记录。然后，控制逻辑单元340检查发出控制讯号Si的次数来判断是否已控制电容单元440对应所有不同的开关组合，假如发出控制讯号Si的次数不大于一临界值，则控制逻辑单元340对控制讯号Si进行调整，而调整的方式为依据不同开关组合来设定控制讯号Si中每一控制位，意即不重复先前已测试过的开关组合，例如：

Si＝[S11，S12，S13...，S1n]＝[010...0]        方程式(3)

意即，仅导通电容C₁₂的开关S₁₂，而不导通其它的电容C₁₁、C₁₃～C_1n所对应的开关S₁₁、S₁₃～S_1n，此时，电容单元440的电容值为C12，接着，再重复前述的运作，最后，功率检测单元320便检测对应于控制讯号Si(亦即方程式(3)所定义的开关组合)的输出讯号Vout的功率，此外，控制逻辑单元340会将输出讯号Vout的功率及其对应的控制讯号Si(开关组合)予以记录。以此类推重复上述步骤，直到当控制逻辑单元340所发出的不同控制讯号Si的次数达到该临界值时，则停止发出控制讯号Si，并开始依据所记录的多个输出讯号Vout的功率来选取一最大输出功率及其对应的控制讯号Si，并使用选取的控制讯号Si来设定电容单元440对应一最佳开关组合。综合上述，在校正的过程中，由于输入讯号Vin的频率系固定于预定中心频率Fc，因此，当电容单元440中的开关S₁₁～S_1n经由上述选取出的控制讯号Si来设定其导通状态时，功率放大模块310的中心频率便会趋近所要的预定中心频率Fc。

请注意，本实施例中，所测试的开关组合的总数可依据设计需求来加以调整，亦即可经由控制位S11～S1n来选择测试所有可能的开关组合，或者仅测试部分的开关组合，均可达到调整电容单元440的电容值的目的。举例来说，电容单元440中所有的电容数量为n，所以，当欲测试所有所有可能的开关组合时，由于所有的开关组合一共有2ⁿ-1种，所以该临界值即设定为2ⁿ-1。另外，在本实施例中，电容数量n并没有限定特定的数值，可依据设计者需求作适当调整。

在本实施例中，我们采用了多个电容来组合出多个电容值，并由控制逻辑单元340对电容单元440进行控制，来对该功率放大器进行调整，然而，本发明功率放大器可利用电感值的调整来达到校正中心频率的目的。请参阅图6，图6为图3所示的功率放大模块310的另一实施例的详细电路图。本实施例中，功率放大模块310中的负载电路410系具有不同的电路架构，负载电路410在由一电感单元620与一电容单元640所构成，其中电感单元620包含有n个电感L₂₁～L_2n以及分别对应该n个电感的n个开关S₂₁～S_2n，而电容单元440则包含有一电容C₂₁。开关S₂₁～S_2n用来控制相对应的电感L₂₁～L_2n的电感值是否影响电感单元620的电感值，以开关S₂₁为例，当开关S₂₁连接于端点SW₁时，则电感L₂₁为短路而不影响电感单元620的电感值，然而，当开关S₂₁连接于端点SW₂时，则电感L₂₁可耦接于电容单元640而影响电感单元620的电感值，换句话说，开关S₂₁～S_2n会影响电感L₂₁～L_2n之间的串联，因此会进一步地改变电感单元620所对应的电感值，如前所述的方程式(1)可知，中心频率Fc与电感单元440所对应的电感值有关，所以，本实施例便利用电感单元620的电感值的调整来设定功率放大模块310的中心频率对应至所要的数值。而由于图6中的功率放大模块的操作方式与图5中所表示相似，故不在此赘述。

此外，功率放大模块310甚至可以同时整合上述两实施例的技术特征，亦即使用图4所示的电容单元440以及图6所示的电感单元620，并经由控制逻辑单元420来控制电感单元620及电容单元440中的连接以调整电感单元640的电感值及电容单元440的电容值，如此一来，亦可实现本发明校正功率放大器的中心频率的目的，亦属本发明的范畴。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种功率放大器，其包含有：

一功率放大模块，用来接收一输入讯号，并放大该输入讯号的功率值以产生一输出讯号；

一控制逻辑单元，用来产生一控制讯号，以设定该功率放大模块的中心频率值；以及

一输出讯号检测单元，用来分别检测并记录当该控制讯号为多个不同数值的情形下时，该输出讯号的相对应的特性值。

2.如权利要求1所述的功率放大器，其中该输出讯号的特性值为该输出讯号的功率值。

3.如权利要求1所述的功率放大器，其中该控制逻辑单元选取相对应于该输出讯号检测单元所记录的特性值当中最大的控制讯号数值，以设定该功率放大模块的中心频率值。

4.如权利要求1所述的功率放大器，其中该功率放大模块包含有一电容单元，该控制讯号控制该电容单元的电容值以设定该功率放大模块的中心频率值，该电容单元包含有：

多个电容；以及

多个开关，用来依据该控制讯号进行切换操作以决定这些电容的连接状态。

5.如权利要求1所述的功率放大器，其中该功率放大模块包含有一电感单元，该控制讯号控制该电感单元的电感值以设定该功率放大模块的中心频率值，该电感单元包含有：

多个电感；以及

多个开关，用来依据该控制讯号进行切换操作以决定这些电感的连接状态。

6.一种用来校正一功率放大器的方法，其包含有：

产生一控制讯号以设定该功率放大器的中心频率值；

检测该功率放大器的输出讯号的特性值；

记录当该控制讯号为多个不同数值的情形下，所分别检测出该输出讯号的特性值；以及

依据所记录的这些特性值，选取一特定的控制讯号数值。

7.如权利要求6所述的方法，其中该输出讯号的特性值为该输出讯号的功率值。

8.如权利要求6所述的方法，其中该选取步骤选取相对应于所记录的特性值当中最大的控制讯号数值，以作为该特定的控制讯号数值。

9.如权利要求6所述的方法，其中该控制讯号控制该功率放大器的一电容值以设定该功率放大器的中心频率值。

10.如权利要求6所述的方法，其中该控制讯号控制该功率放大器的一电感值以设定该功率放大器的中心频率值。

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