切换式功率放大器以及抑制其谐波的方法与流程

本发明涉及一种切换功率放大器，尤其是涉及用于符合频谱屏蔽需求的输出谐波抑制的切换式功率放大器。

背景技术：

1、包含d类输出级及类似的非线性切换式功率放大器(pas)使用振幅限制讯号运行且达到良好的效率，然而也会在载波频率的谐波产生高电磁放射。一般来说，这样的放大器需要谐波缓解技术以达到由多个管理机构(像是，例如，美国的联邦通讯委员会)所订下的严格的带外发射需求。用于减少如此发射的常见手段包含减少被传导的谐波功率的高阶匹配网络。然而，如此的高阶匹配网络，造成组件数量的增加且没有有效地处理由连接芯片晶粒至封装引线框架的镑线中的谐波电流以及靠近印刷电路板(pcb)的辐射环(radiatingloop)中的谐波电流导致的电磁辐射。

2、芯片上谐波抑制器(像是，例如，被调制为特定谐波提供交流低阻抗分流通到至地电压的串联电感电容(lc))已被使用以减少放射谐波的能量。然而，如此的解决方法通常需要占用芯片上被动元件，前述被动元件消耗可观的珍贵电路区域。此外，如此的实施方式提供有限的被动元件的芯片上质量因子(q)以及有限的组件多样性，其在最大可抑制谐波设置了一个界线。控制瞬时度量项目(像是预驱动器输出的上升时间及下降时间以产生电力放大器导通及关断状态之间的开关电阻的渐进变化)减少了谐波含量但是同时因为在基频的输入电力实质地减少导致效能的大幅下降。

技术实现思路

1、根据本揭露一个实施例的具有谐波抑制的切换功率放大器包含多相转换器以及功率放大器级。多相转换器转换频率或相位被调变的输入讯号为轨对轨讯号，轨对轨讯号的每一者在第一轨以及第二轨之间转移，包含50％工作周期的轨对轨讯号、正25％工作周期轨对轨讯号，其在25％时间为高电平的，及在高电平的同时位于50％工作周期轨对轨讯号的中心，以及负25％工作周期轨对轨讯号，其在25％时间为低电平，以及在低电平的时候位于50％工作周期轨对轨讯号的中心。功率放大器级包含被耦接在上方节点以及下方节点之间的第一分支及第二分支，它们各自包含在中介输出节点被一起耦接的串联耦接p-通道晶体管以及n-通道晶体管。第一分支的晶体管具有接收50％工作周期轨对轨讯号的控制端。第二分支的p-通道晶体具有接收负25工作周期轨对轨讯号的控制端。第二分支的n-通道晶体管具有接收正25％工作周期轨对轨讯号的控制端。

2、以此方式，当被应用在宽带负载时，第一分支产生具有大约50％工作周期的第一输出电流，且第二分支产生叠加于第一输出电流并大约具有25％工作周期的第二输出电流。汇聚的重叠电流执行谐波消除，例如包含，为了达到传送电力的频谱屏蔽需求抑制输出的第三及第五谐波。

3、多相转换器可被配置以转移负25％工作周期轨对轨讯号以将在第二分支中的第二p-通道晶体管启动大约每一个周期的25％，且也可被配置以转移正25％工作周期轨对轨讯号以将在第二分支中的第二n-通道晶体管启动大约每一个周期的25％。

4、多相转换器可包含多相滤波器、限制放大器电路以及组合电路。多相滤波器转换正弦输入讯号为正45度相移位正弦讯号、无移位振幅调整正弦讯号，以及负45度相移位正弦讯号。限制放大器电路分别转换正45度相移位正弦讯号、无移位振幅调整正弦讯号以及负45度相移位正弦讯号为正45度相移位轨对轨讯号、无移位轨对轨讯号以及负45度相移位轨对轨讯号。组合电路逻辑上地组合正45度相移位轨对轨讯号及负45度相移位轨对轨讯号为正25％工作周期轨对轨讯号以及为负25％工作周期轨对轨讯号。组合电路可进一步包含延迟无移位轨对轨讯号的延迟匹配缓冲器以提供50％工作周期轨对轨讯号与正25％工作周期轨对轨讯号以及负25％工作周期轨对轨讯号匹配的讯号延迟。

5、多相滤波器可包含高通电容电阻滤波器、电容式衰减匹配电路以及低通电阻电容滤波器。在一个实施例中，高通电容电阻滤波器、电容式衰减匹配电路以及低通电阻电容滤波器的每一个可基于预定传输频率被调谐。限制放大器电路可包含振幅限制缓冲器。组合电路可与布尔逻辑闸或类似物一起被配置以提供正25％工作周期轨对轨讯号以及负25％工作周期轨对轨讯号。

6、多相转换器可包含延迟锁定回路(delay-locked loop，dll)以及组合电路。延迟锁定回路可包含用于提供相移位以及无移位轨对轨讯号的具有串联耦接反相器的延迟线。相位锁定回路电路可提供频率或相位被调变的输入讯号做为被提供至延迟锁定回路的轨对轨讯号。振幅限制缓冲器可转换频率或相位被调变的正弦输入讯号为对应于被提供至延迟锁定回路的轨对轨讯号。

7、切换功率放大器可包含不重叠产生电路，其产生当谐波抑制失能时用于驱动p-通道晶体管以及n-通道晶体管的不重叠的p型驱动轨对轨讯号以及不重叠的n型驱动轨对轨讯号。

8、根据本揭露一个实施例的切换式功率放大器的抑制谐波方法包含转换频率或相位被调变的输入讯号为轨对轨讯号，轨对轨讯号的每一者在第一轨以及第二轨之间转移，包含50％工作周期的轨对轨讯号、正25％工作周期轨对轨讯号，其在25％时间为高电平的，及在高电平的同时位于50％工作周期轨对轨讯号的中心，以及负25％工作周期轨对轨讯号，其在25％时间为低电平，以及在低电平的时候位于50％工作周期轨对轨讯号的中心，使用负25％工作周期轨对轨讯号驱动与第一分支的功率放大器电路并联耦接的第二分支的上方p-通道晶体管，以及使用正25％工作周期轨对轨讯号驱动第二分支的功率放大器电路的下方n-通道晶体管。

9、方法可包含将正弦输入讯号的相位向前移位45度以提供正45度相移位正弦讯号、将正弦输入讯号的相位向后移位45度以提供负45度相移位正弦输入讯号、调整正弦输入讯号的振幅以提供无移位振幅调整正弦讯号、转换正45度相移位正弦讯号、无移位振幅调整正弦讯号以及负45度相移位正弦讯号以分别提供正45度相移位轨对轨讯号、无移位轨对轨讯号以及负45度相移位轨对轨讯号，逻辑地组合正45度相移位轨对轨讯号以及负45度相移位轨对轨讯号以提供正25％工作周期轨对轨讯号以及负25％工作周期轨对轨讯号，以及延迟无移位轨对轨讯号以提供与正25％工作周期轨对轨讯号以及负25％工作周期轨对轨讯号在时间上具有相同延迟的50％工作周期轨对轨讯号。

10、方法可包含高通滤波正弦输入讯号以提供正45度相移位正弦讯号、低通滤波正弦入讯号以提供负45度相移位正弦输入讯号，以及电容式衰减正弦输入讯号以提供无移位振幅调整正弦讯号。

11、方法可包含分别通过第一、第二以及第三振幅限制缓冲器传递正45度相移位正弦讯号、无移位振幅调整正弦讯号以及负45度相移位正弦讯号，以分别提供正45度相移位轨对轨讯号、无移位轨对轨讯号以及负45度相移位轨对轨讯号。

12、方法可包含对正45度相移位轨对轨讯号以及负45度相移位轨对轨讯号执行逻辑“或”运算以提供负25％工作周期轨对轨讯号，以及对正45度相移位轨对轨讯号和负45度相移位轨对轨讯号执行逻辑“及”运算以提供正25％工作周期轨对轨讯号。

13、方法可包含提供轨对轨输入讯号至包含具有被配置以提供正45度相移位轨对轨讯号、无移位轨对轨讯号以及负45度相移位轨对轨讯号的选择输出的多相延迟线，逻辑地组合正45度相移位轨对轨讯号以及负45度相移位轨对轨讯号以提供正25％工作周期轨对轨讯号以及负25％工作周期轨对轨讯号，以及延迟无移位轨对轨讯号以提供在时间上与正25％工作周期轨对轨讯号以及负25％工作周期轨对轨讯号具有相同延迟的50％工作周期轨对轨讯号。

14、方法可包含通过对50％工作周期轨对轨讯号及n型驱动轨对轨讯号执行逻辑“或”运算以产生p型驱动轨对轨讯号、对50％工作周期轨对轨讯号及p型驱动轨对轨讯号执行逻辑“及”运算以产生n型驱动轨对轨讯号，其中p型驱动轨对轨讯号以及n型驱动轨对轨讯号为不重叠的，以及通过使用p型驱动轨对轨号驱动功率放大器电路的第一分支以及第二分支的p通道晶体管和使用n型驱动轨对轨讯号驱动功率放大器电路的第一分支及第二分支的下方n-通道晶体管来使谐波抑制失能。