TV)、数字视频盘(DVD)播放器、音频设备、各种类型的医疗设备(例如磁共振血管造影(MRA)、磁共振成像(MRI )、计算机断层扫描(CT)、扫描机、超声波设备等)、导航设备、全球定位系统(GPS)接收器、行车数据记录仪(EDR)、飞行数据记录仪(FDR)、机顶盒、TV盒(例如，Samsung HomeSyncTM、Apple TVTM或Google TVTM)、电子词典、汽车信息娱乐设备、船用电子装备(例如船用导航设备、陀螺罗盘等)、航空电子设备、安全设备、电子服饰、电子钥匙、摄像机、游戏机、头戴式显示器(HMD)、平板显示设备、电子相框、电子相册、包括通信功能的家具或建筑/结构的一部分、电子板、电子签名接收设备、可穿戴设备和投影仪。本领域技术人员应清楚，根据本公开的电子设备不限于上述设备。
[0063]下文中，本公开的各种实施例将描述用于功率放大的装置和方法，所述装置和方法允许对开关模式转换器的开关频率(控制电压放大器的偏置电压)进行偏移从而使得在接收频带中不包括所述开关频率。
[0064]可以在各种应用中使用RF功率放大器。RF功率放大器可以操作为允许将具有少量能量的RF输入信号(RFin)转换为具有大量放大能量的RF输出信号(RFout)。完成转换过程所要求的能量通常可以由直流(DC)电压源(Vsupply)(即电池电源)来提供。
[0065]为了向RF功率放大器供应电力，RF功率放大器可以应用“固定漏极偏置”方案，其中将固定的DC电压源(Vsupply)直接连接至晶体管(通常是具有栅极、漏极和源极的场效应晶体管(FET))的漏极。因为RF输入信号(RFin)的宽度小于固定DC电压源(Vsupply)，可以减小由固定漏极偏置操作的功率放大器的效率。
[0066]在图1中简要地示出了用于获取比固定漏极偏置方案高的功率效率的“包络跟踪(ET)”功率放大器。EF功率放大器100可以通过包络调制器102和RF功率放大器104来配置。包络调制器102可以根据包络信号(Venv)来调制电源电压(Vsupply)。这里，将RF输入信号(RFin)提供至RF功率放大器104的输入端子，并且包络信号(Venv)可以包括RF输入信号(RFin)的包络信息。
[0067]由包络调制器102引起的包络调制电源信号(VOUT)可以连接至RF功率放大器104的电源电压输入端。由包络调制器102产生的包络调制电源信号(VOUT)可以用作RF功率放大器104的偏置电压或电流。在这种情况下，RF功率放大器104可以根据包络调制的电源信号(VOUT)对RF输入信号(RFin)进行放大，并且提供RF输出信号(RFout)。因为包络调制的电源信号(VOUT)跟踪RF输入信号(RFin)的包络，RF功率放大器104可以以比使用固定漏极偏置的RF功率放大器高的功率效率操作。
[0068]在图1的ET功率放大器100中，包络调制器102可以用各种方法来实现。一种方法是使用线性放大器(调节器)。线性放大器可以通过对输入信号进行线性处理来产生输出信号。因此，可以将包络信号(Venv)施加至线性放大器的输入端，如图2所示。线性放大器可以提供对线性包络信号(Venv)的幅度变化进行线性跟踪的包络调制电源信号(V0UT)。
[0069]线性放大器200可以根据包络信号(Venv)的迅速变化而快速地进行反应。因此，当在图1的ET功率放大器100中实现包络调制器102时使用线性放大器200时，ET功率放大器100可以提供在宽带宽下操作的能力。因为诸如基于正交频分复用((FDM)的系统和宽带码分多址(W-CDMA)蜂窝通信系统之类的当前通信系统使用宽带信号，宽带宽操作是优选的。
[0070]开关模式转换器可以用于实现图1的ET功率放大器100的包络调制器102，并且对应于具有比线性放大器200更高的效率的另一种转换装置。图3是根据本公开各种实施例的开关模式转换器300(或者可以使用“向下阶跃”转换器或“降压”转换器)。开关模式转换器300可以包括电源(或者“开关”)晶体管302(被配置用于操作为开关)、电感器304和电容器306。开关晶体管302可以通过由比较器308提供的脉宽调制的开关控制信号来控制，所述比较器配置用于操作为脉宽调制器。脉宽调制的开关控制信号是具有根据包络信号(Venv)的幅度变化的占空比(D)的方波。占空比指的是在方波的周期期间高电平部分与高电平部分的显示为百分比的比率。当将脉宽调制的开关控制信号施加至开关晶体管302的栅极时，接通/关断开关晶体管302，使得可以交替地执行DC电源(Vsupply)和电感器304之间的连接和断开。电感器304和电容器306可以操作为低通滤波器，所述低通滤波器用于对传输至负载电阻310之前的电感器电流进行滤波。可以将输出电压信号(VOUT)表示为与占空比(D)的大小和DC电源电压(Vsupply)的大小的乘积成正比。也就是说，输出电压信号(VOUT)对应于对包络信号(Venv)的幅度变化进行跟踪的包络调制的电源信号。
[0071]尽管图3的开关模式转换器300有效地产生了包络调制的电源信号，但是开关速度较慢，并且可能会产生开关噪声。开关噪声对应于开关晶体管302的开关操作的噪声。滤波可能不会完全地去除开关噪声，并且开关噪声可能不可避免地感应至RF功率放大器的RF输出信号(RFout)。开关噪声难以满足无线标准中要求的信噪比要求。开关模式转换器300可以通过由大尺寸开关晶体管表示的大尺寸栅极电容来减慢。为了产生和供应大电流，可能需要具有大尺寸栅极面积的晶体管。然而，大尺寸栅极面积可能引起较大的寄生电容(约100pF)，较大的寄生电容将开关晶体管402的开关速度限制为约5MHZ。为了跟踪精确的包络，需要比所要求的包络带宽大20至50倍的开关频率，并且多种信号具有IMHz或更大的信号包络带宽。
[0072]为了让ET功率放大器满足高效和宽带宽两者，可以考虑将开关模式转换器的高效率性能与线性放大器的高带宽和低噪声性能相结合。图4示出了ET功率放大器400的实施例。EF功率放大器400可以通过包络调制器402和RF功率放大器404来配置。包络调制器402可以通过线性放大器406、滞后比较器408和开关模式转换器410来配置。滞后比较器408可以基于由电流感测电阻414检测到的电流方向，将脉宽调制的开关控制信号提供给开关模式转换器410的开关晶体管412。可以通过线性放大器406将电流供应(源发)给RF功率放大器404或者减小(汇纳(sink))来自开关模式转换器410的电源过载电流来确定电流的方向。当开关模式转换410向RF功率放大器404的偏置输入端子405提供过量电流时，可以通过线性放大器406减小(汇纳)不被RF功率放大器404需要的过量电流。在RF功率放大器404需要的瞬态电流大于开关模式转换器410供应的瞬态开关电流的时间点，可以将RF功率放大器404需要的剩余电流通过线性放大器406供应给RF功率放大器404。
[0073]参考根据本公开实施例的开关模式转换器410的配置，开关模式转换器410可以包括P型的具有栅极、源极和漏极的金属氧化硅场效应晶体管(M0SFET)412、电感器417和二极管418W-MOSFET 412的栅极可以从滞后比较器408接收脉宽开关控制信号，源极可以与系统电源电压(Vsupply)相连，并且漏极可以与电感器417的第一输入端子和二极管418的阴极相连。电感器418的第二端子可以连接至RF功率放大器404的电源电压输入端。
[0074]此外，RF功率放大器404的电阻值比负载电阻值低得多的电流感测电阻414可以配置在线性放大器406的电流供应路径中。电流感测电阻414的端子可以连接至滞后比较器408的输入端，以便控制施加至开关模式转换器410的P-MOSFET 12的脉宽开关控制信号的值。
[0075]例如，当由包络调制器412供应至RF功率放大器404的瞬态电流大于RF功率放大器404所要求的电流时，可以在线性放大器406中吸收所述电流。当由包络调制器412供应至RF功率放大器404的瞬态电流小于RF功率放大器404所要求的电流时，线性放大器406可以补偿不够的电流。
[0076]在这种情况下，电流感测电阻414检测感测电流的方向，并且滞后比较器408可以通过在由包络调制器412供应至RF功率放大器404的瞬态电流大于RF功率放大器404所要求的电流时关断开关模式转换器410的P-MOSFET 412，来进行响应。当电感器417与电源电压(Vsupply)分离时，电感器417对充电的能量进行放电以便向RF功率放大器404供应电流。当向RF功率放大器404供应的电流稳定为RF功率放大器404所要求的电流时，电流方向反向以通过电流感测电阻414，并且开关模式转换器410再次将大多数电流供应至RF功率放大器404。
[0077]另外，当提供给RF功率放大器404的瞬态电流对于开关模式转换器410中的RF功率放大器的功率要求而言不足时，滞后比较器408可以通过改变P-MOSFET 412中的脉宽开关控制信号以允许接通P-MOSFET 412来进行响应。在满足RF功率放大器404的电流要求之前，可以通过线性放大器406供应的电流对由开关模式转换器410供应的电流进行补偿。
[0078]也就是说，通过线性放大器406对包络信号进行放大，并且可以根据输出电流方向来接通/关断开关模式转换器410的P-MOSFET 412的开关。另外，开关模式转换器410通过电感器417向负载供电，并且将负载端子电压(Vout)进行负反馈以将其反馈至线性放大器406的差分输入端。这里，原始包络信号和负载端子电压(Vout)之间的差用作误差，使得可以通过线性放大器406根据负反馈操作来补偿所述误差。
[0079]滞后比较器408向开关模式转换器410提供脉宽调制的控制信号，所述脉宽调制的控制信号是用于对开关模式转换器410进行开关的控制信号。另外在这种情况下，滞后比较器408可以根据开关模式转换器410的接通/关断来产生重复为高和低的开关噪声。
[0080]当开关噪声与如下面的图19所示的接收频带重叠时，噪声影响接收传导性，使得可能发生接收劣化。具体地，可以将辐射的噪声感应至天线。
[0081]在本公开的各种实施例中，控制器416可以向开关模式转换器410的开关频率施加偏移，使得在接收频带中不包括开关噪声。
[0082]可以通过调节产生开关信号的滞后比较器408的参数来改变开关频率。例如，通过如图8至图10所示改变滞后比较器408的第一参考电压700或者第二参考电压710并且控制脉宽和占空比来控制开关频率，通过如图11和图12所示在使用一个参考电压时的预定时间期间改变所述参考电压并且控制脉宽或占空比来控制开关频率，以及通过如图13至图16所示改变滞后比较器408的输入信号来在预定时间期间改变脉宽或占空比。例如，可以使用与输入端子相连的可变电阻单元415来改变滞后比较器408的输入信号。也就是说，如图24所示，将可变电阻单元415与电流感测电阻414相结合，并且分配输入电压，从而提供所述输入电压作为滞后比较器408的输入。
[0083]图4中的开关模式转换器410通过具有栅极、源极和漏极的P-MOSFET412、二极管和电感器来配置。然而在所述配置中，与P-MOSFET 412和二极管的操作相同的