射频传输器以及射频传输方法

摘要

一种射频传输器以及射频传输方法，其包含数字功率放大器以及偏压控制电路。该数字功率放大器用以至少接收射频输入信号、数字振幅控制字符信号以及至少一偏压来产生射频输出信号。该偏压控制电路耦接于该数字功率放大器，用以依据功率控制信号来调整该至少一偏压。本发明所提供的射频传输器以及射频传输方法可提升射频传输器的动态输出功率范围、功率效率以及系统性能。

权利要求

1.一种射频传输器，其特征在于，包含：

一数字功率放大器，用以至少接收一射频输入信号、一数字振幅控制字符信号以及至少一偏压来产生一射频输出信号；

以及

一偏压控制电路，耦接于该数字功率放大器，用以依据一功率控制信号来调整该至少一偏压；

其中，当偏压控制电路所产生的偏压的电压准位为第一电压准位时，该数字功率放大器的对应于误差向量振幅的最大输出功率为第一功率，该数字功率放大器的输出功率由该数字振幅控制字符信号来控制；当偏压控制电路所产生的偏压的电压准位为第二电压准位时，该数字功率放大器的对应于误差向量振幅的最大输出功率为第二功率，该数字功率放大器的输出功率由该数字振幅控制字符信号来控制。

2.如权利要求1所述的射频传输器，其特征在于，该射频输出信号的一电流成分是响应该至少一偏压来调整。

3.如权利要求1所述的射频传输器，其特征在于，该数字功率放大器包含至少一金属氧化物半导体晶体管，以及该至少一偏压供应至该至少一金属氧化物半导体晶体管的栅极。

4.如权利要求1所述的射频传输器，其特征在于，该数字功率放大器包含多个功率单元，以及该多个功率单元之中的至少一功率单元包含：一驱动级，用以接收该射频输入信号以及该数字振幅控制字符信号的一控制位来产生一驱动信号，其中该功率单元是依据该数字振幅控制字符信号的该控制位来选择性地开启；以及一输出级，耦接于该驱动级，用以接收该至少一偏压以及该驱动信号，并据此产生该射频输出信号的至少一部分。

5.如权利要求4所述的射频传输器，其特征在于，该输出级包含至少一金属氧化物半导体晶体管，以及该至少一偏压供应至该至少一金属氧化物半导体晶体管的栅极。

6.如权利要求1所述的射频传输器，其特征在于，另包含：

一通信协定电路，用以提供一目标功率信息；以及

一数字信号处理电路，耦接于该通信协定电路、该数字功率放大器以及该偏压控制电路，该数字信号处理电路用以接收该目标功率信息，以及依据该目标功率信息来产生该功率控制信号。

7.如权利要求6所述的射频传输器，其特征在于，该数字信号处理电路另用以依据该目标功率信息来产生该数字振幅控制字符信号。

8.如权利要求1所述的射频传输器，其特征在于，另包含：

一回送电路，耦接于该数字功率放大器，用来接收该射频输出信号以产生一回送信号；

以及

一数字信号处理电路，耦接于该回送电路、该数字功率放大器以及该偏压控制电路，该数字信号处理电路用以依据该回送信号来产生该功率控制信号。

9.如权利要求8所述的射频传输器，其特征在于，该数字信号处理电路另用以于不参照该回送信号的情形下产生该数字振幅控制字符信号。

10.如权利要求8所述的射频传输器，其特征在于，该数字功率放大器包含多个功率单元；每一功率单元是依据该数字振幅控制字符信号的一控制位来开启；以及当该数字信号处理电路正依据该回送信号产生该功率控制信号时，该数字振幅控制字符信号具有一固定位组合格式。

11.如权利要求8所述的射频传输器，其特征在于，该射频输出信号的一输出功率准位调整至一饱和功率准位。

12.如权利要求1所述的射频传输器，其特征在于，另包含：一信号产生电路，耦接于该数字功率放大器，用以依据该功率控制信号来调整该射频输入信号的一责任周期。

13.如权利要求1所述的射频传输器，其特征在于，该数字功率放大器另接收一供应电压，并依据该射频输入信号、该数字振幅控制字符信号、该至少一偏压以及该供应电压来产生该射频输出信号；以及该射频传输器另包含：一电源供应电路，耦接于该数字功率放大器，用以依据该功率控制信号来调整供应至该数字功率放大器的该供应电压。

14.一种射频传输方法，其特征在于，包含：

依据一功率控制信号来调整至少一偏压；以及

利用一数字功率放大器以至少依据一射频输入信号、一数字振幅控制字符信号以及该至少一偏压来产生一射频输出信号；

当所述偏压的电压准位为第一电压准位时，该数字功率放大器的对应于误差向量振幅的最大输出功率为第一功率，该数字功率放大器的输出功率由该数字振幅控制字符信号来控制；当所述偏压的电压准位为第二电压准位时，该数字功率放大器的对应于误差向量振幅的最大输出功率为第二功率，该数字功率放大器的输出功率由该数字振幅控制字符信号来控制。

15.如权利要求14所述的射频传输方法，其特征在于，该射频输出信号的一电流成分是响应该至少一偏压来调整。

16.如权利要求14所述的射频传输方法，其特征在于，该数字功率放大器包含至少一金属氧化物半导体晶体管，以及该至少一偏压供应至该至少一金属氧化物半导体晶体管的栅极。

17.如权利要求14所述的射频传输方法，其特征在于，该数字功率放大器包含多个功率单元，该多个功率单元之中的至少一功率单元包含一驱动级以及耦接于该驱动级的一输出级，以及利用该数字功率放大器以至少依据该射频输入信号、该数字振幅控制字符信号以及该至少一偏压来产生该射频输出信号的步骤包含：利用该驱动级来接收该射频输入信号以及该数字振幅控制字符信号的一控制位以产生一驱动信号，其中该功率单元是依据该数字振幅控制字符信号的该控制位来选择性地开启；以及利用该输出级来接收该至少一偏压以及该驱动信号，并据此产生该射频输出信号的至少一部分。

18.如权利要求17所述的射频传输方法，其特征在于，该输出级包含至少一金属氧化物半导体晶体管，以及该至少一偏压供应至该至少一金属氧化物半导体晶体管的栅极。

19.如权利要求14所述的射频传输方法，其特征在于，另包含：接收一目标功率信息；以及

通过执行一数字信号处理操作以依据该目标功率信息来产生该功率控制信号。

20.如权利要求19所述的射频传输方法，其特征在于，另包含：通过执行另一数字信号处理操作以依据该目标功率信息来产生该数字振幅控制字符信号。

21.如权利要求14所述的射频传输方法，其特征在于，另包含：接收该射频输出信号以产生一回送信号；以及

通过执行一数字信号处理操作以依据该回送信号来产生该功率控制信号。

22.如权利要求21所述的射频传输方法，其特征在于，另包含：通过执行另一数字信号处理操作以于不参照该回送信号的情形下产生该数字振幅控制字符信号。

23.如权利要求21所述的射频传输方法，其特征在于，该数字功率放大器包含多个功率单元；每一功率单元是依据该数字振幅控制字符信号的一控制位来开启；以及当通过执行该数字信号处理操作以依据该回送信号来产生该功率控制信号的步骤正在进行时，该数字振幅控制字符信号具有一固定位组合格式。

24.如权利要求21所述的射频传输方法，其特征在于，该射频输出信号的一输出功率准位调整至一饱和功率准位。

25.如权利要求14所述的射频传输方法，其特征在于，另包含：依据该功率控制信号来调整该射频输入信号的一责任周期。

26.如权利要求14所述的射频传输方法，其特征在于，另包含：依据该功率控制信号来调整供应至该数字功率放大器的一供应电压；以及利用该数字功率放大器以至少依据该射频输入信号、该数字振幅控制字符信号以及该至少一偏压来产生该射频输出信号的步骤包含：利用该数字功率放大器以至少依据该射频输入信号、该数字振幅控制字符信号、该至少一偏压以及该供应电压来产生该射频输出信号。

说明书

射频传输器以及射频传输方法

技术领域

[0001] 本发明是关于射频传输，尤指一种具有宽广功率范围的射频传输器及其射频传输方法。

背景技术

[0002] 由于数字无线电设计(digital radio design)具有许多优点(诸如降低电路尺寸与延长电池寿命)，一般会希望将模拟密集型设计(analog intensive designs)转换为数字密集型设计。举例来说，射频传输器(radio frequency transmitter，RF transmitter)可采用数字功率放大器(digital power amplifier，DPA)以提升功率效率，其中数字功率放大器可包含由振幅控制字符(amplitude control word，ACW)所控制的多个功率单元(power cell)，且数字功率放大器可采用数字方式来控制。

[0003] 然而，数字功率放大器的数字功率控制会使其动态功率范围受到限制。于高功率应用中，饱和功率(saturation power)会限制数字功率放大器的输出功率；于低功率应用中，则会产生量化误差(quantization error)。另外，数字功率放大器的功率效率会因为数字功率倒退(back-off)的缘故而降低，而数字功率倒退也会限制动态功率范围。再者，数字功率放大器的饱和功率也会因为工艺变异的缘故而改变，造成数字功率放大器性能的恶化。

[0004] 因此，需要一种创新的功率放大器来增加动态传输功率范围、提升功率效率以及减少工艺变异的影响。

发明内容

[0005] 有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种具有宽广功率范围的射频传输器及其相关的射频传输方法来解决上述问题。

[0006] 依据本发明的一实施例，其揭示一种射频传输器。该射频传输器包含一数字功率放大器以及一偏压控制电路。该数字功率放大器用以至少接收一射频输入信号、一数字振幅控制字符信号以及至少一偏压来产生一射频输出信号。该偏压控制电路耦接于该数字功率放大器，用以依据一功率控制信号来调整该至少一偏压。

[0007] 依据本发明的一实施例，其揭示一种射频传输方法。该射频传输方法包含下列步骤：依据一功率控制信号来调整至少一偏压；以及利用一数字功率放大器以依据至少一射频输入信号、一数字振幅控制字符信号以及该至少一偏压来产生一射频输出信号。

[0008] 本发明所提供的栅极偏压控制机制可提升射频传输器的动态输出功率范围、功率效率以及系统性能。另外，本发明所提供的栅极偏压控制机制可应用于饱和功率的调整/调节，进而减少/消弭工艺变异对传输性能的影响。

附图说明

[0009] 图1为本发明射频传输器的一实施例的功能方块示意图；

[0010] 图2为本发明射频传输器的一实施例的电路架构示意图；

[0011] 图3为图2所示的射频输出信号的同相成分的产生机制的一实施范例的示意图；

[0012] 图4为图3所示的同相功率单元的一实施范例的示意图；

[0013] 图5为图2所示的射频传输器于不同偏压下所对应的饱和功率与电流信号的直流成分的示意图；

[0014] 图6为图2所示的射频传输器于不同偏压下误差向量振幅与输出功率之间的关系图；

[0015] 图7为本发明射频传输器的另一实施例的电路架构示意图；

[0016] 图8为本发明射频传输器的另一实施例的功能方块示意图；

[0017] 图9为本发明射频传输器的另一实施例的功能方块示意图。

[0018] 符号说明：

[0019] 100、200、700、800、900          射频传输器

[0020] 110                             数字功率放大器

[0021] 120                             偏压控制电路

[0022] 204、704                         信号产生电路

[0023] 206                             分频电路

[0024] 212_1～212_N、IPA                同相功率单元

[0025] 216_1～216_N、QPA                正交功率单元

[0026] 230                             幅度与标志产生电路

[0027] 242、246                         相位选择器

[0028] 250、750                         匹配电路

[0029] 302                             电源供应电路

[0030] 414_1                           驱动级

[0031] 418_1                           输出级

[0032] 760                             负载

[0033] 770                             坐标旋转数字运算器

[0034] 780                             解码器

[0035] 790                             相加电路

[0036] 830                             通信协定电路

[0037] 840                             调变信号产生器

[0038] 850、950                         数字信号处理电路

[0039] 960                             回送电路

[0040] PA1～PAM                         功率单元

[0041] IP、IN、QP、QN                    连接端

[0042] RFC1、RFC2                       电感

[0043] NA1、NA2                         与非门

[0044] I1、I2                           反相器

[0045] M1～M4                          晶体管

[0046] MG1～MG4                         栅极

[0047] MD1～MD4                         漏极

[0048] MS1～MS4                         源极

具体实施方式

[0049] 在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域中具有通常知识者应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同样的元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区别元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区别的基准。在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。此外，“电连接”一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述一第一装置电连接于一第二装置，则代表该第一装置可直接连接于该第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地连接至该第二装置。

[0050] 为了增加动态传输功率范围，本发明所提供的射频传输器可通过控制数字功率放大器的偏压(bias voltage)(例如，金属氧化物半导体晶体管(metal-oxide-semiconductor transistor，MOS transistor)的栅极电压)、数字功率放大器的射频输入信号的责任周期(duty cycle)及/或供应至数字功率放大器的供应电压，来控制/调整数字功率放大器的输出功率(或功率控制范围)。另外，可通过控制数字功率放大器的偏压来调整(或校准)数字功率放大器的饱和功率，进而减少/消弭工艺变异对传输性能的影响。

[0051] 请参阅图1，其为本发明射频传输器的一实施例的功能方块示意图。于此实施例中，射频传输器100包含(但不限于)一数字功率放大器110以及一偏压控制电路(bias control circuit)120。偏压控制电路120耦接于数字功率放大器110，用以依据一功率控制信号SPC来提供一偏压VB予数字功率放大器110。数字功率放大器110用以接收一射频输入信号RIN(由一信号产生电路所产生；未绘示于图1中)、一数字振幅控制字符信号ACW以及偏压VB，来产生一射频输出信号ROUT。偏压控制电路120另可依据功率控制信号SPC来调整偏压VB，其中数字功率放大器110的输出功率(或功率控制范围)可依据偏压VB的电压准位来调整。举例来说(但本发明不限于此)，功率控制信号SPC可以是一指令信号(command signal)。

[0052] 值得注意的是，偏压控制电路120所产生的偏压VB可供应至数字功率放大器110之中的一电压端，其中该电压端的电压变动几乎不会影响(或窄化)数字功率放大器110的动态功率范围。也就是说，调整偏压VB可增加数字功率放大器110的功率控制范围而不会影响数字功率放大器110的动态功率范围。举例来说(但本发明不限于此)，偏压控制电路120所产生的偏压VB可供应予数字功率放大器110之中的至少一金属氧化物半导体晶体管的栅极(未绘示于图1中)，因此，偏压控制电路120便可通过调整偏压VB(亦即，栅极偏压)来调整射频输出信号ROUT的电流成分(例如，该至少一金属氧化物半导体晶体管的漏极-源极电流(drain-to-source current)或源极-漏极电流(source-to-drain current))，进而调整射频输出信号ROUT的一输出功率。另外，也可依据射频输入信号RIN的一责任周期来调整射频输出信号ROUT的输出功率。当射频输入信号RIN的该责任周期依据功率控制信号SPC来调整时，可进一步增加功率控制范围。数字功率放大器110的一供应电压(supply voltage)(由一电源供应电路所产生；未绘示于图1中)也可依据功率控制信号SPC来调整，致使射频输出信号ROUT的直流(direct current，DC)成分也可随之调整。再者，数字功率放大器110另可参照数字振幅控制字符信号ACW来调整射频输出信号ROUT的该输出功率。简言之，数字功率放大器110可具有较宽广的动态功率范围。

[0053] 为了进一步理解本发明的技术特征，以下先以基于正交同相的数字功率放大器(in-phase and quadrature DPA，IQ-based DPA)的实施范例来说明本发明所提供的功率控制机制的操作细节，然而，熟习技艺者应可了解本发明所提供的功率控制机制也可应用于其他类型的数字功率放大器。请参阅图2，其为本发明射频传输器的一实施例的电路架构示意图。由图2可知，射频传输器200可包含图1所示的偏压控制电路120、一信号产生电路204、一分频电路(divider circuit)206、多个同相功率单元(in-phase power cell)212_1～212_N(标示为“IPA”、多个正交功率单元(quadrature power cell)216_1～216_N(标示为“QPA”)、一幅度与标志产生电路(magnitude and sign generation circuit)230、多个相位选择器242与246以及一匹配电路250。分频电路206、多个同相功率单元212_1～212_N、多个正交功率单元216_1～216_N、幅度与标志产生电路230、多个相位选择器242与246以及匹配电路250可用来实施出图1所示的数字功率放大器110，其中多个同相功率单元212_1～
212_N以及多个正交功率单元216_1～216_N可视为基于正交同相的数字功率放大器的核心电路(core circuit)。

[0054] 于此实施例中，幅度与标志产生电路230可依据一数字振幅控制字符信号(digital amplitude control word signal)(亦即，一同相控制字符(in-phase control word)IDPA_W以及一正交控制字符(quadrature control word)QDPA_W)来产生一振幅控制字符(magnitude control word)IW_M(亦即，同相控制字符IDPA_W的幅度成分)、一标志信号(sign signal)IW_S(亦即，同相控制字符IDPA_W的标志成分)、一振幅控制字符QW_M(亦即，正交控制字符QDPA_W的幅度成分)以及一标志信号QW_S(亦即，正交控制字符QDPA_W的标志成分)。信号产生电路204可产生一射频输入信号(亦即，一载波频率信号(carrier frequency signal)LO)至分频电路206，而分频电路206可依据载波频率信号LO来产生多个载波频率信号LO_I与LO_Q。相位选择器242可依据载波频率信号LO_I与标志信号IW_S来产生多个载波频率信号LO_I+与LO_I-，而相位选择器246可依据载波频率信号LO_Q与标志信号QW_S来产生多个载波频率信号LO_Q+与LO_Q-。

[0055] 接下来，多个同相功率单元212_1～212_N便可依据偏压VB、振幅控制字符IW_M以及多个载波频率信号LO_I+与LO_I-来产生一信号输出(亦即，射频输出信号ROUT的同相成分)，其中每一同相功率单元均可依据振幅控制字符IW_M之中相对应的一个控制位来选择性地使能/开启，换言之，每一同相功率单元可操作为一切换模式放大器(switching mode power amplifier)，而振幅控制字符IW_M可用来控制多个控制同相功率单元212_1～212_N之中使能/开启的同相功率单元的个数。相似地，多个正交功率单元216_1～216_N可依据偏压VB、振幅控制字符QW_M以及多个载波频率信号LO_Q+与LO_Q-来产生另一信号输出(亦即，射频输出信号ROUT的正交成分)，其中每一正交功率单元均可依据振幅控制字符QW_M之中相对应的一个控制位来选择性地使能/开启。匹配电路250经由多个连接端IP与IN耦接至多个同相功率单元212_1～212_N，以及经由多个连接端QP与QN耦接至多个正交功率单元216_1～216_N。因此，匹配电路250便可依据多个同相功率单元212_1～212_N与多个正交功率单元216_1～216_N所产生的信号输出来产生射频输出信号ROUT。由于多个同相功率单元212_1～212_N与多个正交功率单元216_1～216_N具有相同/相似的信号产生机制，故以下以射频输出信号ROUT的同相成分(亦即，多个同相功率单元212_1～212_N的输出)的产生机制来作为范例说明。

[0056] 请连同图2来参阅图3。图3为图2所示的射频输出信号ROUT的同相成分的产生机制的一实施范例的示意图。于此实施范例中，射频传输器200另可包含一电源供应电路302，其可用来产生一供应电压VDD，而供应电压VDD则可经由多个电感RFC1与RFC2来将供应予多个同相功率单元212_1～212_N。多个同相功率单元212_1～212_N可分别依据振幅控制字符IW_M的多个控制位AM1～AMN来选择性地使能/开启，而所使能/开启的同相功率单元便可依据所接收的偏压VB以及多个载波频率信号LO_I+与LO_I-来产生多个电流信号IOUT+与IOUT-(例如，一差动信号对)，其中偏压VB可用来调整电流信号IOUT+/IOUT-的大小(例如，电流信号IOUT+/IOUT-的直流成分)，以及电感L可用于提升信号品质。接下来，匹配电路250便可依据多个电流信号IOUT+与IOUT-来产生射频输出信号ROUT(亦即，可将电流信号IOUT+/IOUT-视为射频输出信号ROUT的电流成分)。简言之，除了利用多个控制位AM1～AMN来控制同相功率单元开启的个数，射频传输器200另可依据偏压VB来调整所开启的同相功率单元所产生的电流信号，以调整多个电流信号IOUT+与IOUT-。

[0057] 值得注意的是，于此实施例中，信号产生电路204(图2所示的载波频率信号LO)另可依据功率控制信号SPC来调整责任周期。如此一来，便可调整多个载波频率信号LO_I+与LO_I-的责任周期，进而以调整多个电流信号IOUT+与IOUT-。相似地，图2所示的多个载波频率信号LO_Q+与LO_Q-的责任周期也可依据功率控制信号SPC来调整，进而调整所开启的正交功率单元所产生的电流信号。另外，电源供应电路302还可依据功率控制信号SPC来调整供应电压VDD，进而调整多个电流信号IOUT+与IOUT-的直流成分。据此，射频传输器200(或是图2所示的数字功率放大器)的动态输出功率范围便可随之增加。

[0058] 于图3所示的实施范例中，每一同相功率单元可具有相同/相似的电路架构。为了简洁起见，以下以同相功率单元212_1来作为范例说明。请连同图3来参阅图4。图4为图3所示的同相功率单元212_1的一实施范例的示意图。于此实施范例中，同相功率单元212_1可包含一驱动级(driver stage)414_1以及一输出级418_1。驱动级414_1可用来接收一射频输入信号(亦即，多个载波频率信号LO_I+与LO_I-)以及一控制位AM1来产生一驱动信号(亦即，多个栅极驱动信号SD+与SD-)。输出级418_1耦接于驱动级414_1。输出级418_1可用来接收偏压VB与该驱动信号，并据此产生射频输出信号ROUT的至少一部分(亦即，多个电流信号IOUT1+与IOUT1-)。值得注意的是，由于偏压VB可供应给同相功率单元的输出级(或放大级)，因此，偏压VB的电压变动可调整同相功率单元的输出信号而几乎不会影响其功率输出范围。

[0059] 实施上，图3所示的同相功率单元212_1可采用D类功率放大器(class-D power amplifier，class-D PA)(例如，图4所示的切换模式放大器)的架构以提升功率效益。另外，输出级418_1可包含至少一金属氧化物半导体晶体管，以及偏压VB可供应至该至少一金属氧化物半导体晶体管的栅极以调整一输出信号。举例来说，驱动级414_1可包含多个与非门(NAND gate)NA1与NA2以及多个反相器I1与I2。载波频率信号LO_I+与控制位AM1输入至与非门NA1，与非门NA1的输出输入至反相器I1，以及栅极驱动信号SD+自反相器I1输出。因此，当控制位AM1具有一特定逻辑值(例如，逻辑“1”)以使能/开启同相功率单元212_1时，载波频率信号LO_I+便可自反相器I1输出并作为栅极驱动信号SD+。相似地，载波频率信号LO_I-与控制位AM1输入至与非门NA2，与非门NA2的输出输入至反相器I2，以及栅极驱动信号SD-是来自反相器I2。当控制位AM1为一特定逻辑值(例如，逻辑“1”)时，载波频率信号LO_I-便可自反相器I2输出并作为栅极驱动信号SD-。

[0060] 输出级418_1可包含多个晶体管M1～M4。晶体管M1的栅极MG1与晶体管M3的栅极MG3均耦接于偏压VB；晶体管M1的漏极MD1与晶体管M3的漏极MD3可分别用来接收电流信号IOUT1+与电流信号IOUT1-；晶体管M1的源极MS1与晶体管M3的源极MS3分别耦接于晶体管M2的漏极MD2与晶体管M4的漏极MD4；晶体管M2的栅极MG2与晶体管M4的栅极MG4可分别用来接收栅极驱动信号SD+与驱动信号SD-；以及晶体管M2的源极MS2与晶体管M4的源极MS4可耦接于接地端。由图4可知，电流信号IOUT1+与电流信号IOUT1-可响应输出级418_1的级联(cascade)晶体管的栅极偏压来改变。举例来说，在同相功率单元212_1依据控制位AM1来开启的情形下，当偏压控制电路120依据功率控制信号SPC来调整/控制偏压VB时，电流信号IOUT1+/IOUT1-的直流成分可随之改变，进而调整射频输出信号ROUT的输出功率。

[0061] 请连同图2来参阅图5与图6。图5为图2所示的射频传输器200于不同偏压下所对应的饱和功率与电流信号IOUT+/IOUT-的直流成分的示意图，而图6为图2所示的射频传输器200于不同偏压下误差向量振幅(error vector magnitude，EVM)与输出功率(亦即，射频输出信号ROUT的输出功率)之间的关系图。由图5可知，在同相控制字符IDPA_W与正交控制字符QDPA_W保持固定的情形下，偏压控制电路120可依据功率控制信号SPC来调整偏压VB(例如，图4所示的金属氧化物半导体晶体管M1/M3的栅极偏压)的电压准位，进而改变电流信号IOUT+/IOUT-的直流成分IDC、调整饱和功率PSAT的功率准位。由图6可知，当偏压控制电路120所产生的偏压VB的电压准位为一电压准位VG1时，射频传输器200的最大输出功率(对应于误差向量振幅E0)为功率PMAX1；当偏压控制电路120所产生的偏压VB的电压准位为一电压准位VG2时，射频传输器200的最大输出功率(对应于误差向量振幅E0)为功率PMAX2。

[0062] 更具体地说，当射频传输器200操作于一特定偏压准位(例如，电压准位VG1)且信号产生电路204产生具有一特定责任周期的载波频率信号LO时，射频传输器200的输出功率主要可由数字功率控制机制来控制(亦即，调整数字振幅控制字符信号)，以及射频传输器200的动态输出功率范围为输出功率范围RPW(其可能会因为数字功率倒退的缘故而显得狭窄)。当偏压控制电路120依据功率控制信号SPC来控制偏压VB时(例如，将金属氧化物半导体晶体管M1/M3的栅极电压自电压准位VG1调降为电压准位VG2)，射频传输器200便可具有较为宽广的动态输出功率范围(例如，自输出功率范围RPW拓宽为输出功率范围RPW-’)。也就是说，图2所示的数字功率放大器的输出功率可通过偏压VB及数字振幅控制字符信号的至少其一来调整，进而增加图2所示的数字功率放大器的功率控制范围，且等效上拓宽了射频传输器
200(或基于同相正交的数字功率放大器)的动态输出功率范围。简言之，射频传输器200(或基于同相正交的数字功率放大器)的动态输出功率范围可视为偏压VB于不同的偏压准位下所对应的输出功率范围的联集。

[0063] 值得注意的是，除了利用偏压来控制饱和功率PSAT的功率准位之外，射频传输器200也通过调整载波频率信号LO的责任周期或图3所示的供应电压VDD来控制饱和功率PSAT，以进一步拓宽功率控制范围与动态输出功率范围。

[0064] 请注意，以上仅供之需，并非用来作为本发明的限制。于一实施范例中，图1所示的偏压控制电路120也可依据功率控制信号SPC-来产生多个偏压予数字功率放大器110。举例来说，图2所示的偏压控制电路120可产生多个偏压予多个同相功率单元212_1～212_N及/或多个正交功率单元216_1～216_N，因此，每一同相功率单元(或每一正交功率单元)均可依据相对应的一偏压来调整相对应的一输出信号(例如，电流信号)。于另一实施范例中，图2所示的多个同相功率单元212_1～212_N的电路架构可彼此不同，及/或多个正交功率单元
216_1～216_N的电路架构可彼此不同。于又一实施范例中，图4所示的驱动级414_1及/或输出级418_1也可以采用其他拓扑的电路来实施。于再一实施范例中，图2所示的每一同相功率单元及/或每一正交功率单元也可采用其他类型的放大电路(例如，E类放大器(class-E amplifier)或反F类放大器(inverse class-F amplifier))来实施。

[0065] 另外，本发明所提供的功率调整机制也可应用于极坐标数字功率放大器(polar-based DPA)的架构。请参阅图7，其为本发明射频传输器的另一实施例的电路架构示意图。射频传输器700可包含图1所示的偏压控制电路120、一信号产生电路704、多个功率单元(power cell)PA1～PAM、一匹配电路750、一坐标旋转数字运算器(coordinate rotation digital computer，CORDIC)770、一解码器780以及一相加电路790，其中多个功率单元PA1～PAM、解码器780以及相加电路790可用来实施出极坐标数字功率放大器的核心电路。坐标旋转数字运算器770可依据一同相输入信号I与一正交输入信号Q来产生一数字振幅调变信号(digital amplitude modulated signal)AM(具有N个控制位)以及一数字相位调变信号(digital phase modulated signal)PMS。解码电路780可依据数字振幅调变信号AM来产生M个控制信号AM1～AMM，其中每一功率单元可依据相对应的一控制信号来选择性地使能/开启，且M＝2N-1。信号产生电路704可产生一载波频率信号PM(亦即，一相位调变信号)至每一功率单元。接下来，每一开启的功率单元便可依据载波频率信号PM与偏压VB来产生相对应的一输出信号，而相加电路790则可依据所开启的功率单元的输出信号来产生一相加后的输出信号SOUT。匹配电路750便可依据相加后的输出信号SOUT来产生一射频输出信号ROUT至一负载760。

[0066] 于一实施范例中，偏压控制电路120也可依据功率控制信号SPC来产生多个偏压至多个功率单元PA1～PAM，因此，每一功率单元均可依据相对应的一偏压来调整其输出信号。由于熟悉极坐标数字功率放大器的操作原理的技术人员在阅读图1～图6的相关说明之后，应可了解射频传输器700拓展动态输出功率范围的操作细节，故进一步的说明在此便不再赘述。

[0067] 请参阅图8，其为本发明射频传输器的另一实施例的功能方块示意图。于此实施例中，射频传输器800可经由一通信协定(communication protocol)来被告知是否需调整其输出功率，进而提升传输系统的性能。射频传输器800可包含图1所示的数字功率放大器110与偏压控制电路120、一通信协定电路830、一调变信号产生器(modulation signal generator)840以及一数字信号处理电路(digital signal processing circuit)850。通信协定电路830可依据来自于一通信网络(未绘示于图8中)的一外部信息INF来提供一目标功率信息(target power information)PT以及一调变控制信号ST(例如，夹带信号调变类型的信息)。调变信号产生器840耦接于通信协定电路830，并可依据调变控制信号ST来产生一调变信号SIN。数字信号处理电路850耦接于调变信号产生器840、通信协定电路830、数字功率放大器110以及偏压控制电路120，并可用来接收目标功率信息PT以及调变信号SIN。数字信号处理电路850另可依据目标功率信息PT来产生功率控制信号SPC(例如，一指令信号或一数字基频(baseband)信号)、产生数字振幅控制字符信号ACW，以及依据调变信号SIN来产生射频输入信号RIN。更具体地说，射频输入信号RIN可响应不同的通信标准来产生。接下来，数字功率放大器110便可依据控制偏压电路120所产生的偏压VB、射频输入信号RIN与数字振幅控制字符信号ACW来产生射频输出信号ROUT。

[0068] 举例来说，当外部信息INF指示出射频传输器800的输出功率过高而造成传输干扰时，通信协定电路830可产生目标功率信息PT，其指示出响应外部信息INF所更新的一目标功率。数字信号处理电路850便可依据目标功率信息PT来产生功率控制信号SPC，以及通过控制偏压VB来将射频输出信号ROUT的输出功率准位调整为该目标功率的功率准位。另外，数字信号处理电路850另可依据目标功率信息PT来产生数字振幅控制字符信号ACW，而通过控制数字功率放大器110之中所开启的功率单元(例如，图2所示的同相功率单元/正交功率单元)的个数来将射频输出信号ROUT的输出功率调整为该目标功率的功率准位。换言之，数字信号处理电路850可依据目标功率信息PT来控制偏压VB与数字振幅控制字符信号ACW，以调整射频输出信号ROUT的输出功率。于一设计变化中，数字信号处理电路850也可依据功率控制信号SPC来调整射频输入信号RIN的责任周期(例如，图2所示的信号产生电路204/图7所示的信号产生电路704可实施于数字信号处理电路850之中)。于另一设计变化中，射频传输器800另可包含图3所示的电源供应电路302，其中电源供应电路302可依据功率控制信号SPC来调整供应至数字功率放大器110的供应电压VDD，以调整射频输出信号ROUT的输出功率准位。
请注意，数字信号处理电路850可以在不对数字振幅控制字符信号ACW、射频输入信号RIN的责任周期以及供应电压VDD进行调整的情形下，依据功率控制信号SPC来仅对偏压VB进行控制，以调整射频输出信号ROUT的输出功率。

[0069] 本发明所提供的偏压控制的概念也可应用于调整(或校准)饱和功率，以消弭/降低工艺变异对传输性能的影响。请参阅图9，其为本发明射频传输器的另一实施例的功能方块示意图。射频传输器900可包含图1所示的数字功率放大器110与偏压控制电路120、一数字信号处理电路950以及一回送电路(loopback circuit)960。数字信号处理电路950耦接于回送电路960、数字功率放大器110以及偏压控制电路120，并可用来产生射频输入信号RIN与数字振幅控制字符信号ACW至数字功率放大器110。数字信号处理电路950另可依据回送信号SL来产生功率控制信号SPC至偏压控制电路120。回送电路960则是耦接于数字功率放大器110，并可用来接收数字功率放大器110所产生的射频输出信号ROUT以产生回送信号SL。

[0070] 在射频传输器900操作于调整/校准射频输出信号ROUT的饱和功率的情形下，数字功率放大器110可操作于一预定数字功率控制下，其中该预定数字功率控制对应于一预定饱和功率的控制设定。举例来说，数字功率放大器110可采用具有图2所示的多个功率单元的电路架构，其中每一功率单元可依据数字振幅控制字符信号ACW相对应的一控制位来选择性地开启。另外，数字振幅控制字符信号ACW可具有一特定位组合格式(bit pattern)以开启一特定数量的功率单元(例如，图2所示的多个控制位AM1～AMN均具有一特定逻辑值以开启图2所示的同相功率单元212_1～212_N)，而该特定位组合格式可视为该预定数字功率控制。也就是说，数字信号处理电路950可于不参照回送信号SL的情形下产生数字振幅控制字符信号ACW。

[0071] 接下来，回送电路960便可依据射频输出信号ROUT来产生回送信号SL至数字信号处理电路950，其中回送信号SL可夹带射频输出信号ROUT的输出功率的信息，因此，数字信号处理电路950便可依据回送信号SL来判断射频输出信号ROUT的一输出功率准位是否等于对应该预定饱和功率的一饱和功率准位。于一实施范例中，当判断出该输出功率准位小于该饱和功率准位时，数字信号处理电路950可控制功率控制信号SPC来调整(例如，增加)偏压VB，直到输出功率准位大致等于该预设饱和功率的功率准位为止。也就是说，于功率调整/校准的期间，当数字信号处理电路950正依据回送信号SL来产生功率控制信号SPC时，数字振幅控制字符信号ACW可具有一固定位组合格式。

[0072] 于一设计变化中，在饱和功率调整/校准的期间，数字信号处理电路950另可依据功率控制信号SPC来调整数频输入信号RIN的责任周期(例如，图2所示的信号产生电路204/图7所示的信号产生电路704可实施于数字信号处理电路950之中)。于另一设计变化中，射频传输器900另可包含图3所示的电源供应电路302，其中电源供应电路302可于饱和功率调整/校准的期间，依据功率控制信号SPC来调整供应至数字功率放大器110的供应电压VDD。

[0073] 请注意，以上仅供说明之需，并非用来作为本发明的限制。举例来说，只要数字振幅控制字符信号ACW可开启一特定数量的功率单元，数字振幅控制字符信号ACW的位组合格式可以不用保持固定。另外，射频传输器900的功率调整/校准机制并不限于饱和功率的调整/校准。于一实施范例中，功率调整机制也可用来对其他目标功率进行调整(亦即，上述预定数字功率控制可作相对应的调整)。再者，上述的功率调整机制也可应用于其他型式的放大器架构(例如，图7所示的放大器架构)。

[0074] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。