CN101252629A - 供电装置、信号输出设备和供电方法 - Google Patents

供电装置、信号输出设备和供电方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了供电装置、信号输出设备和供电方法。即使在向输出高频信号的输出装置提供电源的情况下，该供电装置也能够适当地减少损耗。该信号输出设备能适当地减少损耗。该供电方法能够适当地减少损耗。该供电装置具有：供电部，其用于向被提供有电源电压并输出输出信号的输出装置提供电源电压；以及电压控制部，其用于控制供电部，从而电源电压遵循来自输出装置的输出信号的包络线。

Description

供电装置、信号输出设备和供电方法
技术领域
本发明涉及：一种供电装置，用于向输出装置提供电源电压；一种信号输出设备，用于输出信号；以及一种供电方法，用于提供电源电压。
背景技术
常规的向放大器或信号生成器提供电源电压的供电装置是已知的。被提供来自供电装置的电源电压的放大器或信号生成器是供电装置的负载，在这个意义上，放大器或信号生成器称为负载装置。放大器或信号生成器输出信号，在这个意义上，它们也是输出装置。
负载装置中的损耗与向该负载装置提供的电源电压与从该负载装置输出的信号电压之间的差成比例。有鉴于此，已提出了一种根据信号电压控制电源电压来减少损耗的技术。例如，日本特开第2001-69241号公报披露了一种发出振铃信号的振铃信号发送装置。该振铃信号发送装置中包括的供电装置沿与振铃信号的振幅同步的曲线，改变向放大振铃信号的放大器电路提供的电源电压，来减少放大器电路中的损耗。
然而，例如在通信设备等中，负载装置输出的信号的频率很高。因此可以预知，如果将所提出的常规技术直接应用到内部电源，那么在将电源电压与信号同步方面将产生困难，并且认为不能获得适当的减少损耗的效果。
发明内容
考虑以上情况作出了本发明，本发明具有以下目标：提供一种即使在向输出高频信号的输出装置提供电力的情况下也能够适当地减少损耗的供电装置；一种适当地减少损耗的信号输出设备；以及一种能够适当地减少损耗的供电方法。
根据本发明的实现以上目标的供电装置包括：供电部，其用于向被提供电源电压并输出输出信号的输出装置提供电源电压；以及电压控制部，其用于控制供电部，使电源电压遵循来自输出装置的输出信号的包络线。
在根据本发明的供电装置中，电源电压遵循来自输出装置的输出信号的包络线。与该遵循的程度对应，减少了电源电压与输出信号之间的电压差，因此减少了损耗。此外，在通信设备等中，即使输出信号是高频信号，输出信号的包络线的频率也足够低，电源电压可以遵循包络线，因此获得了适当的损耗减少效果。
优选地，根据本发明的供电装置具有如下形式“其中输出装置接收输入信号并输出强度根据输入信号的信号强度的输出信号，以及
其中电压控制部根据输出装置接收的输入信号，控制电源电压，因此使电源电压遵循输出信号的包络线”。
例如，在输出装置为诸如输出强度根据输入信号的信号强度的输出信号的放大器的情况下，可以从输入信号预知输出信号，因此，可以根据输入信号获得输出信号的包络线。使电源电压遵循根据输入信号获得的包络线。以此方式，与使电源电压直接遵循输出信号的包络线的情况相比较，产生了时间裕量，因此提高了遵循性能并提高了损耗减少的效果。
并且优选地，根据本发明的供电装置具有如下形式“其中供电部包括：
恒定电压生成部，其用于生成恒定电压；以及
断续部，其用于接收脉冲信号，并根据脉冲信号的开关状态对恒定电压生成部生成的恒定电压进行开关，以将恒定电压转换为电源电压，以及
其中电压控制部生成开/关率根据输出信号的包络线而变化的脉冲信号，并将具有该开/关率的脉冲信号输入到供电部中的断续部”。
在该优选形式中的供电装置中，脉冲宽度调制(PWM)控制或脉冲频率调制(PFM)控制对电源电压进行控制。因此，实现了稳定的高精度电压控制，结果，使得电源电压对包络线的遵循更适当，并提高了损耗减少的效果。
根据本发明的实现以上目标的信号输出设备包括：信号输出部，其被提供电源电压并输出输出信号；供电部，其用于向信号输出部提供电源电压；以及电压控制部，其用于控制供电部使电源电压遵循来自信号输出部的输出信号的包络线。
在根据本发明的信号输出设备中，电源电压遵循来自信号输出部的输出信号的包络线，因此，减少了电源电压与输出信号之间的电压差，因此如上所述减少了损耗。
优选地，根据本发明的信号输出设备具有如下形式“其中信号输出部接收输入信号，并输出强度根据输入信号的信号强度而变化的输出信号，以及
其中电压控制部根据信号输出部接收的输入信号，控制电源电压，因此使电源电压遵循输出信号的包络线”。
使电源电压遵循根据输入信号获得的包络线。以此方式，与使电源电压直接遵循输出信号的包络线的情况相比较，产生了时间裕量，因此提高了遵循性能并提高了损耗减少的效果。
并且优选地，根据本发明的信号输出设备具有如下形式“其中供电部包括：
恒定电压生成部，其用于生成恒定电压；以及
断续部，其用于接收脉冲信号，并根据脉冲信号的开关状态对恒定电压生成部生成的恒定电压进行开关，以将恒定电压转换为电源电压，以及
其中电压控制部生成开/关率随输出信号的包络线改变的脉冲信号，并将具有该开/关率的脉冲信号输入到供电部中的断续部”。
在该优选形式中的信号输出设备中，PWM控制或PFM控制对电源电压进行控制。因此实现了稳定的高度精确的电压控制。结果，使得电源电压对包络线的遵循更适当，并且提高了损耗减少效果。
根据本发明的实现以上目标的供电方法包括以下步骤：包络线获得步骤，其用于直接或间接地获得输出装置的包络线，该输出装置被提供电源电压并输出输出信号；以及供电步骤，其用于向输出装置提供遵循包络线获得步骤中获得的包络线的电源电压。
根据本发明的供电方法，电源电压遵循来自输出装置的输出信号的包络线，因此，减少了电源电压与输出信号之间的电压差，因此如上所述减少了损耗。
优选地，根据本发明的供电方法具有如下形式“其中输出装置接收输入信号并输出强度随输入信号的信号强度变化的输出信号，以及
其中包络线获得步骤是通过获得输出装置接收的输入信号的包络线来间接获得输出信号的包络线的步骤”。
例如，在例如输出强度根据输入信号的信号强度改变的输出信号的放大器的输出装置的情况下，可以从输入信号预知输出信号，因此，可以根据输入信号获得输出信号的包络线。使电源电压遵循根据输入信号获得的包络线。以此方式，与使电源电压直接遵循输出信号的包络线相比较，产生了时间裕量，因此提高了遵循性能并提高了损耗减少的效果。
因此，根据本发明，可适当地减少损耗。
附图说明
图1是表示与本发明的信号输出设备的实施方式对应的通信设备的图；以及
图2是通信信号和电源电压的图。
具体实施方式
参照附图描述本发明的实施方式。
图1是示出了与根据本发明的信号输出设备的实施方式对应的通信设备的图。
图1概述了用作便携式电话***中的基站的通信设备100。通信设备100具有：发送信号生成器10，该发送信号生成器10被输入有表示将被发送的数据的内容的数字发送数据，并生成表示将被发送的数据的内容的模拟发送信号；放大器20，用于放大所述发送信号并输出放大后的通信信号；天线30，该天线30被输入所述通信信号，并发射电波；恒定电压电源50；电压转换器40，用于通过所谓PWM对恒定电压电源50的电压进行转换，并向放大器20提供转换的电压；低通滤波器60；AD转换器70和脉冲生成电路80。
这里，放大器20与根据本发明的输出装置的实施例和根据本发明的信号输出部的实施例对应。恒定电压电源50与根据本发明的恒定电压生成部的实施例对应。电压转换器40与根据本发明的断续部(choppersection)的实施例对应。恒定电压电源50和电压转换器40构成了根据本发明的供电部的实施例。低通滤波器60、AD转换器70和脉冲生成电路80构成了根据本发明的电压控制部的实施例。进一步，恒定电压电源50、电压转换器40、低通滤波器60、AD转换器70以及脉冲生成电路80构成了根据本发明的供电装置的实施方式。
为了方便描述，图1中示出的放大器20和电压转换器40的电路配置不表示放大器20和电压转换器40的实际配置，而是表示极度简化的原理等价电路的配置。
在常规通信设备中，向放大器20提供额定电压。然而，向放大器20提供的提供电压与从放大器20输出的通信信号的电压之间的差是放大器20中的损耗。因此，在本发明中的通信设备100中，为了减少功率损耗的目的，并入了通过使提供给放大器20的电压遵循从放大器20输出的通信信号，将向放大器20提供的电压设定为微高于该通信信号的电压的提供电压的机制。然而，在通信设备100中，没有使用放大器20的输出本身，而是使用输入到放大器20的发送信号，来使提供的电压遵循该输出，从而获得用于遵循来自放大器20的输出的时间裕量。在本实施方式中，发送信号和通信信号的基频大约是2GHz，根据发送数据的内容，包络线大约在20MHz改变。然而，很难调整2GHz的提供的电压，因此，提供了用于使提供电压遵循通信信号的包络线的机制。以下描述该机制。
将发送信号生成器10生成的发送信号输入到放大器20，并且输入到低通滤波器60。将几十MHz的滤波器用作低通滤波器60。通过低通滤波器60提取发送信号的包络线。由2GHz的AD转换器70对提取的包络线进行采样，将采样信号发送到脉冲生成电路80。脉冲生成电路80是用于通过PWM控制生成用于对电源电压进行控制的脉冲信号以及向电压转换器40输入脉冲信号的电路。该电路通过2GHz的基频的开关控制，生成恒定频率的脉冲信号。即，定义一套预定数目的基本脉冲；将该套基本脉冲之前的区域假定为“开”，而将该套基本脉冲之后的区域假定为“关”；然后将“开”与“关”之间的边界的位置调整为AD转换器70采样的包络线的位置，由此调整脉冲信号的脉冲宽度。由于脉冲信号的频率恒定，因此通过调整上述脉冲宽度，对脉冲信号的占空比(即，开/关率)进行调整。因为知道放大器20的放大特征，所以如果知道向放大器20输入的发送信号的包络线的大小，则可以获得从放大器20输出的通信信号的包络线的大小。并且，可以提前确定脉冲信号的占空比，从而电源电压微高于通信信号的包络线。在脉冲生成电路80中，根据上述已知关系，在相关表中提前设定针对从AD转换器70获得的包络线的大小的脉冲宽度；通过使用相关表，根据发送信号的包络线，高速获得脉冲信号的脉冲宽度，生成具有这样确定出的脉冲宽度的脉冲信号。向电压转换器40输入以此方式生成的脉冲信号。
在电压转换器40中，两个半导体开关41和42根据处于彼此反相关系的脉冲信号，进行开关操作。恒定电压电源50连接到电压转换器40。恒定电压电源50是被设计为稳定输出电压的电源。从恒定电压电源50向电压转换器40提供稳定电压。通过半导体开关41和42的开关操作，将该稳定电压转换为根据脉冲信号的占空比的电压，并从电压转换器40输出转换的电压。在进行这样的开关操作的电路中，一般进行输出的反馈控制，以稳定输出。然而，在本实施方式中，因为向电压转换器40提供的电压是来自恒定电压电源50的稳定电压，所以省略了反馈。结果，来自电压转换器40的输出可以高速遵循从放大器20输出的通信信号的包络线。
因此，向放大器20提供通过遵循通信信号包络线而改变的电压，作为电源电压。放大器20根据如上所述的电源电压改变对发送信号进行放大，以输出通信信号。
图2是通信信号和电源电压的图。
该图的横坐标表示时间，纵坐标表示电压。
在该图中，示出了通信信号201，通信信号201中的细微振动(finelyvibration)与2GHz的基频对应。连接通信信号201中的细微振动的峰的线是通信信号201的包络线，如上所述大体上以大约20MHz的周期改变。
在该图中，在通信信号201上方还示出了电源电压202。可以理解的是，该电源电压202遵循通信信号201的包络线，并且微高于包络线的电压。尽可能多地减少该电源电压202，留下用于图1中示出的放大器20的操作的最小必要裕量。向放大器20提供该电源电压202，以大量减少放大器20中的损耗和通信设备100中的损耗。
虽然已描述了根据本发明的通过PWM控制对电压进行控制的电压控制部的实施例，但是可将根据本发明的电压控制部设置为通过PFM控制对电压进行控制，或者通过不使用脉冲信号的控制方法对电压进行控制。
并且，虽然已描述了根据本发明的根据放大器的输入信号对电源电压进行控制，以使电源电压遵循输出信号的电压控制部的实施例，但是可将根据本发明的电压控制部设置为直接使用来自输出装置的输出信号本身来使电源电压遵循该输出信号。
并且，虽然已描述了在通信设备中包括向放大器提供电源电压的供电装置作为本发明的供电装置的实施方式，但是可能将本发明的供电装置设置为向不同于通信设备和放大器的单元或电路提供电源电压。

Claims (8)

1、一种供电装置，所述供电装置包括：
供电部，其用于向被提供电源电压并输出输出信号的输出装置提供电源电压；以及
电压控制部，其用于控制所述供电部，使电源电压遵循来自所述输出装置的所述输出信号的包络线。
2、根据权利要求1所述的供电装置，其中，所述输出装置接收输入信号并输出强度随输入信号的信号强度改变的输出信号，以及
其中所述电压控制部根据所述输出装置接收的所述输入信号，控制所述电源电压，从而使所述电源电压遵循所述输出信号的包络线。
3、根据权利要求1所述的供电装置，其中，所述供电部包括：
恒定电压生成部，其用于生成恒定电压；以及
断续部，其用于接收脉冲信号，并根据所述脉冲信号的开关状态对所述恒定电压生成部生成的恒定电压进行开关，以将随时恒定电压转换为所述电源电压，并且
其中所述电压控制部生成开/关率随输出信号的包络线改变的脉冲信号，并将具有该开/关率的脉冲信号输入到供电部中的所述断续部。
4、一种信号输出设备，所述信号输出设备包括：
信号输出部，其被提供电源电压并输出输出信号；
供电部，其用于向所述信号输出部提供电源电压；以及
电压控制部，其用于控制所述供电部使电源电压遵循来自信号输出部的输出信号的包络线。
5、根据权利要求4所述的信号输出设备，其中，所述信号输出部接收输入信号，并输出强度随输入信号的信号强度改变的输出信号，并且
其中所述电压控制部根据信号输出部接收的输入信号，控制电源电压，因此使电源电压遵循输出信号的包络线。
6、根据权利要求4所述的信号输出设备，其中，所述供电部包括：
恒定电压生成部，其用于生成恒定电压；以及
断续部，其用于接收脉冲信号，并根据脉冲信号的开关状态对所述恒定电压生成部生成的所述恒定电压进行开关，以将所述恒定电压转换为所述电源电压，并且
其中所述电压控制部生成开/关率随输出信号的包络线改变的脉冲信号，并将具有该开/关率的脉冲信号输入到所述供电部中的所述断续部。
7、一种供电方法，该方法包括如下步骤：
包络线获得步骤，其用于直接或间接地获得输出装置的包络线，该输出装置被提供电源电压并输出输出信号；以及
供电步骤，其用于向所述输出装置提供遵循在所述包络线获得步骤中获得的包络线的电源电压。
8、根据权利要求7所述的供电方法，其中，所述输出装置接收输入信号并输出强度随输入信号的信号强度改变的输出信号，以及
其中，所述包络线获得步骤是通过获得所述输出装置接收的输入信号的包络线来间接获得输出信号的包络线的步骤。
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