CN103518322B - 数字包络信号放大电路、方法及包络跟踪功率放大器 - Google Patents

数字包络信号放大电路、方法及包络跟踪功率放大器 Download PDF

Info

Publication number
CN103518322B
CN103518322B CN201380000306.0A CN201380000306A CN103518322B CN 103518322 B CN103518322 B CN 103518322B CN 201380000306 A CN201380000306 A CN 201380000306A CN 103518322 B CN103518322 B CN 103518322B
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
digital
envelope
frequency
low frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201380000306.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103518322A (zh
Inventor
蔡中华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huawei Technologies Co Ltd
Original Assignee
Huawei Technologies Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huawei Technologies Co Ltd filed Critical Huawei Technologies Co Ltd
Publication of CN103518322A publication Critical patent/CN103518322A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103518322B publication Critical patent/CN103518322B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Amplifiers (AREA)

Abstract

本发明实施例提供一种数字包络信号放大电路、方法及包络跟踪功率放大器。数字包络信号放大电路包括：数字包络信号处理器生成数字包络信号，并将数字包络信号处理成高频和低频数字包络信号；高频脉冲宽度/密度调制器将高频数字包络信号处理成第一高频信号；低频脉冲宽度/密度调制器将低频数字包络信号处理成第一低频信号；高频开关驱动器将第一高频信号放大处理成第二高频信号；低频开关驱动器将第一低频信号经过放大处理成第二低频信号；整合器将第二高频信号和第二低频信号整合成模拟包络信号。本发明实施例采用纯数字处理的方式对高低频包络信号区别放大，大大提高了数字包络信号放大电路的效率，进而提高了包络跟踪功率放大器的效率。

Description

数字包络信号放大电路、方法及包络跟踪功率放大器
技术领域
本发明实施例涉及通信技术，尤其涉及一种数字包络信号放大电路、方法及包络跟踪功率放大器。
背景技术
射频功率放大器（以下简称功放）是无线基站中不可缺少的组成部分，功放的效率决定了基站的功耗、尺寸、热设计等。目前，为了提高频谱的利用效率，无线通信采用了多种不同制式的调制信号，如正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，以下简称OFDM)、码分多址(Code-Division Multiple Access，以下简称CDMA)、时分多址(Time DivisionMultiple Access,以下简称TDMA)等，根据相关协议的规定，这些制式的信号具有大小不同的峰均比(Peak-to-Average Power Ratio)，如OFDM的峰均比为10～12dB。高峰均比的信号在基站中对功放有更高的要求，基站功放为了不失真的放大这些高峰均比的信号，目前采用高效率的非线性功放与数字预失真（Digital Pre Distortion，以下简称DPD）等线性化数字技术结合。这样，可以得到比较好的功放效率，同时功放的线性也能够满足相关协议的要求。
包络跟踪(Envelope Tracking，以下简称ET)技术是一种高效率的非线性功放技术，ET技术是利用动态调压的方法，通过包络信号来控制射频放大器的漏极(或集电极)电压，使ET功率放大器工作在饱和功率状态，达到提高ET功率放大器效率的目的。
现有技术的ET功率放大器通常包括数字包络信号放大电路和射频放大器，ET功率放大器的效率ηtot由数字包络信号放大电路的效率ηVDD和射频放大器的效率ηRF决定，可表达为：ηtot=ηVDD×ηRF。其中，射频放大器的效率ηRF由本身采用的材料以及技术来决定，当射频放大器的效率ηRF一定时，提高数字包络信号放大电路的效率ηVDD可以使整个ET功率放大器的效率ηtot提高，如何提高数字包络信号放大电路的效率ηVDD是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供一种数字包络信号放大电路、方法及包络跟踪功率放大器，以提高包络跟踪功率放大器的效率。
第一方面，本发明实施例提供一种数字包络信号放大电路，包括：
数字包络信号处理器，用于根据一对数字正交信号生成数字包络信号，并将所述数字包络信号处理成高频数字包络信号和低频数字包络信号；高频脉冲宽度/密度调制器，与所述数字包络信号处理器相连，用于将所述高频数字包络信号经过脉冲宽度/密度调制处理成第一高频信号；低频脉冲宽度/密度调制器，与所述数字包络信号处理器相连，用于将所述低频数字包络信号经过脉冲宽度/密度调制处理成第一低频信号；高频开关驱动器，与所述高频脉冲宽度/密度调制器相连，用于将所述第一高频信号放大处理成第二高频信号；低频开关驱动器，与所述低频脉冲宽度/密度调制器相连，用于将所述第一低频信号经过放大处理成第二低频信号；整合器，分别与所述高频开关驱动器和所述低频开关驱动器相连，用于将所述第二高频信号和第二低频信号整合成模拟包络信号。
在第一方面的第一种可能的实现方式中，还包括：时延控制电路，与所述数字包络信号处理器相连，用于将一对数字正交信号进行时延控制处理，并将经过时延控制处理后的所述一对数字正交信号输出给所述数字包络信号处理器。
根据第一方面或者第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，还包括：高频低通滤波器，连接在所述高频开关驱动器和所述整合器之间，用于对所述第二高频信号进行高频低通滤波处理；低频低通滤波器，连接在所述低频开关驱动器和所述整合器之间，用于对所述第二低频信号进行低频低通滤波处理。
根据第一方面或者第一方面的前两种可能的实现方式之一，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述整合器为双工器。
根据第一方面或者第一方面的前两种可能的实现方式之一，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述整合器为变压器；所述变压器的原边线圈连接在所述高频开关驱动器与地接点之间，所述变压器的副边线圈的一端与所述低频开关驱动器相连，所述副边线圈的另一端输出所述模拟包络信号。
第二方面，本发明实施例提供一种包络跟踪功率放大器包括：
第一方面中提供的任一所述的数字包络信号放大电路；数字正交信号放大电路，与所述数字包络信号放大电路相连，用于根据所述数字包络信号放大电路生成的模拟包络信号对输入所述数字包络信号放大电路的一对数字正交信号进行处理生成射频信号。
在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述数字正交信号放大电路包括：数模转换器，用于将所述一对数字正交信号进行数模转换；正交调制器，与所述数模转换器相连，用于对数模转换后的一对模拟正交信号进行正交调制，生成调制信号；驱动放大器，与所述正交调制器相连，用于对所述调制信号进行驱动放大处理；射频放大器，分别与所述数字包络信号放大电路的整合器和所述驱动放大器相连，用于根据所述模拟包络信号对驱动放大处理后的调制信号进行射频放大，生成所述射频信号。
根据第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，还包括：反馈电路，包括乘法器和模数转换器；所述乘法器连接在所述射频放大器的输出端与所述模数转换器之间；所述模数转换器与所述数字包络信号放大电路相连。
第三方面，本发明实施例提供一种数字包络信号放大方法包括：
根据一对数字正交信号生成数字包络信号，并将所述数字包络信号处理成高频数字包络信号和低频数字包络信号；将所述高频数字包络信号经过脉冲宽度/密度调制处理成第一高频信号，将所述低频数字包络信号经过脉冲宽度/密度调制处理成第一低频信号；将所述第一高频信号放大处理成第二高频信号，将所述第一低频信号经过放大处理成第二低频信号；将所述第二高频信号和第二低频信号整合成模拟包络信号。
在第三方面的第一种可能的实现方式中，包括：将所述第一高频信号放大处理成第二高频信号，将所述第一低频信号经过放大处理成第二低频信号之后，将所述第二高频信号和第二低频信号整合成模拟包络信号之前，还包括：对所述第二高频信号进行高频低通滤波处理，对所述第二低频信号进行低频低通滤波处理；所述将所述第二高频信号和第二低频信号整合成模拟包络信号，包括：将高频低通滤波处理后的第二高频信号和低频低通滤波处理后的第二低频信号整合成所述模拟包络信号。
根据第三方面或第三方面的第一种可能的实现方式，在第三方面的第二种可能的实现方式中，所述一对数字正交信号为经过时延控制处理后的一对数字正交信号。
根据第三方面或第三方面的前两种可能的实现方式之一，在第三方面的第三种可能的实现方式中，所述将所述第二高频信号和第二低频信号整合成模拟包络信号之后，还包括：根据所述模拟包络信号对所述一对数字正交信号进行处理生成射频信号。
根据第三方面的第三种可能的实现方式，在第三方面的第四种可能的实现方式中，所述根据所述模拟包络信号对所述一对数字正交信号进行处理生成所述射频信号，包括：将所述一对数字正交信号进行数模转换；对数模转换后的一对模拟正交信号进行正交调制，生成调制信号；对所述调制信号进行驱动放大处理；根据所述模拟包络信号对驱动放大处理后的调制信号进行射频放大，生成所述射频信号。
第四方面，本发明实施例提供一种基站，包括：
如第二方面或第二方面中任一可能的实现方式所述的包络跟踪功率放大器。
本发明实施例提供的数字包络信号放大电路、方法及包络跟踪功率放大器，采用纯数字处理的方式对高频包络信号和低频包络信号分别进行放大处理并整合，大大提高了数字包络信号放大电路的效率，将该数字包络信号放大电路应用于包络跟踪功率放大器中，进而提高了包络跟踪功率放大器的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的数字包络信号放大电路一实施例的结构示意图；
图2为本发明的数字包络信号放大电路实施例的一实验效果示意图；
图3为本发明的数字包络信号放大电路另一实施例的结构示意图；
图4为本发明的数字包络信号放大电路又一实施例的结构示意图；
图5为本发明的包络跟踪功率放大器一实施例的结构示意图；
图6为本发明的包络跟踪功率放大器另一实施例的结构示意图；
图7为本发明的数字包络信号放大方法的一实施例流程图；
图8为本发明的数字包络信号放大方法的另一实施例流程图；
图9为本发明的数字包络信号放大方法的又一实施例流程图；
图10为本发明的基站的一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明的数字包络信号放大电路一实施例的结构示意图，如图1所示，本实施例提供的数字包络信号放大电路具体可以应用于对数字包络信号的放大处理过程。本实施例提供的数字包络信号放大电路100具体包括：数字包络信号处理器102、高频脉冲宽度/密度调制器(高频脉冲宽度或密度调制器，High Frequency Pulse Width Modulation orPulse Density Modulation，简称HF PWM/PDM)104、低频脉冲宽度/密度调制器(低频脉冲宽度或密度调制器，Low Frequency Pulse Width Modulation or Pulse DensityModulation，简称LF PWM/PDM)106、高频开关驱动器（High Frequency Switch Driver）108、低频开关驱动器（Low Frequency Switch Driver）110和整合器112。
数字包络信号处理器102，用于根据一对数字正交信号生成数字包络信号（Digital Envelope Signal，以下简称DES）（未绘出），并将数字包络信号DES处理成高频数字包络信号（High Frequency Date Envelope Signal，以下简称HDES）和低频数字包络信号（Low Frequency Date Envelope Signal，以下简称LDES）；数字包络信号可以理解为包络信号在数字域所呈现的数据流。
具体地，数字包络信号处理器102可以通过数字信号处理器（Digital SignalProcessor，以下简称DSP）来实现，数字包络信号处理器102将一对数字正交信号（I/Q）取包络，生成DES为再将DES进行数字滤波生成HDES和LDES，并将HDES和LDES分别发送给与数字包络信号处理器102相连的高频脉冲宽度/密度调制器104和低频脉冲宽度/密度调制器106。高频脉冲宽度/密度调制器104和低频脉冲宽度/密度调制器106具体也可以通过DSP来实现。本领域中通常高频可以界定为3MHz至30MHz的频率，低频可以界定为20Hz至20000Hz的频率，但在本发明实施例中不局限于该界定，本发明实施例应用在不同的场景下可以根据需求进行相应的设定。比如：设定高于第一门限值的频率为高频，低于第二门限值的频率为低频，其中第一门限值和第二门限值可以相同也可以不同，具体实现时，第一门限值可以比第二门限值大，第一门限值和第二门限值均可以依据实际需求进行相应的设定。
高频脉冲宽度/密度调制器104接收到数字包络信号处理器102发送的HDES后，对HDES进行脉冲宽度/密度的调制，生成第一高频信号（High Frequency Signal 1，以下简称HS1），并将HS1发送至与自身相连的高频开关驱动器108。
低频脉冲宽度/密度调制器106接收到数字包络信号处理器102发送的LDES后，对LDES进行脉冲宽度/密度的调制，生成第一低频信号（Low Frequency Signal 1，以下简称LS1），并将LS1发送至与自身相连的低频开关驱动器110。
高频开关驱动器108接收到高频脉冲宽度/密度调制器104发送的HS1后，对HS1进行功率驱动，即对HS1进行电压驱动（即根据驱动电压的高低而输出不同的功率）或电流驱动（即根据驱动电流的大小而输出不同的功率），将HS1放大生成第二高频信号（HighFrequency Signal 2，以下简称HS2），并将HS2发送至与自身相连的整合器112。
低频开关驱动器110接收到低频脉冲宽度/密度调制器106发送的LS1后，对LS1进行电压或电流驱动，将LS1）放大生成第二低频信号（Low Frequency Signal 2，以下简称LS2），并将LS2发送至与自身相连的整合器112。
整合器112将接收到的HS2和LS2整合成包括高频和低频能量的模拟包络信号（Analog Envelope Signal，以下简称AES）。其中，整合可以是将两个具有相关性的信号合成为一个信号的过程。本发明实施例中，可以选用双工器作为整合器112，也可以选取变压器作为整合器112。当选取变压器作为整合器112时，变压器的原边线圈连接在高频开关驱动器108与地接点之间，变压器的副边线圈的一端与低频开关驱动器110相连，另一端输出经过原边线圈和副边线圈耦合后得到的AES。整合器112还可以采用其他电路结构来实现，以达到将HS2和LS2整合、稳定的目的即可，不以本实施例为限。
本发明上述实施例中的数字包络信号放大电路100针对数字包络信号的频率分布特点，采用了区别放大的结构。例如：20MHz带宽的数字包络信号中有85%的数字包络信号集中在直流至几百或几千Hz范围内，即频率较低的信号占数字包络信号的绝大部分。本发明上述实施例中的数字包络信号放大电路100应用于20MHz带宽的数字包络信号时，对约占15%的HS1和约占85%的LS1分开进行放大。低频开关驱动器110对LS1做放大处理时的工作频率较低，低频特性使其效率ηLF能够达到92%以上；高频开关驱动器108对HS1做放大处理时的工作频率很高，例如最高工作频率为F，如果将谐波控制在5F之内，高频开关驱动器108的效率ηHF也能够达到85%以上。
整个数字包络放大电路100的效率ηVDD可以表达为：
其中：POUT为数字包络信号总功率，也可以取100%；PHF为HS1的功率，也可以取其占数字包络信号总功率的百分比；PLF为LS1的功率，同样可以取其占数字包络信号总功率的百分比。
本实施例中例举了将数字包络信号划分为两种频率的数字包络信号放大电路，实际应用时可以根据需要对数字包络信号进行更多需要的包络能量频率划分。例如将数字包络信号处理为处于四种不同频率范围的数字包络信号，根据实际情况，通过类似本实施例处理高频数字包络信号和低频数字包络信号的方式，分别对四种数字包络信号进行处理。换言之，高频数字包络信号可以包括一路或多路高频数字包络信号，低频数字包络信号也可以包括一路或多路低频数字包络信号。本发明实施例对界定高频和低频的标准不做限制。
下面接合本发明实施例的实验效果对本发明实施例对数字包络放大电路100的效率ηVDD的提升效果做详细说明：
图2为本发明的数字包络信号放大电路实施例的一实验效果示意图，请综合参考图1和图2，由图可见，当上述式（1）中的PLF为85%、PHF为15%，并且低频开关驱动器110的效率ηLF固定为92%时，整个数字包络放大电路100的效率ηVDD的值随着高频开关驱动器108的效率ηHF的提高而提升。高频开关驱动器108的效率ηHF达到85%时，数字包络放大电路100的效率ηVDD可以达到90%以上，效率在90%以上的数字包络放大电路对于ET技术的商业应用具有重要价值。
本实施例提供的数字包络信号放大电路，通过数字包络信号处理器102、高频脉冲宽度/密度调制器104、低频脉冲宽度/密度调制器106、高频开关驱动器108、低频开关驱动器110和整合器112的设置，采用纯数字处理的方式对高频包络信号和低频包络信号分别进行放大处理并整合，大大提高了数字包络信号放大电路整体的效率，将该数字包络信号放大电路应用于包络跟踪功率放大器中，进而提高了包络跟踪功率放大器的效率。
图3为本发明的数字包络信号放大电路另一实施例的结构示意图，如图3所示，本实施例提供的数字包络信号放大电路具体可以应用于对数字包络信号的放大处理过程。本实施例提供的数字包络信号放大电路300包括：数字包络信号处理器102、高频脉冲宽度/密度调制器104、低频脉冲宽度/密度调制器106、高频开关驱动器108、低频开关驱动器110和整合器112，上述102～112器件的功用与图1所示的数字包络信号放大电路实施例中对应器件的功用一致，不再赘述。在本实施例中，进一步地，该数字包络信号放大电路300还可以包括时延控制电路301。
时延控制电路301，与所述数字包络信号处理器102相连，用于将一对数字正交信号进行时延控制处理，并将经过时延控制处理的这对数字正交信号输出给数字包络信号处理器102；对应的，
所述数字包络信号处理器102用于根据经过所述时延控制处理的所述一对数字正交信号生成数字包络信号，并将所述数字包络信号处理成高频数字包络信号和低频数字包络信号。
时延控制电路301，用于将一对数字正交信号进行时延控制，以使经数字包络信号放大电路处理得到的模拟数字包络信号与射频信号同步。该时延控制电路301还可以设置在图5中所示的数字正交信号放大电路510中，来使得经数字包络信号放大电路处理得到的模拟数字包络信号与经数字正交信号放大电路510处理得到的射频信号同步。具体实现时，可以设置于数模转换器510之前，也可以设置在其他位置，在本发明实施例中可以不予限定。
图4为本发明的数字包络信号放大电路又一实施例的结构示意图，如图4所示，本实施例提供的数字包络信号放大电路具体可以应用于对数字包络信号的放大处理过程。本实施例提供的数字包络信号放大电路400同样可以包括：时延控制电路301、数字包络信号处理器102、高频脉冲宽度/密度调制器104、低频脉冲宽度/密度调制器106、高频开关驱动器108、低频开关驱动器110和整合器112，上述301～112器件的功用与图1或图3所示的数字包络信号放大电路实施例中对应器件的功用一致，不再赘述。在本实施例中，进一步地，该数字包络信号放大电路400还可以包括高频低通滤波器402和低频低通滤波器404。
高频低通滤波器402连接在高频开关驱动器108和整合器112之间，用于对HS2进行高频低通滤波处理；低频低通滤波器404连接在低频开关驱动器110和整合器112之间，用于对LS2进行低频低通滤波处理。经高频低通滤波器402和低频低通滤波器404处理后的HS2和LS2再由整合器112整合成AES。
本实施例的实施效果同样可以用图2中的实验效果来表达，本实施例的数字包络信号放大电路通过时延控制电路301、数字包络信号处理器102、高频脉冲宽度/密度调制器104、低频脉冲宽度/密度调制器106、高频开关驱动器108、低频开关驱动器110、整合器112、高频低通滤波器402和低频低通滤波器404的设置，采用纯数字处理的方式对高频包络信号和低频包络信号分别进行放大处理和滤波处理，将得到的信号进行整合，大大提高了数字包络信号放大电路整体的效率，将该数字包络信号放大电路应用于包络跟踪功率放大器中，进而提高了包络跟踪功率放大器的效率。
在上述实施例中，所述整合器112具体可以为双工器。
在上述实施例中，所述整合器112具体可以为变压器；所述变压器的原边线圈连接在所述高频开关驱动器108与地接点之间，所述变压器的副边线圈的一端与所述低频开关驱动器110相连，所述副边线圈的另一端输出所述模拟包络信号。
图5为本发明的包络跟踪功率放大器一实施例的结构示意图，如图5所示，本实施例的包络跟踪功率放大器500可以包括本发明任意实施例提供的数字包络信号放大电路501和数字正交信号放大电路510，在本发明的其它实施方式中，也可以包括其它形式的数字正交信号放大电路，本发明实施例对此不作限制。
数字正交信号放大电路510与数字包络信号放大电路501相连，用于根据数字包络信号放大电路501生成的AES对输入数字包络信号放大电路501的一对数字正交信号I/Q进行处理生成射频信号（Radiofrequency Signal，以下简称RFS）。
本实施例提供的包络跟踪功率放大器500，通过数字包络信号放大电路510的设置，该数字包络信号放大电路510通过数字包络信号处理器、高频脉冲宽度/密度调制器、低频脉冲宽度/密度调制器、高频开关驱动器、低频开关驱动器和整合器的设置，采用纯数字处理的方式对高频包络信号和低频包络信号分别进行放大处理并整合，大大提高了数字包络信号放大电路整体的效率，将该数字包络信号放大电路应用于包络跟踪功率放大器中，进而提高了包络跟踪功率放大器的效率。
在本实施例中，数字正交信号放大电路510可以包括：数模转换器512、正交调制器514、驱动放大器516以及射频放大器518。其中，数模转换器512将一对数字正交信号I/Q进行数模转换，将数字信号转换为模拟信号；正交调制器514与数模转换器512相连，将数模转换器512转换后得到的模拟正交信号进行正交调制，生成调制信号；驱动放大器516与正交调制器514相连，将经正交调制器514调制得到的调制信号进行驱动放大处理；射频放大器518分别与数字包络信号放大电路501和驱动放大器516相连，射频放大器518接收数字包络信号放大电路501提供的AES和驱动放大器516提供的经驱动放大后的调制信号，并根据AES对射频放大器518的漏极或集电极的供电对调制信号进行射频放大，生成RFS。
本实施例中，如果包络跟踪功率放大器500的效率为ηtot，数字包络信号放大电路501的效率为ηVDD，数字正交信号放大电路510的效率为ηRF，那么ηtot=ηVDD×ηRF。其中数字正交信号放大电路510的效率ηRF通常可以达到70%，本发明实施例将数字包络信号放大电路501的效率ηVDD控制在90%以上时，包络跟踪功率放大器500的效率ηtot即可达到63%以上，较现有技术的包络跟踪功率放大器效率有明显提升。
本实施例提供的包络跟踪功率放大器，通过数字包络信号放大电路的设置，该数字包络信号放大电路通过时延控制电路、数字包络信号处理器、高频脉冲宽度/密度调制器、低频脉冲宽度/密度调制器、高频开关驱动器、低频开关驱动器和整合器的设置，采用纯数字处理的方式对高频包络信号和低频包络信号分别进行放大处理并整合，大大提高了数字包络信号放大电路整体的效率，将该数字包络信号放大电路应用于包络跟踪功率放大器中，进而提高了包络跟踪功率放大器的效率。
图6为本发明的包络跟踪功率放大器另一实施例的结构示意图，如图6所示，本实施例中的包络跟踪功率放大器600除了包括本发明任意实施例提供的数字包络信号放大电路601和图5提供实施例中的数字正交信号放大电路510外，还包括反馈电路610。
反馈电路610包括乘法器612和模数转换器614，乘法器612连接在数字正交信号放大电路510中的射频放大器的输出端与模数转换器614之间，模数转换器614与数字包络信号放大电路601相连。反馈电路610依据数字正交信号放大电路510提供的射频信号RFS向数字包络信号放大电路601返回反馈信号FBS，用于向数字包络信号放大电路601提供控制参考。
本实施例中，如果包络跟踪功率放大器600的效率为ηtot，数字包络信号放大电路601的效率为ηVDD，数字正交信号放大电路510的效率为ηRF，那么ηtot=ηVDD×ηRF。其中数字正交信号放大电路510的效率ηRF通常可以达到70%，本发明实施例将数字包络信号放大电路601的效率ηVDD控制在90%以上时，包络跟踪功率放大器600的效率ηtot即可达到63%以上，较现有技术的包络跟踪功率放大器效率有明显提升。
本实施例提供的包络跟踪功率放大器，通过数字包络信号放大电路的设置，该数字包络信号放大电路通过时延控制电路、数字包络信号处理器、高频脉冲宽度/密度调制器、低频脉冲宽度/密度调制器、高频开关驱动器、低频开关驱动器和整合器的设置，采用纯数字处理的方式对高频包络信号和低频包络信号分别进行放大处理并整合，大大提高了数字包络信号放大电路整体的效率，将该数字包络信号放大电路和对其控制给出参考的反馈电路应用于包络跟踪功率放大器中，进而提高了包络跟踪功率放大器的效率。
图7为本发明的数字包络信号放大方法的一实施例流程图，如图7所示，本实施例的数字包络信号放大方法具体可以通过本发明任意实施例提供的数字包络信号放大电路来实现，其具体实现过程，在此不再赘述。本实施例提供的数字包络信号放大方法具体包括：
步骤S710、根据一对数字正交信号生成数字包络信号，并将数字包络信号处理成高频数字包络信号和低频数字包络信号；其中，可以对数字正交信号进行时延控制处理或者对数字包络信号进行时延控制处理，以使数字包络信号与包络跟踪功率放大器中的射频信号同步。
步骤S720、将高频数字包络信号经过脉冲宽度/密度调制处理成第一高频信号，将低频数字包络信号经过脉冲宽度/密度调制处理成第一低频信号；
步骤S730、将第一高频信号放大处理成第二高频信号，将第一低频信号经过放大处理成第二低频信号；
步骤S740、将第二高频信号和第二低频信号整合成模拟包络信号。
本实施例提供的数字包络信号放大方法，数字包络信号放大电路根据经过时延控制处理的一对数字正交信号生成数字包络信号，并将数字包络信号处理成高频数字包络信号和低频数字包络信号，将高频数字包络信号经过脉冲宽度/密度调制处理成第一高频信号，将低频数字包络信号经过脉冲宽度/密度调制处理成第一低频信号，将第一高频信号放大处理成第二高频信号，将第一低频信号经过放大处理成第二低频信号，将第二高频信号和第二低频信号整合成模拟包络信号。
本发明实施例的数字包络信号放大方法采用纯数字处理的方式对高频包络信号和低频包络信号分别进行放大处理并整合，大大提高了数字包络信号放大电路整体的效率，将该数字包络信号放大方法应用于包络跟踪功率的放大，进而提高了包络跟踪功率放大的效率。
图8为本发明的数字包络信号放大方法的另一实施例流程图，如图8所示，在步骤S830将第一高频信号放大处理成第二高频信号，将第一低频信号经过放大处理成第二低频信号之后，所述方法进一步还可以包括：
步骤S840、对第二高频信号进行高频低通滤波处理，对第二低频信号进行低频低通滤波处理；
将第二高频信号和第二低频信号整合成模拟包络信号包括步骤S850、将高频低通滤波处理后的第二高频信号和低频低通滤波处理后的第二低频信号整合成模拟包络信号。
本实施例中，步骤S810-S830与图7实施例中步骤S710-S730相同。
本实施例详细实现过程可以参考前述实施例，此处不再详细展开。
本实施例的数字包络信号放大方法采用纯数字处理的方式对高频包络信号和低频包络信号分别进行放大处理和滤波处理，将得到的信号进行整合，大大提高了数字包络信号放大电路整体的效率，将该数字包络信号放大方法应用于包络跟踪功率的放大，进而提高了包络跟踪功率放大的效率。
图9为本发明的数字包络信号放大方法的又一实施例流程图，如图9所示，其中步骤S910-S940分别与图7实施例中步骤S710-S740相同，在此不予赘述，进一步地可以包括：
步骤S950、根据模拟包络信号对步骤S910中所述的一对数字正交信号进行处理生成射频信号。
进一步地，将所述第一高频信号放大处理成第二高频信号，将所述第一低频信号经过放大处理成第二低频信号之后，所述将所述第二高频信号和第二低频信号整合成模拟包络信号之前，还可以包括：对所述第二高频信号进行高频低通滤波处理，对所述第二低频信号进行低频低通滤波处理；所述将所述第二高频信号和第二低频信号整合成模拟包络信号，包括：将高频低通滤波处理后的第二高频信号和低频低通滤波处理后的第二低频信号整合成所述模拟包络信号。
进一步地，所述根据所述一对数字正交信号和所述模拟包络信号生成所述射频信号，包括：将所述一对数字正交信号进行数模转换；对数模转换后的一对模拟正交信号进行正交调制，生成调制信号；对所述调制信号进行驱动放大处理；
根据所述模拟包络信号对驱动放大处理后的调制信号进行射频放大，生成所述射频信号。具体的，可以根据所述模拟包络信号馈电至末级射频放大器，进一步的，可以将所述模拟包络信号输出至末级射频放大器的集电极或漏极，从而完成对调制信号的放大，生成所述射频信号。
本实施例的数字包络信号放大方法采用数字处理的方式对高频包络信号和低频包络信号分别进行放大处理和滤波处理，将得到的信号进行整合，大大提高了数字包络信号放大电路整体的效率，将该数字包络信号放大方法应用于包络跟踪功率的放大，进而提高了包络跟踪功率放大的效率。
图10为本发明的基站的一种实施例的结构示意图，如图10所示，本实施例提供的基站1000包括基带处理模块1010、射频模块1020以及天线1030，其中射频模块1020包括包络跟踪功率放大器1022，包络跟踪功率放大器1022可以包括：数字包络信号放大电路1024。可以理解的是，本发明实施例中的基站所包括的模块是从功能上进行的划分，其在物理上可以是独立设置的，也可以是根据需要在同一物理实体中设置其中的至少两个模块，如射频模块和天线设置在同一物理实体中，或者，基带处理模块和射频模块设置在同一物理实体中。
包络跟踪功率放大器1022可以为以上实施例（如图5或图6）所示的任一实现方式的包络跟踪功率放大器。
本实施例提供的基站，通过包络跟踪功率放大器中数字包络信号放大电路的设置，该数字包络信号放大电路通过时延控制电路、数字包络信号处理器、高频脉冲宽度/密度调制器、低频脉冲宽度/密度调制器、高频开关驱动器、低频开关驱动器和整合器的设置，采用纯数字处理的方式对高频包络信号和低频包络信号分别进行放大处理并整合，大大提高了数字包络信号放大电路整体的效率，将该数字包络信号放大电路应用于包络跟踪功率放大器中，从而提高了包络跟踪功率放大器的效率，进而提高了基站的功率放大效率。
综上所述，本发明实施例提供的数字包络信号放大电路、方法及包络跟踪功率放大器，采用纯数字处理的方式对高频包络信号和低频包络信号分别进行放大处理和滤波处理并整合，大大提高了数字包络信号放大电路的效率，将该数字包络信号放大电路和方法应用于包络跟踪功率的放大，进而提高了包络跟踪功率放大的效率。同时相较现有技术，本发明实施例使用纯数字处理的方式实现包络的延时与包络高低频能量分配，从而达到很高质量的信号包络电压输出；由于只处理开关信号，减少了模拟器件使用，使整体实现成本可以大大降低，批量生产的一致性也得以提高；由于高速开关放大器部分只放大高频部分15%的能量，因此对高速开关放大器实现时器件的选择带来简便。本发明实施例带来的上述优点都有助于ET技术的推广。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (14)

1.一种数字包络信号放大电路，其特征在于，包括：
数字包络信号处理器，用于根据一对数字正交信号生成数字包络信号，并将所述数字包络信号处理成高频数字包络信号和低频数字包络信号，其中，所述高频数字包络信号包括一路或多路信号，所述低频数字包络信号包括一路或多路信号；
高频脉冲宽度/密度调制器，与所述数字包络信号处理器相连，用于将所述高频数字包络信号经过脉冲宽度/密度调制处理成第一高频信号；
低频脉冲宽度/密度调制器，与所述数字包络信号处理器相连，用于将所述低频数字包络信号经过脉冲宽度/密度调制处理成第一低频信号；
高频开关驱动器，与所述高频脉冲宽度/密度调制器相连，用于将所述第一高频信号放大处理成第二高频信号，对所述第一高频信号进行电压驱动或电流驱动，将所述第一高频信号放大生成所述第二高频信号；
低频开关驱动器，与所述低频脉冲宽度/密度调制器相连，用于将所述第一低频信号经过放大处理成第二低频信号，对所述第一低频信号进行电压驱动或电流驱动，将所述第一低频信号放大生成所述第二低频信号；
整合器，分别与所述高频开关驱动器和所述低频开关驱动器相连，用于将所述第二高频信号和第二低频信号整合成模拟包络信号。
2.根据权利要求1所述的数字包络信号放大电路，其特征在于，还包括：
时延控制电路，与所述数字包络信号处理器相连，用于将一对数字正交信号进行时延控制处理，并将经过时延控制处理后的所述一对数字正交信号输出给所述数字包络信号处理器。
3.根据权利要求1或2所述的数字包络信号放大电路，其特征在于，还包括：
高频低通滤波器，连接在所述高频开关驱动器和所述整合器之间，用于对所述第二高频信号进行高频低通滤波处理；
低频低通滤波器，连接在所述低频开关驱动器和所述整合器之间，用于对所述第二低频信号进行低频低通滤波处理。
4.根据权利要求3所述的数字包络信号放大电路，其特征在于：
所述整合器为双工器。
5.根据权利要求3所述的数字包络信号放大电路，其特征在于：
所述整合器为变压器；
所述变压器的原边线圈连接在所述高频开关驱动器与地接点之间，所述变压器的副边线圈的一端与所述低频开关驱动器相连，所述副边线圈的另一端输出所述模拟包络信号。
6.一种包络跟踪功率放大器，其特征在于，包括：
如权利要求1-5任一所述的数字包络信号放大电路；
数字正交信号放大电路，与所述数字包络信号放大电路相连，用于根据所述数字包络信号放大电路生成的模拟包络信号对输入所述数字包络信号放大电路的一对数字正交信号进行处理生成射频信号。
7.根据权利要求6所述的包络跟踪功率放大器，其特征在于，所述数字正交信号放大电路包括：
数模转换器，用于将所述一对数字正交信号进行数模转换；
正交调制器，与所述数模转换器相连，用于对数模转换后的一对模拟正交信号进行正交调制，生成调制信号；
驱动放大器，与所述正交调制器相连，用于对所述调制信号进行驱动放大处理；
射频放大器，分别与所述数字包络信号放大电路的整合器和所述驱动放大器相连，用于根据所述模拟包络信号对驱动放大处理后的调制信号进行射频放大，生成所述射频信号。
8.根据权利要求7所述的包络跟踪功率放大器，其特征在于，还包括：
反馈电路，包括乘法器和模数转换器；
所述乘法器连接在所述射频放大器的输出端与所述模数转换器之间；
所述模数转换器与所述数字包络信号放大电路相连。
9.一种数字包络信号放大方法，其特征在于，包括：
根据一对数字正交信号生成数字包络信号，并将所述数字包络信号处理成高频数字包络信号和低频数字包络信号，其中，所述高频数字包络信号包括一路或多路信号，所述低频数字包络信号包括一路或多路信号；
将所述高频数字包络信号经过脉冲宽度/密度调制处理成第一高频信号，将所述低频数字包络信号经过脉冲宽度/密度调制处理成第一低频信号；
将所述第一高频信号放大处理成第二高频信号，将所述第一低频信号经过放大处理成第二低频信号；
将所述第二高频信号和第二低频信号整合成模拟包络信号；
所述将所述第一高频信号放大处理成第二高频信号，包括：
对所述第一高频信号进行电压驱动或电流驱动，将所述第一高频信号放大生成所述第二高频信号；
所述将所述第一低频信号经过放大处理成第二低频信号，包括：
对所述第一低频信号进行电压驱动或电流驱动，将所述第一低频信号放大生成所述第二低频信号。
10.根据权利要求9所述的数字包络信号放大方法，其特征在于，包括：将所述第一高频信号放大处理成第二高频信号，将所述第一低频信号经过放大处理成第二低频信号之后，所述将所述第二高频信号和第二低频信号整合成模拟包络信号之前，还包括：
对所述第二高频信号进行高频低通滤波处理，对所述第二低频信号进行低频低通滤波处理；
所述将所述第二高频信号和第二低频信号整合成模拟包络信号，包括：
将高频低通滤波处理后的第二高频信号和低频低通滤波处理后的第二低频信号整合成所述模拟包络信号。
11.根据权利要求9或10所述的数字包络信号放大方法，其特征在于，所述一对数字正交信号为经过时延控制处理后的一对数字正交信号。
12.根据权利要求11所述的数字包络信号放大方法，其特征在于，所述将所述第二高频信号和第二低频信号整合成模拟包络信号之后，还包括：
根据所述模拟包络信号对所述一对数字正交信号进行处理生成射频信号。
13.根据权利要求12所述的数字包络信号放大方法，其特征在于，所述根据所述模拟包络信号对所述一对数字正交信号进行处理生成所述射频信号，包括：
将所述一对数字正交信号进行数模转换；
对数模转换后的一对模拟正交信号进行正交调制，生成调制信号；
对所述调制信号进行驱动放大处理；
根据所述模拟包络信号对驱动放大处理后的调制信号进行射频放大，生成所述射频信号。
14.一种基站，其特征在于，包括：
如权利要求6-8任一所述的包络跟踪功率放大器。
CN201380000306.0A 2013-03-26 2013-03-26 数字包络信号放大电路、方法及包络跟踪功率放大器 Active CN103518322B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2013073206 2013-03-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103518322A CN103518322A (zh) 2014-01-15
CN103518322B true CN103518322B (zh) 2017-05-31

Family

ID=49899379

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380000306.0A Active CN103518322B (zh) 2013-03-26 2013-03-26 数字包络信号放大电路、方法及包络跟踪功率放大器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103518322B (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014104372A1 (de) * 2014-03-28 2015-10-01 Intel IP Corporation Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verstärken eines Sendesignals
DE102014104371A1 (de) * 2014-03-28 2015-10-01 Intel IP Corporation Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verstärken eines Sendesignals oder zum Bestimmenvon Werten eines Verzögerungssteuerungsparameters
CN104124930B (zh) * 2014-07-31 2017-04-19 北京邮电大学 一种双功率模式包络跟踪方法
US9596110B2 (en) * 2015-04-02 2017-03-14 Futurewei Technologies, Inc. Open loop digital PWM envelope tracking system with dynamic boosting
CN108206703B (zh) * 2016-12-20 2020-05-08 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 射频发射电路、发射机及用户终端
CN109286375B (zh) * 2017-07-19 2021-03-02 陕西亚成微电子股份有限公司 一种用于包络跟踪的电源
CN109286374B (zh) * 2017-07-19 2021-03-02 陕西亚成微电子股份有限公司 一种用于包络跟踪的电源
CN109768778B (zh) * 2017-11-09 2022-09-16 陕西亚成微电子股份有限公司 一种用于扩展带宽的包络跟踪电源
CN115441883A (zh) * 2021-06-04 2022-12-06 华为技术有限公司 供电电路、处理电路及无线通信***

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1361938A (zh) * 1999-05-17 2002-07-31 艾利森公司 分离放大振幅波形的低频和高频部分的功率调制***和方法
CN1483241A (zh) * 2000-10-10 2004-03-17 Adc��;��Ѷ���޹�˾ 高频放大电路
CN101651459A (zh) * 2009-09-15 2010-02-17 电子科技大学 高效率线性linc发射机
CN101990741A (zh) * 2008-02-28 2011-03-23 努吉拉有限公司 放大级的改进控制回路
CN102299689A (zh) * 2011-06-29 2011-12-28 清华大学 基于包络跟踪技术的高效率双频功率放大器的设计方法
GB2484475A (en) * 2010-10-11 2012-04-18 Toshiba Res Europ Ltd A power supply modulator for an RF amplifier, using a current-output class G amplifier

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101247153B (zh) * 2008-03-13 2011-11-30 中兴通讯股份有限公司 一种提升功放效率的方法及其数字预失真宽带发信机
CN102340283B (zh) * 2010-07-14 2014-05-28 大唐移动通信设备有限公司 一种包络跟踪的方法及装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1361938A (zh) * 1999-05-17 2002-07-31 艾利森公司 分离放大振幅波形的低频和高频部分的功率调制***和方法
CN1483241A (zh) * 2000-10-10 2004-03-17 Adc��;��Ѷ���޹�˾ 高频放大电路
CN101990741A (zh) * 2008-02-28 2011-03-23 努吉拉有限公司 放大级的改进控制回路
CN101651459A (zh) * 2009-09-15 2010-02-17 电子科技大学 高效率线性linc发射机
GB2484475A (en) * 2010-10-11 2012-04-18 Toshiba Res Europ Ltd A power supply modulator for an RF amplifier, using a current-output class G amplifier
CN102299689A (zh) * 2011-06-29 2011-12-28 清华大学 基于包络跟踪技术的高效率双频功率放大器的设计方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
High-Current–High-Speed Dynamic Bias Control System Applied to a 100-W Wideband Push–Pull Amplifier;Ludovic Bacqué et al;《IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES》;20081231;第56卷(第12期);第2798-2807页 *
功率放大器漏极包络跟踪电源的研究;胡云;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》;20111215(第12期);第I135-305页 *
基于包络跟踪技术的功率放大器设计方法的研究;胡云 等;《电路与***学报》;20101231;第15卷(第6期);第6-10页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN103518322A (zh) 2014-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103518322B (zh) 数字包络信号放大电路、方法及包络跟踪功率放大器
CN101247153B (zh) 一种提升功放效率的方法及其数字预失真宽带发信机
CN102165686B (zh) 利用偏压供给调制的增强型多尔蒂放大器
CN100413210C (zh) 调制电路设备、调制方法和无线电通信设备
CN105518991B (zh) 功率放大器、射频拉远单元及基站
CN105897182B (zh) 一种基于谐波控制的高效率Doherty功率放大器
CN104054260B (zh) Doherty功率放大设备和方法
CN109672411A (zh) 一种适用于5G低频段全频段的非对称宽带Doherty功率放大器
US9813088B2 (en) Supply modulators with voltage and frequency partitioning
CN104779922B (zh) 用于优化射频功率放大器性能的高电压包络***
EP2332251B1 (en) Pulse-width modulation with selective pulse-elimination
CN106877828B (zh) 变压器正交合成功率放大器
JP6904506B2 (ja) ドハティ型増幅器
CN103428157B (zh) 一种射频信号的控制方法和设备
JP5337120B2 (ja) Ｄ級増幅器及び無線通信装置
CN103428140A (zh) 一种发射信号的方法及信号发射机
CN104836536B (zh) 一种基于负反馈的功率放大器结构
CN108649905A (zh) 变压器并联合成功率放大器
CN102098247A (zh) 高效率、高线性直放站***及其高效率和高线性实现方法
CN104052410A (zh) 高效率线性功放***及其实现方法
CN110266280A (zh) 三电压供电功率放大器电路、装置及半导体集成电路
CN207304495U (zh) 一种损耗较低的功率放大器
CN104124930B (zh) 一种双功率模式包络跟踪方法
CN204216853U (zh) 双通道模拟预失真功率放大器
Ma et al. Design of multiphase class-G SCPA with enhanced efficiency

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant