CN105052036A - 用于包络追踪调制器的改进的谐振抑制 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种包络追踪电力供应器,其经布置以依据参考信号产生经调制的供应电压,所述包络追踪电力供应器包括用于追踪所述参考信号中的低频变化的第一路径和用于追踪所述参考信号中的高频变化的第二路径,并且进一步包括组合器,所述组合器具有用于所述第一路径的低频组合元件和用于所述第二路径的高频组合元件,并且用于产生经调制的供应电压,其中进一步提供用于感测所述低或高频组合元件中的谐振信号的感测电路,以及用于依据所述感测到的谐振信号调整所述第一路径中的信号的调整电路。

Description

用于包络追踪调制器的改进的谐振抑制
技术领域
本发明涉及适合于射频功率放大器应用的经包络追踪调制的电力供应器。本发明具体来说涉及此类电力供应器,其中参考信号用作低频路径和高频路径的输入,并且其中每一路径产生分开的输出,所述输出被组合以形成供应电压。
背景技术
用于射频功率放大器的包络追踪电力供应器在所属领域中是众所周知的。通常基于有待放大的输入信号的包络产生参考信号。包络追踪电力供应器产生用于追踪所述参考信号的功率放大器的供应电压。
图1展示现有技术包络追踪(ET)调制器架构,其中使用频率***器12将线路10上的传入包络参考信号划分成线路14上的高频(HF)路径信号和线路16上的低频(LF)路径信号。频率***器12可以包含低频路径中的低通滤波器18和高频路径中的高通滤波器20。线路16上的LF路径中的信号通过高效切换模放大器22放大,并且线路14上的HF路径中的信号通过宽带线性放大器24放大。使用频率选择性组合器26将LF和HF路径中的信号在其相应放大之后组合起来。在图1中,组合器26是说明为包含低频路径中的低频组合元件28和高频路径中的高频组合元件30。来自线路32上的组合器26的组合信号向负载34提供馈送,所述负载34出于实例的目的被说明为是电阻器。在典型应用中,负载是功率放大器(PA),并且参考信号是从有待通过功率放大器放大的输入信号导出的。
并入有例如图1中说明的供应架构的功率放大器***的实例可参照尤泽达西(Yousefzadeh)等人的“线性辅助式切换功率放大器中的频带分离和效率最佳化(BandSeparationandEfficiencyOptimisationinLinear-AssistedSwitchingPowerAmplifiers)”[2006年IEEE功率电子专家会议]。
图2展示替代的现有技术布置,其中所述频率选择性组合器26是电感器-电容器(LC)组合器。低频组合元件是电感器28a,并且高频组合元件是电容器30a。在此布置中,反馈路径36将来自线路32上的组合器(或调制器)输出的信号传递到线性放大器24的输入。通过减法器38从线路14上的高频路径中的信号减去反馈路径36上的信号以提供对线性放大器24的输入。包含反馈路径36与图1的布置相比实现了改进的追踪准确度。
并入有例如图2中说明的供应架构的功率放大器***的实例可参照尤泽达西(Yousefzadeh)等人的“用于RF功率放大器中的包络追踪的线性辅助式切换功率转换器中的效率最佳化(EfficiencyOptimisationinLinear-AssistedSwitchingPowerConvertersforEnvelopeTrackinginRFPowerAmplifiers)”[2005年IEEE电路与***研讨会]。
例如图1中说明的现有技术布置中可能产生一个问题,举例来说,在某些频率下切换模放大器和/或组合器的输出中可能发生谐振,这可能会降低那些频率下经包络追踪调制的电力供应器的效率和追踪准确度。
本发明的目标是提供一种经包络追踪调制的电力供应器,其提供优于现有技术的改进,并且具体来说其解决谐振问题。
发明内容
本发明提供一种包络追踪电力供应器,其经布置以依据参考信号产生经调制的供应电压,包括用于追踪所述参考信号中的低频变化的第一路径和用于追踪所述参考信号中的高频变化的第二路径,并且进一步包括组合器,并且用于产生所述经调制的供应电压,其中进一步提供用于感测所述组合器中的谐振信号的感测电路,以及用于依据所述感测到的信号调整所述第一路径中的信号以控制所述谐振的调整电路。
所述感测电路可以适于感测第一或第二路径中的谐振。
所述感测电路可包括用于感测在组合元件两端形成的电压或在组合元件中流动的电流的电路。
所述感测电路可以用于感测在组合元件两端形成的电压,所述电路包括具有两个输入端的差分放大器,一个输入端连接在所述组合元件的每一端子处。
所述组合元件可以是高通组合元件。所述组合元件可以是电容器。所述组合元件可以是低通组合元件。所述组合元件可以是电感器。
所述感测电路可以包括所述组合器的低通组合元件中的电流感测放大器,微分器,和用于放大微分器的输出与参考信号之间的差值的差分放大器,所述第一路径中的第一信号依据所述差分放大器的输出得到调整。
所述调整电路可包括组合器,用于组合感测到的谐振信号与第一路径中的控制信号以产生经调整的控制信号。
所述第一路径可以包含脉宽调制器,用于控制切换器以便产生切换模电压输出,其中所述脉宽调制器依据所述经调整的控制信号改变。
所述包络追踪电力供应器可以进一步包括用于感测所述切换器的输出端处的电流的电流控制反馈回路,所述控制信号是依据所述感测到的电流产生的。
所述包络追踪电力供应器可以进一步包括用于控制所述脉宽调制器的差分放大器,所述差分放大器的一个输入端连接到所述经调整的控制信号,并且一个输入端连接到所述感测到的电流。
所述包络追踪电力供应器可以进一步包括差分组合器,用于将所述参考信号与所述反馈电流信号相减以产生所述控制信号。
所述包络追踪电力供应器可以进一步包括电压控制反馈回路,用于感测切换器的输出端处的电压,所述脉宽产生器依据所述经调整的控制信号与所述反馈的感测到的电压之间的差值而改变。
所述反馈的感测到的电压可以与参考波形组合。
所述第二路径可包括线性放大器,所述线性放大器具有将所述线性放大器的输出端连接到所述线性放大器的输入端的反馈路径,使得所述线性放大器放大所述参考信号与线性放大器的输出之间的差值以产生输出电压用于在组合器中组合。
可提供从第一路径中的线性放大器的输出端到线性放大器的输入端的反馈路径,并且所述线性放大器放大包括参考信号的全频谱的信号。
可以提供RF放大器。可以提供无线通信***。可以提供无线移动装置。
本发明还可提供经布置以依据参考信号产生经调制的供应电压的包络追踪电力供应器中的方法,所述方法包括提供用于追踪参考信号中的低频变化的第一路径,以及提供用于追踪参考信号中的高频变化的第二路径,所述包络追踪电力供应器进一步包括组合器,并且用于产生经调制的供应电压,其中所述方法进一步提供感测所述组合器中的谐振信号,以及依据所述感测到的谐振信号调整第一路径中的信号。
附图说明
现在举例参看附图描述本发明,附图中:
图1说明包含低频路径和高频校正路径的现有技术经包络追踪调制的供应器;
图2说明并入有高频校正路径中的反馈的现有技术经包络追踪调制的供应器;
图3说明并入有优选的切换模放大器的细节的改进的经包络追踪调制的供应器;
图4(a)和4(b)说明当功率放大器负载在压缩内或压缩外操作时图3的包络追踪调制器的近似电路模型;
图5说明基于图4(b)的模型在切换模功率放大器的输出处的谐振的效应;
图6说明根据本发明的第一实施例的图3的布置的改进;以及
图7说明根据本发明的优选实施例的图3的替代布置;以及
图8说明根据本发明的优选实施例图7的实施例在分布式架构中的应用。
具体实施方式
在以下描述中,参照示范性实施例和实施方案描述本发明。本发明不限于所陈述的任何布置的具体细节,提供所述细节是为了理解本发明。
在以下描述中,在应用于高频校正路径中的线性放大器的优选的有利反馈架构的上下文中描述本发明的实施例。然而,本发明及其实施例未必限于高频校正路径中的特定反馈布置。
参看图3,其中说明了根据优选布置的有利的包络追踪调制器的架构,关于其论述本发明所解决的问题,并且关于其描述本发明的优选实施例。图3还说明切换模放大器22的优选的实施方案。
图中使用相似的参考标号来识别不同图中可比的特征。
可注意到,图3的布置对应于图2的布置,但是到线性放大器24的反馈路径是从不同点取得的,其中移除了高通滤波器20,并且添加了任选的延迟19。
进一步参看图3,总的来说所述有利的架构包括低频路径,其包括切换模功率放大器,用于追踪参考信号中的低频变化,并且用于产生切换模电压。还提供校正路径,其包括线性放大器,用于追踪参考信号中的高频变化,并且用于产生校正电压。校正电压与切换模放大器的输出组合以提供经调制的供应电压。从线性放大器的输出端(在组合级之前)向线性放大器的输入端提供反馈路径。
在图3中说明的有利的布置中,优选地去除了图1和2的高通滤波器20,使得包括线路14上的信号的路径不再是高频路径,并且因而可以简单地称为校正路径。线路14上的信号是线路10上的参考信号的全谱,并且可以替代地被称作未经滤波的参考信号。
如图3中所示,反馈路径40将线性放大器24的输出端连接到减法器38的输入端,使得对线性放大器24的输入是校正路径中的线路14上的信号,其中移除了反馈上的信号。从线性放大器24的输出端取得的反馈路径40提供一个信号,从参考信号减去所述信号以导出校正信号。
路径14和40上的减法器38的输入端处的两个信号包括全谱信号。线性放大器24的输出端处的信号是全谱信号,并且线性放大器的供应电压的效率可以最大化。在图1和2的布置中,线性放大器的输出不是全谱信号,并且线性放大器24必需处理的峰-峰信号大于图3的布置中必需处理的峰-峰信号。因而,图3的反馈布置有利于改进效率,其中从组合器之前的线性放大器的输出端取得反馈。
图3的布置另外优选地包含用以解决三角形纹波电流的修改,由于切换模放大器22的切换,所述三角形纹波电流在图2的布置中在组合器26的电感器28a中流动。图2的布置中在电感器28a中流动的这个三角形纹波电流必须经由电容器30a通过线性放大器24的输出级分流,以免在组合器26的输出端处且因此在线路32上的调制器输出端上产生不希望的电压误差。随之发生的流过线性放大器24的输出端的纹波电流使其效率降低。
因而,图3另外展示一种优选布置,其中图2的频率组合器26适于包含额外电容器28c和电感器28b。电感器28a与28b之间的耦合系数的量值可以在0与1之间的范围内。电感器28b连接在切换模放大器22的输出端与电感器28a之间。电容器28c连接在电感器28a和28b的共用连接与电接地之间。
在这个修改的布置中,由于切换模放大器22引起的纹波电流现在在电感器28b中流动,并且现在经由电容器28c分流到接地。现在避免了与在电感器28a中流动和穿过线性输出级24的纹波电流相关联的损失。
图3中的另一修改是优选地在校正路径14中包含延迟匹配元件19。接着可以优选地使用包含线性放大器24的校正频率路径14中的延迟匹配元件19来补偿与低频路径中的切换模放大器22相关联的延迟。
LF路径切换模放大器22如图3中所示优选地实施为峰值电流模降压转换器,其是用于实施高带宽切换模电力供应器的一种已知的现有技术。
现在描述如图3中所说明的切换模放大器22的有利的实施方案。
如图3中所说明,切换模放大器22包含脉宽调制器(PWM)50,其接收线路56上的控制信号,并且控制一对切换器52a和52b。切换器52a连接在供应电压与共用节点54之间,并且切换器52b连接在共用节点与电接地之间。供应电压通过电池提供,并且指示为Vbat。脉宽调制器50控制切换器52a和52b以依据线路56上的控制信号向组合器26提供低频路径输出。脉宽调制器和输出切换器的布置在所属领域中是已知的。
切换模放大器22包含内部电流控制反馈回路和外部电压控制反馈回路。
内部电流控制反馈回路通过感测切换器52a或切换器52b中的电流而直接或间接地感测电感器电流,并且提供到组合器61的反馈路径58。组合器61组合反馈路径58上的反馈信号与线路63上的补偿斜坡信号。组合器61的输出端提供对放大器59的反相输入端的输入。放大器59在其非反相输入端处接收来自放大器60的输出。放大器59产生线路56上的控制信号。
外部电压控制反馈回路提供从电感器28b的第二端子的电压反馈路径62,在所述第二端子处电感器28b连接到电感器28a和电容器28c。反馈路径62向放大器60的反相输入端提供反馈信号。放大器60在其非反相输入端接收线路16上的低频路径信号。
由于反馈路径58提供的内部电流反馈回路的动作,电感器28b的表现就像电流源。在这个内部电流反馈回路中在线路63上提供补偿斜坡,并且使用所述补偿斜坡来防止高工作循环下频率减半。
反馈路径62提供的外部电压反馈回路用来控制电感器28b、电感器28a和电容器28c的接面处的电压。
如图3中所说明的峰值电流模降压转换器总的来说如下操作。
低通滤波器18产生表示参考信号中的低频变化的信号。线路16上的这个信号于是包括用于降压切换器的脉冲信号的控制信号,所述降压切换器包括切换器52a和52b,所述降压切换器具有通过控制信号确定的工作循环,使得降压切换器的输出端处的电压追踪线路16上的信号,即参考信号中的低频变化。
然而,此外,通过内部反馈电流控制回路和外部反馈电压控制回路修改线路16上的这个控制信号。
外部反馈电压控制回路首先调整放大器60中的控制信号。控制信号(即低频参考信号)中移除了反馈路径62上的反馈信号。反馈路径62上的反馈电压表示低频路径的输出端处的电压,并且从线路16上的低频参考信号移除这个电压提供了一个信号,所述信号表示输出电压与参考电压之间的误差。
内部反馈控制回路其次调整放大器59中的控制信号。第二经调整的控制信号(从放大器59输出)中移除了反馈路径58上的信号。反馈路径58上的信号表示输出电流。
因而,已经参看图3陈述了一种可以在其中实施本发明的有利的架构。
从电感器28a朝向电容器28c和电感器28b看,图3的峰值电流模降压转换器切换模放大器22的输出阻抗在宽频率范围上是较低的,并且因此峰值电流模降压转换器切换模放大器22可以近似为电压源。在沿箭头71的方向看,图3中在虚线70指示的位置处将这个阻抗说明为阻抗Z01
从电容器30a朝向线性放大器24看,图3的线性放大器24的输出阻抗由于反馈而类似地在线性放大器24的宽频率范围上是较低的。线性放大器因而也可以近似为电压源。在沿箭头73的方向看,图3中在虚线72指示的位置处将这个阻抗说明为阻抗Z02
因此,图3的***可以近似为两个电压源和一个电感器-电容器组合器,由电感器28a和电容器30a提供,其为负载34馈送。
参看图4(a)和4(b),说明近似图3的切换模放大器22和线性放大器24的电压源。切换模放大器22表示为电压源76,并且线性放大器24表示为电压源78。电压源76接收线路16上的低路径信号作为控制信号,并且产生到组合器26的切换电压。电压源78接收线路14上的校正路径信号作为控制信号,并且产生到组合器26的校正电压。
图4(a)表示压缩中的操作。如图4(a)中所说明,当形成负载的功率放大器在压缩中操作时,其可以近似为图3的电阻性负载34。
图4(b)表示压缩外的操作。当功率放大器在压缩之外操作时,其可以近似为图4(b)所示的电流源76。
当在压缩中操作时,电感器28a和电容器30a连同表示为电阻器74的功率放大器形成低Q谐振电路。当在压缩之外操作时,电感器28a和电容器30a连同表示为电流源76的功率放大器形成高Q谐振电路。
在图4(b)的情况下,对于压缩之外的操作,高Q谐振电路的这个谐振可能会在谐振频率下导致误追踪。
图5中说明谐振频率下的这个误追踪的后果。如图5中所说明,波形展现出不希望的低频调制,这在信号的基线中尤其可见。这表示由谐振产生的误追踪。本发明的目标是通过在压缩之外操作时减少谐振而减少误追踪。
图6展示根据本发明的一实施例的对图3的布置的修改,其控制这个谐振以解决所描述的问题。
组合器26具有低频组合元件(电感器28a)和高频组合元件(电容器30a)。如上文参看图5(a)和5(b)所述,组合器26的元件之间发生谐振。为了感测组合器26中的所述谐振,可以感测组合器的元件中的电流或组合器的元件的两端的电压。这个感测可以在组合器26的任一半中执行,即在高频组合元件中或在低频组合元件中执行。一旦感测到谐振,就可以使用反馈路径来控制到组合器的路径中的谐振。
如图6中所说明,在一个实施例中,因而在高频组合元件(电容器30a)两端连接差分放大器,并且差分放大器提供用于经布置以追踪参考信号中的低频变化的路径的校正信号。这表示优选的实施方案。
以此方式,感测到在电容器30a两端形成的电压。接着将这个电压的缩放和偏移的复本与切换模放大器22(峰值电流模降压转换器)的电压误差放大器60的输出组合。在放大器80中实施缩放和偏移。
因而参看图6,差分放大器80具备在电容器30a两端连接的输入端。差分放大器80的输出端提供对组合器82的输入,组合器82接收电压误差放大器60的输出作为其另一个输入。组合器80组合差分放大器80的输出与放大器60的输出以提供对放大器58的非反相输入。
在替代的布置中,这个操作可以基于感测电感器28a两端的电压或电感器28a中的电流。在图7中说明这一点。
图7说明一种特别有利的布置,其中通过感测在低频组合元件的电感器中流动的电流而实现谐振控制。
如图7中所示,根据这个实施例,低频路径具备微分放大器81,微分放大器在电感器28a的输入端处对低频路径的输出(如参考数字85指示)中检测到的电流进行操作。
另外,差分放大器83接收微分放大器81的输出,并且将微分放大器81的输出与放大器18的输入端处的电压比较。因而,差分放大器83向减法器82提供反馈信号以根据上述技术移除在低频路径中产生的谐振。
在不同实施方案中,感测电路可以经布置以感测电流或电压,并且本文所述的实施例是示范性的。
因而,总的来说,感测组合器的元件两端形成的电压或组合器的元件中形成的电流,无论是低频组合元件还是高频组合元件。
进一步参看图6到8,展示了额外但任选的修改。为了使效率最大化,举例来说,优选地将DC偏移添加到线性放大器24的输入信号以允许线性放大器24的轨对轨操作。提供电压源44提供的DC偏移电压Vos作为减法器42的一个输入,其中从校正路径14中的线路14上的信号减去DC偏移电压Vos。减法器42的输出端提供偏移校正路径信号,减法器38从所述偏移校正路径信号减去反馈路径40上的反馈信号。DC偏移电压的值选择成定位减法器42的输出端处的DC电压以允许为线性放大器24使用尽可能最低的供应电压。
线性放大器24优选地始终以尽可能最低的供应电压操作,所述尽可能最低的供应电压是通过高效切换模供应器(图6到8的布置中未图示)提供的。
在分布式架构中,通过感测低频路径的输出端处的电流或电压来减少谐振的布置特别有利,在分布式架构中配合多个高频路径和多个校正放大器提供单个低频路径。图9中展示并且下文中描述此示范性实施例。
在图8的布置中,与图7中一样提供包括滤波器18和切换模电力供应器22的低频路径。切换模电力供应器在线路88上提供低频电压,所述低频电压向多个放大器34a、34b中的每一者提供低频校正,如下文中将描述。
分布式架构可以提供任何数目的放大器,但是为简单起见图8中展示了两个放大器34a和34b。放大器34a、34b是前面各图的负载34的实例。
每一放大器34a、34b在相应电感器90a、90b的第一端子处接收线路88上的低频切换供应(所述电感器90a、90b可以任选地与电感器22a组合),并且将这个低频切换供应与在电感器的第二端子处从线路92a、92b上的高频校正路径接收到的高频校正电压组合。电感器的第二端子形成放大器34a、34b的供应输入端。
在例如所描述的分布式架构中,在任何一个时间仅仅一个功率放大器是有效的。因而电感28a是任选的并且可能不是必需的,因为电感器28a和90a、90b是串联的。
每一高频校正路径对应于图7的高频校正路径,其中每一元件展示为通过后缀a或b区分,但是电容器30a是通过后缀30a'或30a”指示。
每一高频校正路径接收线路10上的参考信号。每一高频校正路径还在共用低频信号应用于相应功率放大器作为其供应之前产生高频校正信号以与共用低频信号组合。此分布式布置是所属领域中已知的。
本发明和其实施例涉及向射频(RF)功率放大器应用包络追踪(ET),并且适用于多种多样的实施方案,包含蜂窝式手持机、无线基础设施和高频到微波频率下的军用功率放大器应用。
本文已经举例参照实施例描述了本发明。本发明不限于所描述的实施例,也不限于在实施例中特征的特定组合。在本发明的范围内可以对实施例作出修改。本发明的范围由所附权利要求书界定。

Claims (22)

1.一种经布置以依据参考信号产生经调制的供应电压的包络追踪电力供应器,其包括用于追踪所述参考信号中的低频变化的第一路径和用于追踪所述参考信号中的高频变化的第二路径,并且进一步包括组合器,并且用于产生所述经调制的供应电压,其中进一步提供用于感测所述组合器中的谐振信号的感测电路,和用于依据所述感测到的信号调整所述第一路径中的信号以控制所述谐振的调整电路。
2.根据权利要求1所述的包络追踪电力供应器,其中所述感测电路适于感测所述第一或第二路径中的所述谐振。
3.根据权利要求1所述的包络追踪电力供应器,其中所述感测电路包括用于感测跨越组合元件形成的电压或在组合元件中流动的电流的电路。
4.根据权利要求3所述的包络追踪电力供应器,其中所述感测电路是用于感测跨越组合元件形成的电压,所述电路包括具有两个输入端的差分放大器,一个输入端连接在所述组合元件的每一端子处。
5.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的包络追踪电力供应器,其中所述组合元件是高通组合元件。
6.根据权利要求5所述的包络追踪电力供应器,其中所述组合元件是电容器。
7.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的包络追踪电力供应器,其中所述组合元件是低通组合元件。
8.根据权利要求7所述的包络追踪电力供应器,其中所述组合元件是电感器。
9.根据权利要求1到8中任一权利要求所述的包络追踪电力供应器,其中所述感测电路包括所述组合器的所述低通组合元件中的电流感测放大器,微分器,和用于放大所述微分器的输出与所述参考信号之间的差值的差分放大器,所述第一路径中的所述第一信号依据所述差分放大器的输出得到调整。
10.根据权利要求1到9中任一权利要求所述的包络追踪电力供应器,其中所述调整电路包括组合器,用于组合所述感测到的谐振信号与所述第一路径中的控制信号以产生经调整的控制信号。
11.根据权利要求10所述的包络追踪电力供应器,其中所述第一路径包含用于控制切换器以便产生切换模电压输出的脉宽调制器,其中所述脉宽调制器依据所述经调整的控制信号而改变。
12.根据权利要求11所述的包络追踪电力供应器,其进一步包括用于感测所述切换器的输出端处的电流的电流控制反馈回路,所述控制信号是依据所述感测到的电流产生的。
13.根据权利要求11所述的包络追踪电力供应器,其进一步包括用于控制所述脉宽调制器的差分放大器,所述差分放大器的一个输入端连接到所述经调整的控制信号,并且另一个输入端连接到所述感测到的电流。
14.根据权利要求12所述的包络追踪电力供应器,其进一步包括差分组合器,用于将所述参考信号与反馈的电流信号相减以产生所述控制信号。
15.根据权利要求11到14中任一权利要求所述的包络追踪电力供应器,其进一步包括电压控制反馈回路,用于感测所述切换器的输出端处的电压,所述脉宽产生器依据所述经调整的控制信号与所述反馈的感测到的电压之间的差值而改变。
16.根据权利要求15所述的包络追踪电力供应器,其中所述反馈的感测到的电压与参考波形组合。
17.根据任一前述权利要求所述的包络追踪电力供应器,其中所述第二路径包括线性放大器,其具有反馈路径,所述反馈路径将所述线性放大器的输出端连接到所述线性放大器的输入端,使得所述线性放大器放大所述参考信号与所述线性放大器的所述输出之间的差值以产生输出电压用于在所述组合器中组合。
18.根据任一前述权利要求所述的包络追踪电力供应器,其中从所述第一路径中的线性放大器的所述输出端到所述线性放大器的所述输入端提供反馈路径,并且所述线性放大器放大包括所述参考信号的全频谱的信号。
19.一种RF放大器,其包含根据权利要求1到17中任一权利要求所述的包络追踪电力供应器。
20.一种无线通信***,其包含根据权利要求1到17中任一权利要求所述的包络追踪电力供应器。
21.一种无线移动装置,其包含根据权利要求1到17中任一权利要求所述的包络追踪电力供应器。
22.一种在经布置以依据参考信号产生经调制的供应电压的包络追踪电力供应器中的方法,所述方法包括:提供用于追踪所述参考信号中的低频变化的第一路径,以及提供用于追踪所述参考信号中的高频变化的第二路径,所述包络追踪电力供应器进一步包括组合器,并且用于产生所述经调制的供应电压,其中所述方法进一步提供感测所述组合器中的谐振信号,以及依据所述感测到的谐振信号调整所述第一路径中的信号。
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9954436B2 (en) 2010-09-29 2018-04-24 Qorvo Us, Inc. Single μC-buckboost converter with multiple regulated supply outputs
US9813036B2 (en) 2011-12-16 2017-11-07 Qorvo Us, Inc. Dynamic loadline power amplifier with baseband linearization
US9300252B2 (en) 2013-01-24 2016-03-29 Rf Micro Devices, Inc. Communications based adjustments of a parallel amplifier power supply
US9445371B2 (en) * 2014-08-13 2016-09-13 Skyworks Solutions, Inc. Apparatus and methods for wideband envelope tracking systems
US9595869B2 (en) * 2015-02-27 2017-03-14 Qualcomm Incorporated Multi-level switching regulator circuits and methods with finite state machine control
GB2538782A (en) 2015-05-28 2016-11-30 Snap Track Inc Improved tracking
US9948240B2 (en) 2015-07-01 2018-04-17 Qorvo Us, Inc. Dual-output asynchronous power converter circuitry
US9912297B2 (en) * 2015-07-01 2018-03-06 Qorvo Us, Inc. Envelope tracking power converter circuitry
US10103693B2 (en) 2015-09-30 2018-10-16 Skyworks Solutions, Inc. Power amplifier linearization system and method
US9973147B2 (en) 2016-05-10 2018-05-15 Qorvo Us, Inc. Envelope tracking power management circuit
US10110169B2 (en) 2016-09-14 2018-10-23 Skyworks Solutions, Inc. Apparatus and methods for envelope tracking systems with automatic mode selection
US10236831B2 (en) 2017-05-12 2019-03-19 Skyworks Solutions, Inc. Envelope trackers providing compensation for power amplifier output load variation
US10615757B2 (en) 2017-06-21 2020-04-07 Skyworks Solutions, Inc. Wide bandwidth envelope trackers
US10516368B2 (en) 2017-06-21 2019-12-24 Skyworks Solutions, Inc. Fast envelope tracking systems for power amplifiers
US10476437B2 (en) 2018-03-15 2019-11-12 Qorvo Us, Inc. Multimode voltage tracker circuit
US11387797B2 (en) 2019-03-15 2022-07-12 Skyworks Solutions, Inc. Envelope tracking systems for power amplifiers
US11374538B2 (en) 2019-04-09 2022-06-28 Skyworks Solutions, Inc. Apparatus and methods for envelope tracking
CN110365296B (zh) * 2019-05-27 2024-02-13 陕西亚成微电子股份有限公司 一种用于射频功率放大器的电源

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110221417A1 (en) * 2010-03-11 2011-09-15 Fujitsu Limited Power supply apparatus and power supply control method
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
WO2012118217A1 (ja) * 2011-03-03 2012-09-07 日本電気株式会社 電源装置および制御方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5543753A (en) * 1994-06-22 1996-08-06 Carver Corporation Audio frequency power amplifiers with actively damped filter
KR101434604B1 (ko) * 2008-03-03 2014-08-26 삼성전자주식회사 제로 전류 스위칭을 이용한 바이어스 모듈레이터 장치 및 방법
JP5430438B2 (ja) * 2010-02-18 2014-02-26 パナソニック株式会社 デジタルアンプ
WO2013115039A1 (ja) * 2012-02-03 2013-08-08 日本電気株式会社 電源装置及びこれを用いた送信装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110221417A1 (en) * 2010-03-11 2011-09-15 Fujitsu Limited Power supply apparatus and power supply control method
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
WO2012118217A1 (ja) * 2011-03-03 2012-09-07 日本電気株式会社 電源装置および制御方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATRICK Y.WU等: "A Two-Phase Switch Hybrid Supply Modulator for RF Power Amplifiers With 9% Efficiency Improvement", 《IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS》 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016507190A (ja) 2016-03-07
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US20160006397A1 (en) 2016-01-07
GB201301855D0 (en) 2013-03-20
KR20150117681A (ko) 2015-10-20
GB2510396A (en) 2014-08-06
KR102162783B1 (ko) 2020-10-07
WO2014118341A3 (en) 2014-11-27
JP6392786B2 (ja) 2018-09-19
EP2951922A2 (en) 2015-12-09
US9628025B2 (en) 2017-04-18
WO2014118341A2 (en) 2014-08-07

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