CN108809260A - 一种用于射频功率放大器的电源的控制方法 - Google Patents

一种用于射频功率放大器的电源的控制方法 Download PDF

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Abstract

本公开揭示了一种用于射频功率放大器的电源的控制方法，跟踪包络信号并根据包络信号的变化，采用导通或关断恒定时间的控制方式得到第一电信号，提供给射频功率放大器的电源。本公开能够根据包络信号的变化，只控制提升或降低电压的启始点，并保持恒定时间实现包络信号对射频功率放大器的电源的跟踪，在导通恒定时间模式或关断恒定时间模式下更高效的对射频功率放大器提供供给电压。同时电源能够工作在平均功率模式或包络跟踪模式，适用范围更广泛。

Description

一种用于射频功率放大器的电源的控制方法
技术领域
本公开涉及移动通信领域，特别涉及一种用于射频功率放大器的 电源的控制方法。
背景技术
在移动通信领域，为了提高射频功率放大器的效率，可以使用具 备包络跟踪能力的电源。
包络跟踪可以随着射频功率放大器所发射的输出功率而动态改 变射频功率放大器的供给电压。包络跟踪也可以动态调整功率放大器 的供给电压，使其追踪射频输入信号包络的振幅。
当信号包络变大时，便提升供给电压；信号包络变小时，则降低 供给电压。如此这般，射频功率放大器能在运作范围的绝大部分，接 近其最佳效率点，从而提高移动通信装置对能源的利用率。
目前的包络跟踪不仅要检测提升或降低电压的启始点，还要检测 提升或降低电压的结束点，致使检测与跟踪设计复杂。
如何进一步提高用于包络跟踪的电源的效率，简化检测与跟踪设 计，始终是本领域需要考虑的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本公开提出了一种用于射频功率放大器的 电源的控制方法，通过跟踪包络信号并根据包络信号的变化，采用导 通或关断恒定时间的控制方式得到第一电信号，用于提供射频功率放 大器的电源。
优选地，将包络信号与参考信号进行比较，根据比较结果决定导 通或关断的启始时间。
优选地，所述参考信号包括以下任一种信号：预设信号、与包络 信号关联的参考信号、与射频功率放大器的供给电压关联的参考信 号。
优选地，所述包络信号包括所述射频功率放大器的第一包络信号 经过线性放大器后的第一放大信号的第一耦合信号，所述第一放大信 号与所述第一电信号叠加后用于对射频功率放大器的电源进行包络 跟踪。
优选地，所述包络信号包括所述射频功率放大器的第一包络信号， 及所述第一包络信号经过导通或关断恒定时间的控制方式后的第一 电信号的第二耦合信号。
优选地，还包括第一模式选择，用于选择所述包络信号为所述第 一耦合信号，或为所述输入信号和所述第二耦合信号。
优选地，所述导通或关断恒定时间的控制方式，通过不少于一路 的开关电路实现，各开关电路依控制时序导通或关断恒定时间。
优选地，所述控制时序依次导通或关断各开关电路。
优选地，各所述开关电路包括控制单元与驱动单元，控制单元用 于控制开关电路导通或关断恒定时间，驱动单元用于根据控制单元的 输出而输出驱动信号。
优选地，所述导通或关断恒定时间的控制方式中包括储能单元， 用于根据所述驱动信号进行能量暂存。
优选地，还包括第二模式选择，用于在导通恒定时间控制方式与 关断恒定时间控制方式之间进行切换。
通过上述技术方案，本公开能够根据包络信号的变化，只控制提 升或降低电压的启始点，并保持恒定时间，从而简化电路设计；在导 通恒定时间控制方式与关断恒定时间控制方式之间进行自由切换，提 高电源跟踪效率；通过模式选择，在包络跟踪模式与平均功率模式之 间进行选择，方便应运于不同的工作模式。
附图说明
图1是本公开中一个实施例所示的电源结构示意图；
图2是本公开中一个实施例所示的电源结构示意图；
图3是本公开中一个实施例所示的电源结构示意图；
图4是本公开中一个实施例所示的电源结构示意图；
图5是本公开中一个实施例所示的控制结构示意图；
图6是本公开中一个实施例所示的控制结构示意图；
图7是本公开中一个实施例所示的控制结构示意图；
图8是本公开中一个实施例所示的控制结构示意图；
图9是图8所示控制结构的控制时序示意图。
具体实施方式
在以下描述中，阐述了多个细节，以提供对本公开的实施例的更 全面的说明。然而，对本领域技术人员来说，将显而易见的是，可以 在没有这些具体细节的情况下实施本发明的实施例。在其他实施例 中，以框图形式而不是详细地示出了公知的结构和设备，以避免使本 公开的实施例模糊。此外，可以将以下描述的不同实施例的特征与彼 此组合，除非以其他方式具体声明。
参见图1，在一个实施例中，本公开提出了一种用于射频功率放 大器的电源，包括恒定时间控制单元10，用于根据输入包络信号S2， 采用导通或关断恒定时间的控制方式输出包络跟踪信号Sout，用于 提供射频功率放大器的电源。
在另一个实施例中，输入包络信号S2取自线性放大器LP1放大 后的放大信号S3的耦合信号，如图2所示，输入信号S1经过线性放 大器LP1后得到放大信号S3，检测单元150对放大信号S3进行检测， 得到包络信号S2，包络信号S2经过第一恒定时间控制单元20根据包络信号S2输出第一电信号Sout1，放大信号S3与所述第一电信号 Sout1叠加，得到包络跟踪信号Sout，用于对射频功率放大器的电源 进行包络跟踪(FT)。
第一恒定时间控制单元20将包络信号S2与参考信号进行比较， 根据比较结果决定导通或关断恒定时间的启始点，并保持导通或关断 状态恒定时间，以提升或降低电信号，从而输出第一电信号Sout1， 所述参考信号包括以下任一种信号：预设信号、与包络信号关联的参 考信号、与射频功率放大器的供给电压关联的参考信号。
在另一个实施例中，如图3所示，第二恒定时间控制单元30的 输入信号包括输入信号S1及检测信号S4，第二恒定时间控制单元30 的输出信号为第一电信号Sout1，检测单元250对第一电信号Sout1 进行检测得到检测信号S4，第二恒定时间控制单元30对所述输入信 号S1和所述检测信号S4的误差采用导通或关断恒定时间的控制方式 输出第一电信号Sout1，用于提供射频功率放大器的电源，在此工作 模式时，电源工作在平均功率跟踪模式(APT＝Average Power Tracking)。
第二恒定时间控制单元30将所述输入信号S1和所述检测信号 S4的误差与参考信号进行比较，根据比较结果决定导通或关断恒定 时间的启始点，并保持导通或关断状态恒定时间，以提升或降低电信 号，从而输出第一电信号Sout1，所述参考信号包括以下任一种信号： 预设信号、与包络信号关联的参考信号、与射频功率放大器的供给电 压关联的参考信号。
或者，第二恒定时间控制单元30根据所述输入信号S1和所述检 测信号S4的误差，决定导通或关断恒定时间的启始点，并保持导通 或关断状态恒定时间，以提升或降低电信号，从而输出第一电信号 Sout1。
在另一个实施例中，如图4所示，将图2、3所示的控制结构结 合在一起，用第一模式选择的方式对第三恒定时间控制单元40的输 入信号进行选择，第三恒定时间控制单元40采用导通或关断恒定时 间的控制方式输出第一电信号Sout1。
具体地，第一模式选择单元50中包括两个开关，开关K1一端连 接在线性放大器LP1的输出端，一端连接到叠加检测单元60，开关 K2一端连接输入信号S1，另一端连接到第三恒定时间控制单元40的 一个输入端；线性放大器LP1的输入端连接输入信号S1，其输出端 输出放大信号S3；第三恒定时间控制单元40的输出信号为第一电信 号Sout1。
当开关K1闭合、K2断开时，图4的结构与图2相同，输入信号 S5相当于图2中所示的包络信号S2，叠加检测单元60一方面对线性 放大器LP1输出的放大信号S3进行检测得到检测信号S5，并将检测 信号S5施加到第三恒定时间控制单元40的输入端，并将放大信号 S3与第一电信号Sout1进行叠加，对射频功率放大器的电源进行包 络跟踪，第三恒定时间控制单元40根据检测信号S5与参考信号的比 较结果，通过导通或关断恒定时间的控制方式，得到第一电信号 Sout1。
当开关K2闭合、K1断开时，图4的结构与图3相同，叠加检测 单元60只对第一电信号Sout1进行检测，得到检测信号S5，此时的 检测信号S5相当于图3中所示的检测信号S4，第三恒定时间控制单 元40根据所述输入信号S1和所述检测信号S5的误差采用导通或关断恒定时间的控制方式得到第一电信号Sout1。
第一模式选择的开关状态禁止同时闭合，一个处于闭合状态时另 一个必须处于断开状态。
用第一模式选择的方式将FT方式与APT方式结合在一起，使电 源设计更简单，应用更广泛。
在另一个实施例中，如图5所示，恒定时间控制单元70包括两 路开关电路711、712，各开关电路711、712并联连接。
在另一个实施例中，如图6所示，开关电路包括COT控制单元310、驱动单元340，COT控制单元310的输入端连接恒定时间控制单 元的输入端，COT控制单元310的输出端连接驱动单元340，驱动单 元340更进一步的包括功率开关，其中，COT为Constant-On-Time 导通恒定时间或Constant-Off-Time关断恒定时间的简称。
恒定时间控制(COT)单元根据输入包络信号S2与参考信号的比 较结果，输出导通或关断恒定时间信号，包络信号S2与参考信号的 比较结果决定了导通或关断恒定时间的启始时刻；驱动单元340中的 功率开关根据导通或关断恒定时间信号闭合或断开恒定时间，实现对 电信号的提升或降低。
在另一个实施例中，如图7所示，恒定时间控制单元还包括储能 单元360，包络信号S2经过开关电路后输出驱动信号S7给储能单元 360，储能单元360对驱动信号S7进行能量暂存后输出第一电信号 Sout1，用于提供射频功率放大器的电源。
进一步地，储能单元包括电感、电容中的至少一个。
在另一个实施例中，如图8所示，恒定时间控制单元包括三路并 联的开关电路721、722、723，各开关电路分别包括COT控制单元和 驱动单元，具体的，开关电路721包括COT控制单元1和功率开关 SWl，开关电路722包括COT控制单元2和功率开关SW2，开关电路723包括COT控制单元3和功率开关SW3，储能单元包括电感L、电容 C；COT控制单元1、2、3分别将输入包络信号S2与参考信号进行比 较，根据比较结果，分别输出导通恒定时间信号Sc1、Sc2、Sc3。各 开关电路依控制时序导通恒定时间。
具体地，导通恒定时间信号Sc1、Sc2、Sc3依次输出，如图9所 示，在导通恒定时间信号Sc1结束时，导通恒定时间信号Sc2开启， 在导通恒定时间信号Sc2结束时，导通恒定时间信号Sc3开启，依次 类推。
优选地，导通恒定时间信号Sc1、Sc2、Sc3的导通时间Ton相等。
功率开关SW1、SW2、SW3依照导通恒定时间信号Sc1、Sc2、Sc3 依次打开，分别输出驱动信号，各路驱动信号的叠加形成驱动信号 S7，经过储能单元的电感L、电容C后输出第一电信号Sout1。
关断恒定时间与此相似，不再赘述。
恒定时间控制单元还包括第二模式选择单元，用于在导通恒定时 间控制模式与关断恒定时间控制模式之间进行切换。
上述实施例对本公开的原理仅是示意性的。应当理解，本文描述 的布置和细节的修改和变型将对本领域技术人员来说显而易见。因 此，意图是仅受接下来的专利权利要求的范围限制，而不受通过本文 对实施例的描述和说明而提出的具体细节限制。

Claims (11)

1.一种用于射频功率放大器的电源的控制方法，其特征在于，跟踪包络信号并根据包络信号的变化，采用导通或关断恒定时间的控制方式得到第一电信号，用于提供射频功率放大器的电源。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，将包络信号与参考信号进行比较，根据比较结果决定导通或关断的启始时间。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述参考信号包括以下任一种信号：预设信号、与包络信号关联的参考信号、与射频功率放大器的供给电压关联的参考信号。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述包络信号包括所述射频功率放大器的第一包络信号经过线性放大器后的第一放大信号的第一耦合信号，所述第一放大信号与所述第一电信号叠加后用于对射频功率放大器的电源进行包络跟踪。
5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述包络信号包括所述射频功率放大器的第一包络信号，及所述第一包络信号经过导通或关断恒定时间的控制方式后的第一电信号的第二耦合信号。
6.根据权利要求4或5所述的控制方法，其特征在于，还包括第一模式选择，用于选择所述包络信号为所述第一耦合信号，或为所述输入信号和所述第二耦合信号。
7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述导通或关断恒定时间的控制方式，通过不少于一路的开关电路实现，各开关电路依控制时序导通或关断恒定时间。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述控制时序依次导通或关断各开关电路。
9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，各所述开关电路包括控制单元与驱动单元，控制单元用于控制开关电路导通或关断恒定时间，驱动单元用于根据控制单元的输出而输出驱动信号。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述导通或关断恒定时间的控制方式中包括储能单元，用于根据所述驱动信号进行能量暂存。
11.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括第二模式选择，用于在导通恒定时间控制方式与关断恒定时间控制方式之间进行切换。
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