CN109286374B

CN109286374B - 一种用于包络跟踪的电源

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Publication number: CN109286374B
Application number: CN201710589788.8A
Authority: CN
Inventors: 夏勤; 杨世红
Original assignee: Shaanxi Reactor Microelectronics Co ltd
Current assignee: Shaanxi Reactor Microelectronics Co ltd
Priority date: 2017-07-19
Filing date: 2017-07-19
Publication date: 2021-03-02
Anticipated expiration: 2037-07-19
Also published as: CN109286374A

Abstract

本公开揭示了一种用于包络跟踪的电源，包括：变频单元，用于对第一包络信号进行变频处理并输出第一变频信号；第一控制单元，用于响应于第一变频信号生成第一控制信号；第一驱动单元，用于基于所述第一控制信号来提供第一变频包络电压；延迟单元，用于对第一包络信号进行延迟处理并输出第一延迟信号；第二驱动单元，用于基于所述第一延迟信号来提供第二包络电压；叠加单元，用于叠加所述第一变频包络电压和第二包络电压以便提供射频功率放大器的完整包络电压。本公开实现了一种新的、用于包络跟踪的电源，能够通过叠加第一变频包络电压和第二包络电压的方式来对射频功率放大器提供供给电压。

Description

一种用于包络跟踪的电源

技术领域

本公开涉及移动通信领域，特别涉及一种用于包络跟踪的电源。

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的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。

如何进一步提高用于包络跟踪的电源的效率，始终是本领域需要考虑的技术问题。

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包络线示意图；

图3是本公开中一个实施例所示的电源结构示意图；

图4是本公开中又一个实施例所示的电源结构示意图。

发明内容

为解决上述技术问题，本公开提出了一种用于包络跟踪的电源，包括：

变频单元，用于对第一包络信号进行变频处理并输出第一变频信号；

第一控制单元，用于响应于第一变频信号生成第一控制信号；

第一驱动单元，用于基于所述第一控制信号来提供第一变频包络电压；

延迟单元，用于对第一包络信号进行延迟处理并输出第一延迟信号；

第二驱动单元，用于基于所述第一延迟信号来提供第二包络电压；

叠加单元，用于叠加所述第一变频包络电压和第二包络电压以便提供射频功率放大器的供给电压。

优选的，所述变频单元包括以下任一或者其任意组合：低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器。

优选的所述第一控制单元包括以下任一：脉冲宽度调制器、脉冲密度调制器。

优选的，第一驱动单元包括开关放大器，第二驱动单元包括线性放大器。

优选的，延迟单元包括任意类型的延迟电路或缓冲电路。

优选的，当所述第一包络信号的频率属于第一设定阈值区间时，和/或当所述第一包络信号的幅值属于第二设定阈值区间时，变频单元输出所述第一变频信号。

优选的，第一驱动单元还包括电感，所述开关放大器通过电感连接所述线性放大器。

优选的，第一驱动单元包括第一高频开关放大器、第二高频开关放大器，且第一高频开关放大器的开关频率与第二高频开关放大器的频率不同。

优选的，第二驱动单元包括LDO或A类或AB类线性放大器。

优选的，所述叠加单元包括功率管。

通过上述技术方案，本公开实现了一种新的、用于包络跟踪的电源，能够通过叠加第一电压和第二电压的方式来对射频功率放大器提供供给电压。

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，本公开提出了一种用于包络跟踪的电源，包括：

对于所述实施例，通过叠加第一电压和第二电压来提供射频功率放大器的供给电压，这与现有技术中通过单一电压或者并联两路电流后向射频功率放大器提供供给电压截然不同。第一变频包络电压、第二包络电压均与所述第一包络信号有关，因此，上述实施例才能够实现一种用于包络跟踪的电源。能够理解，在第一包络信号存在的前提下，在第一控制信号、第一延迟信号的基础上，才产生了上述第一变频包络电压、第二包络电压。

由于包络信号对应了多种频率的射频信号，因此上述实施例包括变频单元，以便对第一包络信号变频后得到第一变频信号，并进而通过第一驱动单元用于提供第一变频包络电压。本实施例很重要的一点就在于：变频单元不是简单的滤波，而要根据滤波处理过程提供所述变频信号。在第一包络信号存在的前提下，变频信号针对的是第一包络信号，从而使得第一控制单元基于所述变频信号产生第一控制信号，并在这些基础上、进一步通过第一驱动单元提供第一变频包络电压。能够理解，第一变频包络电压至少在频率上与第一包络信号有所不同且被用于包络跟踪。

此外，变频单元自身具有时间常数，导致第一变频包络电压与第一包络信号在时间上有延迟效应，因此，上述延迟单元同样做了延迟处理，并进而通过第二驱动单元用于提供第二包络电压。可以看出，第二包络电压与第一包络信号在时间上也有延迟效应。事实上，不存在理想的、没有延迟效应的器件或单元。

至于延迟效应的匹配问题，这属于电路领域的常识。本公开并不在于如何设计、匹配延迟电路的时间常数，在此不再赘述。在另一个实施例中，不论是模拟型还是数字型，延迟单元包括任意类型的延迟电路或缓冲电路。

需要说明的是，如果上述实施例的电源为模拟电源，那么第一变频包络电压和第二包络电压各自所对应的电路可以通过串联方式来实现叠加单元；如果上述实施例的电源为数字电源，那么只要能够以任何数字电路叠加代表第一变频包络电压的数字信号，以及代表第二包络电压的数字信号，则这些数字电路均可以实现叠加单元。

参见图2，自上而下的，其中最上面一条红色曲线10示意第一变频包络电压，中间一条蓝色曲线20示意第二包络电压，最下面一条黑色曲线30示意欲追踪的、输入至射频功率放大器的包络信号。

需要说明的是，由于第一驱动单元受控于第一控制信号，那么结合本领域技术的现状和发展，优选的，在另一个实施例中，所述第一控制单元包括以下任一：脉冲宽度调制器、脉冲密度调制器。然而，第一控制单元并不受限于此。

类似的，在另一个实施例中，第一驱动单元包括开关放大器。如此，脉冲宽度调制器或者脉冲密度调制器，甚至其组合，可以与一个或多个开关放大器来协作从而提供第一变频包络电压，且可以是多级并联结构，例如每一级至少包括一个脉冲宽度调制器和一个开关放大器，多路并联后再转换为电压信号，从而构成本公开中的诸多种实施例。

在另一个实施例中，第二驱动单元包括线性放大器。

根据包络信号自身的特点，结合前文，不难发现，本公开的实施例如果需要充分发挥第一变频包络电压和第二包络电压叠加作用，开关放大器与线性放大器各有特点，其组合是较佳的选择，但这并不意味着第一、第二驱动单元受限于此，只要适应于包络跟踪即可。

也就是说，除前文频率、延迟之外，对于包络跟踪，当采用上述开关放大器或线性放大器时，还可能涉及包络信号的振幅调整。利用各种放大器进行不同的振幅调整，现有技术已经公开很多这方面内容，本公开并不试图提出新的振幅调整手段，在此不再赘述。

在另一个实施例中，所述变频单元包括以下任一或者其任意组合：低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器。

可以看出，所述实施例涉及对变频单元进行选型。结合图2中的包络示意，由于包络信号对应了多种频率的射频信号，那么对于不同的频率，可以针对性的选择低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器。

例如，如果采用低通滤波器，那么对应于第一频率区间范围的包络信号能够通过滤波器，并用于得到第一变频信号，并进而通过第一驱动单元用于提供第一变频包络电压。如果采用带通滤波器，那么对应于第二频率区间范围的包络信号能够通过滤波器，并用于得到第一变频信号，并进而通过第一驱动单元用于提供第一变频包络电压。如果采用高通滤波器，那么对应于第三频率区间范围的包络信号能够通过滤波器，并用于得到第一变频信号，并进而通过第一驱动单元用于提供第一变频包络电压。其中，对于低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器，顾名思义，从频率的阈值或阈值范围角度来讲，第一频率区间范围往往低于第二频率区间范围，第二频率区间范围则低于第三频率区间范围。

优选的，采用低通滤波器为主，这主要是为了使得图中包络信号中、对应于第一频率区间范围，波峰较大或包络较大那部分包络曲线能够用于提供第一电压。然而带通滤波器和高通滤波器依然是很有意义的，例如：当采用单一滤波器无法很好的发挥变频单元的功能时，无法很好的适用于频率范围较宽的包络信号时，进而无法很好的发挥本公开所述的用于包络跟踪的电源的功能时，那么变频单元可以是组合型的，可以进一步包括带通滤波器和/或高通滤波器，从而更加精确的进行包络跟踪。容易理解，此种组合情况下，第一驱动单元也最好相应的有对应于各种滤波器的驱动电路，例如各种对应的开关放大器。

在另一个实施例中，所述第一包络信号为输入至所述射频功率放大器的包络信号。

对于所述实施例，当第一包络信号为输入至所述射频功率放大器的包络信号时，正如现有技术中大多数技术方案中将射频(即RF)输入信号作为包络跟踪的基准信号那样，所述实施例也是从信号源头，即输入至射频功率放大器的包络信号，来实现包络跟踪。

此外，本公开的实施例不排斥反馈控制或前馈控制，需根据实际情况而考虑反馈控制或前馈控制或者二者的结合。根据控制理论，在采用反馈控制的情况下，结合前馈控制，可能针对某些***有更好的控制能力。

更进一步的，在满足对于射频功率放大器的效率的基本要求下，本公开允许在各个已披露的实施例的前提下，进一步综合反馈和/或前馈控制，以更好的控制误差和时延，包括但不限于对包络进行延时和误差的补偿。

在另一个实施例中，当所述第一包络信号的频率属于第一设定阈值区间时，和/或当所述第一包络信号的幅值属于第二设定阈值区间时，变频单元输出所述第一变频信号。

正如前文所述，结合图2来看，包络信号往往涉及不同幅值和不同频率，前文所述有关实施例对于变频单元的选型已经进行了充分说明。而本实施例则可以只针对频率，换句话说，变频单元的工作与否以及如何工作，是可以受控于包络信号的频率的，例如本实施例所述的第一设定阈值区间。

由于本实施例包括了并列方案，也就是说，当所述第一包络信号的幅值属于第二设定阈值区间时，变频单元也可以输出所述第一变频信号。显然，此种情况针对幅值，换句话说，变频单元的工作与否以及如何工作，也是可以受控于包络信号的幅值的，例如通过所述的第二设定阈值区间。从工程的角度讲，在频率较高时，通过幅值来控制比通过频率来控制更加容易实现。但是，这并不妨碍通过频率和幅值两个因素共同控制变频单元的实现。

更进一步的，在另一个实施例中，当变频单元包括多路滤波器时，例如前文所述的低通滤波器、带通滤波器时(或者更宽泛意义上的甲类频率区间范围的滤波器、乙类频率区间范围的滤波器，其中，甲类频率区间范围与乙类频率区间范围不重叠)，除了前一实施例的第一设定阈值区间之外，还可以：当所述第一包络信号的幅值位于第二设定阈值区间时，变频单元输出第二变频信号。

这样的话，当第一驱动单元包括至少两个开关放大器时，第一控制单元，还用于响应于第二变频信号生成第二控制信号；第一驱动单元，还用于基于所述第二控制信号来提供第一变频包络电压。如此，变频单元可以包括不同特性的多路滤波器并产生不同变频信号、第一控制单元则可以响应于不同变频信号生成不同控制信号、第一驱动单元则可以基于所述不同控制信号来提供第一变频包络电压。

参见图3，在另一个实施例中，第一驱动单元还包括电感，所述开关放大器通过电感连接所述第二驱动单元；所述叠加单元包括功率管。这样的话，当第一驱动单元选型为开关放大器、第二驱动单元选型为线性放大器时，开关放大器的输出端连接电感的一端，电感的另一端连接功率管的输入端；线性放大器的输出端连接功率管的控制端，线性放大器的一个输入端连接功率管的输出端；第一驱动单元所提供的第一电压经由电感储存和释放能量。并且，功率管叠加所述第一电压与第二驱动单元提供的第二电压，从而向射频功率放大器提供供给电压。图3中，P1指代第一驱动单元中的开关放大器，P2指代第二驱动单元中的线性放大器，M指代功率管。其中，第二驱动单元也可以是低压降压稳压器(其英文缩写为LDO)。

参见图4，更进一步地，在另一个实施例中，电感的另一端同时连接功率管的输入端和线性放大器的电源端，线性放大器的一个输入端连接功率管的输出端；线性放大器与功率管叠加所述第一电压与第二驱动单元提供的第二电压，从而向射频功率放大器提供供给电压。此外，叠加单元虽然在该实施例中通过功率管来实现，但是由于包络信号并非直流信号，所以叠加单元也不排除使用变压器或电容来实现：可以向变压器的第一线圈输入第一电压，以及向变压器的第二线圈输入第二电压；也可以向电容的一端输入第一电压，以及向电容的另一端输入第二电压。

在另一个实施例中，第一驱动单元包括第一高频开关放大器、第二高频开关放大器，且第一高频开关放大器的开关频率与第二高频开关放大器的频率不同。

结合前文实施例，本实施例是对第一驱动单元包括多种不同特性的开关放大器情形下、特别是包括不同频率开关放大器进行了限定。

在一些实施例中，控制单元可以被提供在数字发射机的芯片或处理器(例如，硅)上。此外，驱动单元也可以被提供在数字发射机的芯片或处理器上。更推而广之的，其余单元也可以被提供在有关芯片或处理器上。上述电源也自然可以被提供在数字发射机的芯片或处理器上。

根据特定实现需求，可以以硬件方式或以软件方式实现本发明的实施例。该实现可以使用其上存储有电子可读控制信号的数字存储介质(例如，软盘、DVD、蓝光、CD、R0M、PR0M、EPR0M、EEPR0M或FLASH存储器)来加以执行。因此，该数字存储介质可以是计算机可读的。

在一些实施例中，可以使用可编程逻辑器件(例如，现场可编程门阵列)来执行本文描述的方法的功能中的一些或全部。在一些实施例中，现场可编程门阵列可以与微处理器协作，以实现本文描述的电源。

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，意图是仅受专利权利要求的范围限制，而不受通过本说明书对实施例的描述和说明而提出的具体细节限制。

Claims

1.一种用于包络跟踪的电源，包括：

叠加单元，用于叠加所述第一变频包络电压和第二包络电压以便提供射频功率放大器的供给电压；

其中，所述变频单元包括以下任一或者其任意组合：低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器；

当所述第一包络信号的频率属于第一设定阈值区间时，和/或当所述第一包络信号的幅值属于第二设定阈值区间时，变频单元输出所述第一变频信号。

2.如权利要求1所述的电源，其中，所述第一控制单元包括以下任一：脉冲宽度调制器、脉冲密度调制器。

3.如权利要求1所述的电源，其中，第一驱动单元包括开关放大器，第二驱动单元包括线性放大器。

4.如权利要求1所述的电源，其中，延迟单元包括任意类型的数字型或模拟型的、延迟电路或缓冲电路。

5.如权利要求3所述的电源，其中，第一驱动单元还包括电感，所述开关放大器通过电感连接所述第二驱动单元。

6.如权利要求3所述的电源，其中，第一驱动单元包括第一高频开关放大器、第二高频开关放大器，且第一高频开关放大器的开关频率与第二高频开关放大器的频率不同。

7.如权利要求3所述的电源，其中，第二驱动单元包括LDO或A类或AB类线性放大器。

8.如权利要求1所述的电源，其中，所述叠加单元包括功率管。