專利名稱：改進的電源級的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于生成電源電壓的電源級，具體地說，涉及跟蹤基準(zhǔn)信號的包絡(luò)的電源電壓級。相關(guān)技術(shù)在本領(lǐng)域中，已知提供特別用于功率放大器應(yīng)用的高效率電源產(chǎn)生電路。功率放大器(例如，射頻(RF)功率放大器)通常具有高峰均比(PAR :peak-to-average ratio)。 如果提供足以處理電壓峰值的電源電壓，則對于放大器的大部分操作來說，該電源電壓不必要地高，并且該功率放大器的操作非常低效。因此，已經(jīng)開發(fā)了高效率電源產(chǎn)生裝置。典型的技術(shù)都屬于包絡(luò)消除和恢復(fù)(EER Envelope Elimination And Restoration)以及包絡(luò)足艮蹤(ET :Envelope Tracking)的大類中。努吉拉有限公司(Nujira limited)的英國專利No. 2398648描述了一種高效率的包絡(luò)跟蹤電壓供給方案。對于窄帶信號來說，現(xiàn)有技術(shù)的高效率包絡(luò)跟蹤電源高效率地工作。然而對于寬帶信號來說，出現(xiàn)低效。這是由于必須使電源適于處理更寬范圍的頻率而產(chǎn)生的過度的開關(guān)損耗和失真。本發(fā)明的目的是提供一種改進的技術(shù)，該技術(shù)優(yōu)選地在增大的帶寬上高效率地提供電源電壓。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，本發(fā)明提供了一種生成跟蹤基準(zhǔn)信號的電源的方法，該方法包括以下步驟對所述基準(zhǔn)信號進行濾波；根據(jù)經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號生成第一電壓；根據(jù)所述基準(zhǔn)信號生成第二電壓；以及組合所述第一電壓和所述第二電壓以提供電源電壓。所述生成所述第一電壓的步驟可以包括跟蹤經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號，并且所述生成所述第二電壓的步驟包括跟蹤所述基準(zhǔn)信號。 所述生成所述第二電壓的步驟可以包括從所述基準(zhǔn)信號中減去所述電源電壓。所述生成所述第二電壓的步驟還可以包括放大被減后的信號。所述生成所述第二電壓的步驟可以包括延遲所述基準(zhǔn)信號，所述第二電壓根據(jù)經(jīng)延遲的基準(zhǔn)信號生成。所述從所述基準(zhǔn)信號中減去所述電源電壓的步驟可以生成誤差信號，并且所述放大被減后的信號的步驟可以放大所述誤差誤信號以生成校正信號，其中，所述校正信號形成所述第二電壓。所述對所述基準(zhǔn)信號進行濾波的步驟可以包括利用第一濾波器帶寬對所述基準(zhǔn)信號進行濾波，以提供第一經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號；以及利用第二濾波器帶寬對所述基準(zhǔn)信號進行濾波，以提供第二經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號；所述生成所述第一電壓的步驟依賴于所述第一經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號；并且所述生成所述第二電壓的步驟依賴于所述第二經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號。所述第二濾波器帶寬可以被所述第一濾波器帶寬寬。所述對所述基準(zhǔn)信號進行濾波的步驟可以包括利用n-2個其它濾波器帶寬對所述基準(zhǔn)信號進行濾波，以提供n-2個其它經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號，其中，經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號的總數(shù)為η ；根據(jù)所述n-2個其它經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號生成n-2個其它電壓，其中，所生成的電壓的總數(shù)是η;并且通過以下步驟將所述n-2個其它電壓與組合的第一電壓和第二電壓組合起來以級聯(lián)級來組合各個所述其它電壓，其中，對于第i級，i = 3至n，將第i個生成的電壓與第i-Ι級的組合電壓組合起來，以提供修正的電源電壓，第η級的輸出形成實際的電源電壓。該方法還可以包括提供所述第一電壓作為對所述生成所述第一電壓的步驟的反饋輸入。所述生成所述第二電壓的步驟還可以依賴于作為反饋信號而提供的組合的第一電壓和第二電壓。所述生成第i個電壓的步驟還可以依賴于作為反饋信號而提供的第i級的組合電壓。該方法還可以包括根據(jù)未濾波的基準(zhǔn)信號生成另一電壓，并將所述另一電壓與組合的第一電壓和第二電壓組合起來，以提供所述電源電壓。該方法還可以包括根據(jù)未濾波的基準(zhǔn)信號生成另一電壓，并將所述另一電壓與第 η級的組合電壓組合起來。根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種生成跟蹤基準(zhǔn)信號的電源的方法，該方法包括以下步驟在η個濾波步驟中對包絡(luò)信號進行濾波，在各個濾波步驟中應(yīng)用的濾波不同；在相應(yīng)的 η個電壓生成步驟中，根據(jù)相應(yīng)的濾波基準(zhǔn)信號生成相應(yīng)的多個中間電壓；在分別與所述第2到第η個電壓生成步驟相關(guān)聯(lián)的η-1個電壓求和步驟的每一個步驟中，接收在相應(yīng)的生成步驟中生成的所述中間電壓；在所述η-1個電壓求和步驟的每一個步驟中，接收前一求和步驟的輸出；生成這兩個輸入的和，作為各個求和步驟的輸出；以及提供第η-1個求和步驟的輸出作為所述電源電壓。在連續(xù)的濾波步驟中，所述濾波帶寬可以被連續(xù)擴大。該方法還可以包括以下步驟將至少一個求和步驟的輸出反饋給相應(yīng)的生成步驟，其中，所述生成步驟根據(jù)所述反饋輸出生成所述中間電壓。該方法還可以包括以下步驟將各個所述生成步驟中生成的所述中間電壓反饋給前一個生成步驟中的生成步驟的輸入，由此減小直流偏移。另一方面，本發(fā)明提供了一種生成跟蹤基準(zhǔn)信號的電源的方法，該方法包括以下步驟對所述基準(zhǔn)信號進行濾波；根據(jù)濾波的基準(zhǔn)信號生成中間電源信號；對所述中間電源信號與校正信號求和，以提供輸出電源信號；從所述基準(zhǔn)信號中減去所述輸出電源信號， 以生成誤差信號；以及根據(jù)所述誤差信號生成所述校正信號。該方法還可以包括以下步驟在執(zhí)行所述減法步驟之前延遲所述基準(zhǔn)信號。所述延遲可以對應(yīng)于對所述濾波步驟、所述生成步驟和所述求和步驟的延遲。
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所述生成所述中間電源的步驟還可以適于去除所述校正信號與經(jīng)濾波的信號之間的直流偏移。 所述生成所述校正信號的步驟可以包括線性放大所述誤差信號。根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供了一種生成跟蹤基準(zhǔn)信號的電源的裝置，包括以下步驟對所述基準(zhǔn)信號進行濾波；根據(jù)經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號生成第一電壓；根據(jù)所述基準(zhǔn)信號生成第二電壓；以及組合所述第一電壓和所述第二電壓，以提供電源電壓。所述生成所述第一電壓的步驟可以包括跟蹤經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號，并且所述生成所述第二電壓的步驟包括跟蹤所述基準(zhǔn)信號。所述生成所述第二電壓的步驟可以包括從所述基準(zhǔn)信號中減去所述電源電壓。所述生成所述第二電壓的步驟還可以包括放大被減后的信號。所述生成所述第二電壓的步驟可以包括延遲所述基準(zhǔn)信號，所述第二電壓根據(jù)經(jīng)延遲的基準(zhǔn)信號生成。所述從所述基準(zhǔn)信號中減去所述電源電壓的步驟可以生成誤差信號，并且所述放大被減后的信號的步驟可以放大所述誤差信號以生成校正信號，其中，所述校正信號形成所述第二電壓。所述對所述基準(zhǔn)信號進行濾波的步驟包括利用第一濾波器帶寬對所述基準(zhǔn)信號進行濾波，以提供第一經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號；以及利用第二濾波器帶寬對所述基準(zhǔn)信號進行濾波，以提供第二經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號；所述生成所述第一電壓的步驟依賴于所述第一經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號；并且所述生成所述第二電壓的步驟依賴于所述第二經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號。所述第二濾波器帶寬可以比所述第一濾波器帶寬寬。所述對所述基準(zhǔn)信號進行濾波的步驟可以包括利用n-2個其它濾波器帶寬對所述基準(zhǔn)信號進行濾波，以提供n-2個其它經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號，其中，經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號的總數(shù)為η ；根據(jù)所述n-2個其它經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號生成n-2個其它電壓，其中，所生成的電壓的總數(shù)是η;以及通過以下步驟將所述n-2個其它電壓與已組合的第一電壓和第二電壓組合起來以級聯(lián)級來組合各個所述其它電壓，其中，對于第i級，i = 3到n，將第i個生成的電壓與第i_l級的組合電壓組合起來，以提供經(jīng)修正的電源電壓，第η級的輸出形成實際的電源電壓。該裝置還可以包括提供所述第一電壓作為對所述生成所述第一電壓的步驟的反饋輸入。所述裝置可以適于還根據(jù)作為反饋信號而提供的組合的第一電壓和第二電壓來生成所述第二電壓。所述裝置可以適于還根據(jù)作為反饋信號而提供的第i級的組合電壓來生成第i個生成的電壓。該裝置還可以適于根據(jù)未經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號生成另一電壓，并將該另一電壓與已組合的第一電壓和第二電壓組合起來，以提供所述電源電壓。該裝置可以適于根據(jù)未經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號生成另一電壓，并將該另一電壓與第η 級的組合電壓組合起來。在一方面，本發(fā)明提供了一種生成跟蹤基準(zhǔn)信號的電源的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括η個電壓生成級，各電壓生成級均包括濾波器，其用于對所述基準(zhǔn)信號進行濾波，其中，各個濾波器的帶寬不同；以及電壓生成級，其用于根據(jù)經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號生成中間電源電壓；n-1 個電壓求和級，它們分別與第2電壓生成級到第η電壓生成級相關(guān)聯(lián)，各電壓求和級均適于接收由相應(yīng)的電壓源生成級生成的所述中間電源電壓作為第一輸入；接收前一求和級的輸出作為第二輸入；以及生成所述第一輸入和所述第二輸入的和作為輸出，其中，第n-1 個求和級的輸出是輸出電源電壓。在一方面，本發(fā)明提供了一種生成跟蹤基準(zhǔn)信號的電源的裝置，該裝置包括用于在η個濾波步驟中對包絡(luò)信號進行濾波的單元，在各個濾波步驟中應(yīng)用的濾波不同；用于在相應(yīng)的η個電壓生成步驟中根據(jù)相應(yīng)的經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號來生成相應(yīng)的多個中間電壓的單元；用于在分別與第2到第η個電壓生成步驟相關(guān)聯(lián)的n-1個電壓求和步驟的每一個步驟中接收在相應(yīng)的生成步驟中生成的所述中間電壓的單元；用于在所述n-1個電壓求和步驟的每一個步驟中接收前一求和步驟的輸出的單元；用于生成這兩個輸入的和作為各個求和步驟的輸出的單元；以及用于提供第n-1個求和步驟的輸出作為所述電源電壓的單兀。在連續(xù)的步驟中，所述濾波帶寬可以被連續(xù)擴大。該裝置還可以適于將至少一個求和步驟的輸出反饋給相應(yīng)的用于生成的單元，其中，所述用于生成的單元根據(jù)所述反饋輸出生成所述中間電壓。該裝置還可以適于將在所述生成步驟的每一個步驟中生成的所述中間電壓反饋給前一個生成步驟的生成步驟的輸入，由此減小直流偏移。另一方面，本發(fā)明提供了一種生成跟蹤基準(zhǔn)信號的電源的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括濾波器，其用于對所述基準(zhǔn)信號進行濾波；中間電源級，其用于根據(jù)經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號來生成中間電源信號；加法器，其用于對所述中間電源信號和校正信號求和以提供輸出電源信號； 減法器，其用于從所述基準(zhǔn)信號中減去所述輸出電源信號以生成誤差信號；以及放大器，其用于根據(jù)所述誤差信號生成所述校正信號。該結(jié)構(gòu)還可以包括位于所述減法器的輸入端的延遲級，該延遲級用于延遲所述基準(zhǔn)信號。所述延遲級可以適于將所述基準(zhǔn)信號延遲與濾波步驟、生成步驟和求和步驟的延遲相對應(yīng)的量。所述放大器可以包括線性放大級。所述中間電源級可以是用于根據(jù)所述基準(zhǔn)信號的包絡(luò)來生成所述中間電源的包絡(luò)跟蹤電源級。


現(xiàn)在參照附圖通過示例來描述本發(fā)明，附圖中圖1例示了根據(jù)本發(fā)明實施方式的改進的包絡(luò)跟蹤電壓電源級；圖2例示了一實施方式中圖1的結(jié)構(gòu)的電源級的實現(xiàn)；圖3例示了另一實施方式中對圖3的電源級的變型；圖4例示了另一實施方式中對圖1的線性放大級的實現(xiàn)；圖5例示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的電壓電源級；圖6例示了另一實施方式的對圖5的電壓電源級的變型；
圖7例示了又一實施方式的對圖6的電壓電源的變型；以及圖8例示了圖5到圖7中任一個實施方式的電壓電源級的一部分的示例性實現(xiàn)。
具體實施例方式現(xiàn)在參照多個示例性實施方式通過示例來描述本發(fā)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解的是，本發(fā)明不限于所描述的任何實施方式的細(xì)節(jié)。具體地說，本發(fā)明不限于用于實現(xiàn)高效率電源級的任何特定技術(shù)。盡管在英國專利No. 2398648中描述了特別高效率的電源級并且有利地結(jié)合在本發(fā)明的實施方式中，但本發(fā)明不限于使用這種特定的高效率電源級。 總體上，本發(fā)明優(yōu)選在多個實施方式中利用任何高效率的包絡(luò)跟蹤電源級來實現(xiàn)。圖1例示了根據(jù)本發(fā)明的一個方面的示例性結(jié)構(gòu)的基本原理。參照圖1，附圖標(biāo)記118總體上例示了高效率電源生成級。如圖1所示，高效率電源生成級118包括濾波器102和中間電源級104。濾波器102被連接以在其輸入端處接收線114上的基準(zhǔn)信號并生成輸出。線114上的基準(zhǔn)信號從要放大的信號的包絡(luò)獲得或者表示要放大的信號的包絡(luò)。該信號可以從包絡(luò)檢測電路獲得。濾波器102的輸出形成對中間電源級104的輸入。中間電源級104優(yōu)選為高效率電源級，該電源級在其輸出端生成用于傳送給放大器級的電源電壓。然而，根據(jù)本發(fā)明的原理，由中間電源電壓級104在其輸出端處生成的電源電壓被視為中間電源電壓，并且被中間電源電壓進一步修正，下面將對此進一步討論。應(yīng)當(dāng)理解的是，該中間電源級104的實現(xiàn)方式可以變化，但在英國專利 No. 2398648中提出了特別優(yōu)選的實現(xiàn)。高效率電源級118的實現(xiàn)也可以變化。在圖1中， 示出了單個中間電源級104，在其輸入端具有相關(guān)聯(lián)的濾波器102。在其它實施方式中，高效率電源級118可以包括多個并聯(lián)或級聯(lián)的中間電源級104。然而，根據(jù)本發(fā)明的原理，當(dāng)在高效率電源級118中設(shè)置多個并聯(lián)的中間電源級104時，這些電源級中的每一個都通過關(guān)聯(lián)濾波器(對應(yīng)于與中間電源級104相關(guān)聯(lián)的輸入濾波器10 來獲得其輸入。再來看圖1，可以看出，在中間電源級104的輸出端處生成的中間電源電壓形成了對加法器或組合器級112的第一輸入，并生成一輸出，該輸出形成了對減法器108的輸入。 減法器108接收來自延遲級106的輸出端的另一個輸入。減法器108的輸出形成對線性放大器110的輸入。線性放大器110的輸出形成了對加法器112的另一個輸入。減法器108 被設(shè)置成從延遲級106的輸出端處的信號中減去加法器112的輸出端處的信號。加法器 112適于將中間電源級104的輸出端處的中間電源電壓信號與線性放大器110的輸出端處的信號相加。加法器112在線116上的輸出還形成了優(yōu)選地針對放大器級的電源電壓，并且加法器112的輸出還優(yōu)選地連接到RF放大器晶體管的漏極/集電極端子。因此，延遲級106、減法器108、線性放大器110和加法器112被組合起來并與高效率電源級118組合地連接起來，以形成用于電源電壓級的整理(clean-up)回路，下面將對此進行更詳細(xì)地討論。對于獲得本發(fā)明的益處來說，并不是所有這些元件都是必要的，必要的元件根據(jù)以下討論而清楚得知。應(yīng)當(dāng)注意，根據(jù)本發(fā)明的原理的電源電壓的生成并不限于生成RF放大器結(jié)構(gòu)的電源電壓，盡管其在這種結(jié)構(gòu)中使用時尤其有利。中間電源級104代表了在窄帶寬上提供非常好的效率的現(xiàn)有電源級，但是對于期望的應(yīng)用來說，其既沒有足夠的帶寬，也不具有線性。因此，增加了基于線性放大器110的附加回路。該附加回路將信號與現(xiàn)有電源級的輸出相加，以產(chǎn)生全帶寬信號，與現(xiàn)有的電源級所能夠產(chǎn)生的信號相比，該全帶寬信號更接近最終期望的輸出信號。通過濾波器102來限制輸入到中間電源級104的信號的帶寬，以確保它處理的信號在電源級104的高效率操作的規(guī)定限度內(nèi)。然后，由電源級104生成的電壓電源被提供為組合器112的輸入，該組合器112還接收線性放大器110的輸出。這兩個信號被相加以在線116上提供用于傳送給放大器級的電源端子的電源電壓。在減法器108中，還對在線116上提供的電源級的修正后的輸出與線114上表示需要的最終包絡(luò)信號的基準(zhǔn)信號進行比較。減法器108在其輸出端生成誤差信號，該誤差信號形成了對線性放大器的輸入，并且該誤差信號的放大版本被提供給加法器112以形成用于校正電源級104的輸出的校正信號。這樣，減小了要在線116上傳送的需要的輸出信號與由電源級104提供的電壓源輸出之間的差異。濾波器級102可以是低通濾波器或者高通濾波器。濾波器的用途是限制傳送給中間電源級104的信號的帶寬，被濾除的特定頻率不重要。濾波器的帶寬將視實現(xiàn)方式而定， 其取決于中間電源級104被設(shè)計為進行高效率處理所需的帶寬。濾波器102的用途是限制傳送給中間電源級104的信號的帶寬，使得該信號得到高效率處理。設(shè)置延遲級106，以便補償由高效率電源級118造成的延遲。這確保了提供給減法器108的信號是時間對準(zhǔn)的。在由于其它級中的處理而沒有發(fā)生時間對不準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)的情況下，或者提供了用于對時間對不準(zhǔn)的一些不同補償?shù)那闆r下，可以不需要延遲級106。此外，需要延遲級106來優(yōu)化性能，在特定實現(xiàn)中，在沒有延遲級106的情況下獲得了滿意的性能。參照圖2，例示了圖1的中間電源級104的示例性實現(xiàn)。這示出了中間電源級104 可以包括開關(guān)電源202和校正級204。該結(jié)構(gòu)與英國專利No. 2398648中描述的一致。根據(jù)經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號，開關(guān)電源202選擇多個可用電源中的一個，并且校正級204用來減小所選擇的電源電壓中的誤差。參照圖3，例示了圖1的裝置的進一步變型。設(shè)置了從線性放大器110的輸出端到中間電源104的輸入端的反饋路徑。線性放大器110的輸出被饋入控制塊340，控制塊340 向組合器302提供輸出。組合器302從濾波器102的輸出端處的經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號中減去控制塊340的輸出，然后將所得到的組合信號提供給中間電源級104的輸入端。進入高效率電源級的反饋去除了將存在于中間電源級104的輸入與輸出之間的任何直流偏移量。該直流偏移量(存在時)是由于中間電源級104的輸入與延遲級106的輸出之間的直流偏移而造成的。控制級340根據(jù)線性放大器110的輸出端處的信號提供必要的直流偏移補償。因而，線性放大器的輸出被饋入到高效率的電源級的另一輸入，確保高效率電源級相對于該線性放大器不具有任何直流偏移或低頻偏移，從該輸出得到了測量的信號。圖3的用于去除直流偏移的附加特征僅在出現(xiàn)直流偏移并且需要將其去除時才需要。如果不存在直流偏移，則不需要圖3的附加特征。參照圖4，示出了圖1到圖3的線性放大器110的示例性實現(xiàn)。如圖4所示，線性放大器110被優(yōu)選地實現(xiàn)為包括放大器級402、循環(huán)濾波器406和組合器404的結(jié)構(gòu)。減法器108的輸出形成了對組合器404的第一輸入，并且提供了形成放大器402的輸入的輸出。 放大器402的輸出形成了對加法器級112的輸入，并且還形成了對循環(huán)濾波器406的輸入。 循環(huán)濾波器的輸出形成了對組合器404的第二輸入。組合器404用于從減法器級108的輸出中減去循環(huán)濾波器的輸出。線性放大器110被優(yōu)選實現(xiàn)為AB級放大器402。AB級放大器402優(yōu)選為高帶寬線性放大器。優(yōu)選地由循環(huán)濾波器406在AB級放大器周圍提供反饋。為了使AB級放大器402 中的功耗減到最小，有必要使其輸出最小化。因此，在優(yōu)選的結(jié)構(gòu)中，為了使放大器輸出最小化，使用了循環(huán)濾波器406。因此，參照圖1到圖4描述的結(jié)構(gòu)提供了對現(xiàn)有技術(shù)的改進，使得能夠高效率生成寬帶電源信號。功率的主要部分仍然由高效率電源級118處理，因此使效率保持在合理的水平。即使濾波器102是窄帶濾波器，仍然可以獲得高效率。位于線性放大器110周圍的附加回路(可以稱為整理回路)具有其它優(yōu)點。它使得電源生成級的線性增加，由此減小失真。不管是否是寬帶信號，減小失真本身就是有益的。因此，所描述的結(jié)構(gòu)具有兩個益處，并且可以用于(i)允許利用增加的帶寬來高效率地生成電源信號；(ii)便于減小失真；或者(iii)獲得(i)和(ii)。應(yīng)當(dāng)注意，參照圖1的實施方式，減法器108的輸出為高頻，這是因為中間源級104 輸出輸出信號的低頻部分，使得位于線性放大器110的周圍的附加回路提供高頻校正(假定濾波器102濾除高頻信號)。參照圖5例示了根據(jù)一組優(yōu)選實施方式的本發(fā)明另一方面的一般原理。應(yīng)當(dāng)注意，在描述中，在一幅圖中的元件與另一圖中的元件對應(yīng)時，始終使用相同的附圖標(biāo)記。在圖5中，可以看出，之前在圖1到圖3中示出的高效率電源級118被實現(xiàn)為由附圖標(biāo)記IlS1到圖118n表示的η個高效率電源級。每一個高效率電源級均包括分別由附圖標(biāo)記KM1到104 標(biāo)識的相應(yīng)的“中間”電源級。各高效率電源級IlS1到118 與相應(yīng)的濾波器10 到10 相關(guān)聯(lián)?？傮w上，可以將濾波器102和電源級104的各個組合視為電壓生成級，由附圖標(biāo)記IlS1到IlSn表示。各濾波器10 到10 接收線114上的基準(zhǔn)信號。濾波器被設(shè)置成使得它們具有不同的帶寬。因此，傳送給各中間電源級KM1到104n的信號根據(jù)關(guān)聯(lián)的濾波器10 到10 的特性而不同。在一個結(jié)構(gòu)中，各濾波器可以被設(shè)置成使得它濾除不同的頻率集合。在另一結(jié)構(gòu)中，各濾波器可以設(shè)置成使得它們具有合格的較寬(或較窄)的帶寬。因此，濾波器1021可以是窄帶濾波器，濾波器10 是包含了濾波器10 的頻帶的較寬帶寬的濾波器，而濾波器 102n是包含所有之前濾波器的頻帶的寬帶濾波器。跟蹤電源的效率越高，產(chǎn)生的失真量就越高。如果這種電源操作很寬的帶寬，則不僅會損害效率，而且會在更寬的頻率范圍上出現(xiàn)失真。相反，線性的級將能夠以最小失真操作寬帶寬級，但是效率會較低。鑒于此，最有效的電源級將具有將信號輸入限制為最佳信號帶寬效率折衷的濾波器，并且這種電源產(chǎn)生最大失真，它被優(yōu)選地置于級聯(lián)的頂部，使得隨后的電源會抑制任何失真。優(yōu)選使用向以較低的失真處理較寬帶寬并且效率逐漸降低的電源的過渡。靠近級聯(lián)的輸出端的更線性的電源將去除由之前的更高效率的電源產(chǎn)生的一些
13失真，使得圖4的結(jié)構(gòu)中由附圖標(biāo)記IlSn表示的最后級需要校正的失真更少?？傮w上，電源級118優(yōu)選地包括如圖5中所示的η個級，其中，η是2或者更大。從圖5中可以看出，各濾波器10 到10 接收線114上的基準(zhǔn)信號。相應(yīng)的濾波器的輸出形成了對相應(yīng)的中間電源級KM1到104 的輸入。各個電源級IlS1到118n的輸出 (分別由中間電源級KM1到104n的輸出提供)與級聯(lián)中的所有之前的級的組合輸出組合起來。為此，各個級11 到118n與由附圖標(biāo)記UO1到120n_i表示的相應(yīng)組合器或加法器相關(guān)聯(lián)。因此，從圖5可以看出，第一組合器12(^與電源級11 相關(guān)聯(lián)，并且將中間電源級 1042的輸出與中間電源KM1的輸出組合起來。然后，該組合輸出提供了對組合器1202 (未示出)的第一輸入，該組合器1202將該輸入與中間電源級1043(未示出)的輸出組合起來。 如圖5所示，最后的組合器UOlri將中間電源級104n的輸出與由組合器120n_2(未示出)提供的輸出(其表示了該級聯(lián)中所有之前級的累積電源電壓)組合起來。組合器102n_i在線 116上提供用于高效率電源級118的最終輸出電壓。應(yīng)當(dāng)注意，圖5的設(shè)置展示了圖1的高效率電源級118的示例性結(jié)構(gòu)。圖1的結(jié)構(gòu)不限于圖5的實現(xiàn)。同樣，圖5的結(jié)構(gòu)不限于圖1的實現(xiàn)。圖5中，線116上的電源電壓可以直接提供給功率放大器電源模式，或者可以形成對位于如圖1所示的線性放大器110 周圍的“整理”回路的輸入。優(yōu)選地，在圖5的結(jié)構(gòu)中，濾波器102中的一個或更多個濾波器結(jié)合了延遲，使得相應(yīng)的電壓生成級的輸出能夠時間對準(zhǔn)，類似于圖1的延遲級106。參照圖6，例示了圖5的結(jié)構(gòu)的變型，其中，各個電壓生成級IlS1到118 均接收來自其相關(guān)聯(lián)的組合器的組合輸出的反饋信號，以從對中間電源級的輸入中去除誤差成分。 這去除了將由中間電源級處理的信號的頻率部分，使得可以更加高效率地實現(xiàn)各中間電源級。因此，從圖6可以看出，各個級IlS1到118n均設(shè)置有附加組合器20 到202n，這些附加組合器20 到20 設(shè)置在相應(yīng)的濾波器102的輸出與對相應(yīng)的中間電源級104的輸出之間。因此，從相應(yīng)的濾波器的輸出取得對各個組合器202i到20 的一個輸入，并且組合器20 到20 的輸出形成了對相應(yīng)電源級的輸入。從在相應(yīng)的級的輸出處確定的累積電源得到對組合器20 到20 的第二輸入。對于第一級IlS1來說，這只是該級本身在線HO1上的輸出，并且被反饋給組合器20&。對于隨后的級來說，這是關(guān)聯(lián)的組合器UO1 到UOlri的輸出。因此，例如，對于電源級11 中的電壓來說，組合器20 在線13 上接收其來自加法器UO1的輸出的第二輸入。在圖6中，對于電壓生成級118來說，還示出了從濾波器102的輸出到中間電源級 KM1的前饋路徑204。這是可選的校正，其可以提供特定效率前饋路徑可以減小中間電源級KM1的信號處理負(fù)擔(dān)。盡管在圖6的電壓生成級118中示出，但這僅僅是示例性的，并且可以不在這些電壓生成級IlS1到118n中、在某些電壓生成級IlS1到IlSn中或者在所有電壓生成級IlS1到IlSn中設(shè)置這種前饋路徑?？梢钥闯?，在η = 2并且濾波器10 為全通濾波器的結(jié)構(gòu)中，圖7的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為圖1的結(jié)構(gòu)。參照圖7，例示了對圖5和圖6的結(jié)構(gòu)的進一步變形，使得允許進行直流偏移補償。 在該結(jié)構(gòu)中，第2到第η個中間電源級11 到118n的輸出經(jīng)由控制塊304分別反饋到第1到第(n-1)個中間電源級IlS1 to IlSlri的輸入端?？刂茐K304適于對中間電源級1042到 104n的輸出進行運算，以校正在中間電源級的輸入端處的信號與中間電源級的輸出端處的信號之間的直流偏移。因此，從圖7可以看到，附加組合器30 到30 被添加到各個級IlS1到118n_lt)這些組合器將中間電源級的預(yù)定輸入作為第一輸入，并且將分別通過控制電路301到304 傳送的緊隨其后的中間電源級的反饋輸出作為第二輸入。然后，提供組合器30 到30 的輸出作為中間電源級的去除了直流偏移的輸入。圖7中的直流偏移校正的原理與圖3中的直流偏移校正原理相同。參照圖8，例示了可以實現(xiàn)為中間電源級川‘的開關(guān)模式電源電路的示例性實現(xiàn)。 優(yōu)選地，中間電源級1042到104 或者與圖8所示的開關(guān)電源級組合或者僅作為校正級被實現(xiàn)為快速、高準(zhǔn)確性的電源級。從圖8可以看到，電源級KM1可以包括輔助電源組802、開關(guān)陣列804、具有電感值 L的電感器806、具有電容值C的電容器808以及一個或更多個電池810。開關(guān)804被控制成將來自輔助電源組802的多個電源中的一個連接到電感器的輸入端，并且電感器-電容器組合806、808用于對這種信號進行濾波，并在輸出端412處提供濾波后的信號。濾波操作對開關(guān)電源選擇的信號取平均值。參照圖8，所示的開關(guān)模式電源在減小的帶寬上工作。因此與整個級產(chǎn)生的輸出電壓電源的最終包絡(luò)相比，該級的開關(guān)輸出會減小。因而，可以將開關(guān)輸出電源級直接連接到電池，而不是僅連接到開關(guān)模式電源的輸出端。圖8的結(jié)構(gòu)被設(shè)計成自適應(yīng)性，使得直接從電池汲取盡可能多的電力。這意味著減少了一級的功率轉(zhuǎn)換操作。在優(yōu)選實施方式中，圖5到圖7的組合器120可以通過電感器或變壓器的適當(dāng)組合來實現(xiàn)。已經(jīng)參照具體實施方式
描述了本發(fā)明，以便傳達(dá)對本發(fā)明的理解。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明不限于所描述的任何特定實施方式的細(xì)節(jié)。此外，任何實施方式的特征可以單獨或組合使用。本發(fā)明力圖保護的范圍由所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種生成跟蹤基準(zhǔn)信號的電源的方法，該方法包括以下步驟 對所述基準(zhǔn)信號進行濾波；根據(jù)經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號生成第一電壓； 根據(jù)所述基準(zhǔn)信號生成第二電壓；以及將所述第一電壓和所述第二電壓組合起來以提供電源電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述生成所述第一電壓的步驟包括跟蹤經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號，并且所述生成所述第二電壓的步驟包括跟蹤所述基準(zhǔn)信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述生成所述第二電壓的步驟包括從所述基準(zhǔn)信號中減去所述電源電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述生成所述第二電壓的步驟還包括放大被減后的信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項所述的方法，其中，所述生成所述第二電壓的步驟包括延遲所述基準(zhǔn)信號，所述第二電壓根據(jù)該延遲后的基準(zhǔn)信號生成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述從所述基準(zhǔn)信號中減去所述電源電壓的步驟生成誤差信號，并且所述放大被減后的信號的步驟放大所述誤差信號以生成校正信號， 其中，所述校正信號形成所述第二電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述對所述基準(zhǔn)信號進行濾波的步驟包括 利用第一濾波器帶寬對所述基準(zhǔn)信號進行濾波，以提供第一經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號；以及利用第二濾波器帶寬對所述基準(zhǔn)信號進行濾波，以提供第二經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號；所述生成所述第一電壓的步驟依賴于所述第一經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號；并且所述生成所述第二電壓的步驟依賴于所述第二經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述第二濾波器帶寬比所述第一濾波器帶寬寬。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其中，所述對所述基準(zhǔn)信號進行濾波的步驟包括 利用n-2個其它濾波器帶寬對所述基準(zhǔn)信號進行濾波，以提供n-2個其它經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號，其中，經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號的總數(shù)為η ；根據(jù)所述n-2個其它經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號生成n-2個其它電壓，其中，所生成的電壓的總數(shù)是η;以及通過以下步驟將所述n-2個其它電壓與組合的第一電壓和第二電壓組合起來 以級聯(lián)級組合各個所述其它電壓，其中，對于第i級，i = 3到n，第i個生成的電壓與第i-Ι級的組合電壓組合起來以提供修正的電源電壓，第η級的輸出形成實際的電源電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求7、8或9所述的方法，該方法還包括提供所述第一電壓作為對所述生成所述第一電壓的步驟的反饋輸入。
11.根據(jù)權(quán)利要求7、8、9或10所述的方法，其中，所述生成所述第二電壓的步驟還依賴于作為反饋信號而提供的組合的第一電壓和第二電壓。
12.根據(jù)權(quán)利要求9、10或11所述的方法，其中，所述生成第i個生成的電壓的步驟還依賴于作為反饋信號而提供的第i級的組合電壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，該方法還包括根據(jù)未經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號來生成另一電壓，和將該另一電壓與組合的第一電壓和第二電壓組合起來以提供所述電源電壓。
14.根據(jù)權(quán)利要求9到13中任一項所述的方法，該方法還包括根據(jù)未經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號來生成另一電壓，和將該另一電壓與第η級的組合電壓組合起來。
15.一種生成跟蹤基準(zhǔn)信號的電源的方法，該方法包括以下步驟在η個濾波步驟中對包絡(luò)信號進行濾波，應(yīng)用于各個濾波步驟中的濾波不同； 在相應(yīng)的η個電壓生成步驟中，根據(jù)相應(yīng)的經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號來生成相應(yīng)的多個中間電壓；在分別與第2到第η個電壓生成步驟相關(guān)聯(lián)的η-1個電壓求和步驟中的每一個步驟中，接收在相應(yīng)的生成步驟中生成的所述中間電壓；在所述η-1個電壓求和步驟的每一個步驟中，接收前一個求和步驟的輸出； 生成該兩個輸入的和，作為各個求和步驟的輸出；以及提供第η-1個求和步驟的輸出，作為所述電源電壓。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，在連續(xù)的濾波步驟中，所述濾波帶寬連續(xù)擴大。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的方法，該方法還包括將至少一個求和步驟的輸出反饋到相應(yīng)的生成步驟的多個步驟，其中，所述生成步驟根據(jù)所述反饋輸出來生成所述中間電壓。
18.根據(jù)權(quán)利要求15到17中任一項所述的方法，該方法還包括以下步驟將在各個所述生成步驟中生成的所述中間電壓反饋到前一個生成步驟的生成步驟的輸入，由此減小直流偏移。
19.一種生成跟蹤基準(zhǔn)信號的電源的方法，該方法包括以下步驟 對所述基準(zhǔn)信號進行濾波；根據(jù)經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號生成中間電源信號； 對所述中間電源信號與校正信號求和，以提供輸出電源信號； 從所述基準(zhǔn)信號中減去所述輸出電源信號，以生成誤差信號；以及根據(jù)所述誤差信號來生成所述校正信號。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，該方法還包括以下步驟在執(zhí)行所述減法步驟前延遲所述基準(zhǔn)信號。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述延遲對應(yīng)于所述濾波步驟、所述生成步驟和所述求和步驟的延遲。
22.根據(jù)權(quán)利要求19到21中任一項所述的方法，其中，所述生成所述中間電源的步驟還適于去除所述校正信號與經(jīng)濾波的信號之間的直流偏移。
23.根據(jù)權(quán)利要求19到22中任一項所述的方法，其中，所述生成所述校正信號的步驟包括線性放大所述誤差信號。
24.一種生成跟蹤基準(zhǔn)信號的電源的裝置，該裝置包括 用于對所述基準(zhǔn)信號進行濾波的單元；用于根據(jù)經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號生成第一電壓的單元； 用于根據(jù)所述基準(zhǔn)信號生成第二電壓的單元；以及用于將所述第一電壓和所述第二電壓組合起來以提供電源電壓的單元。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的裝置，其中，所述用于生成所述第一電壓的單元包括用于跟蹤經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號的單元，并且所述用于生成所述第二電壓的單元包括用于跟蹤所述基準(zhǔn)信號的單元。
26.根據(jù)權(quán)利要求M或25所述的裝置，其中，所述用于生成所述第二電壓的單元包括用于從所述基準(zhǔn)信號中減去所述電源電壓的單元。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的裝置，其中，所述用于生成所述第二電壓的單元還包括用于放大被減后的信號的單元。
28.根據(jù)權(quán)利要求M到27中任一項所述的裝置，其中，所述用于生成所述第二電壓的單元包括用于延遲所述基準(zhǔn)信號的單元，所述第二電壓根據(jù)經(jīng)延遲的基準(zhǔn)信號生成。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的裝置，其中，所述用于從所述基準(zhǔn)信號中減去所述電源電壓的單元生成誤差信號，并且所述用于放大被減后的信號的單元放大該誤差信號以生成校正信號，其中，所述校正信號形成所述第二電壓。
30.根據(jù)權(quán)利要求M或25所述的裝置，其中，所述用于對所述基準(zhǔn)信號進行濾波的單元包括用于利用第一濾波器帶寬對所述基準(zhǔn)信號進行濾波以提供第一經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號的單元；以及用于利用第二濾波器帶寬對所述基準(zhǔn)信號進行濾波以提供第二經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號的單元；所述用于生成所述第一電壓的單元依賴于所述第一經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號；并且所述用于生成所述第二電壓的單元依賴于所述第二經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的裝置，其中，所述第二濾波器帶寬比所述第一濾波器帶寬覓ο
32.根據(jù)權(quán)利要求30或31所述的裝置，其中，所述用于對所述基準(zhǔn)信號進行濾波的單元包括用于利用n-2個其它濾波器帶寬對所述基準(zhǔn)信號進行濾波以提供n-2個其它經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號的單元，其中，經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號的總數(shù)為η ；用于根據(jù)所述n-2個其它經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號來生成n-2個其它電壓的單元，其中，所生成的電壓的總數(shù)是η;以及用于通過以下單元將所述n-2個其它電壓與組合的第一電壓和第二電壓組合起來的單元用于以級聯(lián)級來組合各個所述其它電壓的單元，其中，對于第i級，i = 3到n，第i個生成的電壓與第i_l級的組合電壓組合起來以提供修正的電源電壓，第η級的輸出形成實際的電源電壓。
33.根據(jù)權(quán)利要求30、31或32所述的裝置，該裝置還包括用于提供所述第一電壓作為對生成所述第一電壓的步驟的反饋輸入的單元。
34.根據(jù)權(quán)利要求30、31、32或33所述的裝置，其中，所述用于生成所述第二電壓的單元還依賴于作為反饋信號而提供的組合的第一電壓和第二電壓。
35.根據(jù)權(quán)利要求32、33或34所述的裝置，其中，所述用于生成所述第i個生成的電壓的單元還依賴于作為反饋信號而提供的第i級的組合電壓。
36.根據(jù)權(quán)利要求30或31所述的裝置，該裝置還包括用于根據(jù)未經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號生成另一電壓的單元；以及用于將該另一電壓與組合的第一電壓和第二電壓組合起來以提供所述電源電壓的單元。
37.根據(jù)權(quán)利要求32到36中任一項所述的裝置，該裝置還包括用于根據(jù)未經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號生成另一電壓的單元；以及用于將該另一電壓與第η級的組合電壓組合起來的單兀。
38.一種生成跟蹤基準(zhǔn)信號的電源的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括 η個電壓生成級，各級均包括濾波器，其用于對所述基準(zhǔn)信號進行濾波，各個濾波器的帶寬不同；以及電壓生成級，其用于根據(jù)經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號生成中間電源電壓；η-1個電壓求和級，它們分別與第2到第η個電壓生成級相關(guān)聯(lián)，各個電壓求和級均適于接收由相應(yīng)的電壓電源生成級生成的中間電源電壓作為第一輸入； 接收前一個求和級的輸出作為第二輸入；以及生成所述第一輸入和所述第二輸入的和作為輸出， 其中，第η-1個求和級的輸出為輸出電源電壓。
39.一種生成跟蹤基準(zhǔn)信號的電源的裝置，該裝置包括用于在η個濾波步驟中對包絡(luò)信號進行濾波的單元，在各濾波步驟中應(yīng)用的濾波不同；用于在相應(yīng)的η個電壓生成步驟中根據(jù)相應(yīng)的經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號生成相應(yīng)的多個中間電壓的單元；用于在分別與第2到第η個電壓生成步驟相關(guān)聯(lián)的η-1個電壓求和步驟的每一個步驟中接收在相應(yīng)的生成步驟中生成的所述中間電壓的單元；用于在所述η-1個電壓求和步驟的每一個步驟中接收前一個求和步驟的輸出的單元； 用于生成該兩個輸入的和作為各個求和步驟的輸出的單元；以及用于提供第η-1個求和步驟的輸出作為所述電源電壓的單元。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的裝置，其中，在連續(xù)的濾波步驟中，所述濾波帶寬被連續(xù)擴大。
41.根據(jù)權(quán)利要求39或40所述的裝置，該裝置還包括用于將至少一個求和步驟的輸出反饋給相應(yīng)的生成步驟的單元，其中，所述用于生成的單元根據(jù)所述反饋輸出生成所述中間電壓。
42.根據(jù)權(quán)利要求39到41中任一項所述的裝置，該裝置還包括用于將在每一個所述用于生成的單元中生成的所述中間電壓反饋給前一個用于生成的單元的用于生成的單元的輸入，由此減小直流偏移。
43.一種生成跟蹤基準(zhǔn)信號的電源的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括 濾波器，其用于對所述基準(zhǔn)信號進行濾波；中間電源級，其用于根據(jù)經(jīng)濾波的基準(zhǔn)信號生成中間電源信號； 加法器，其用于對所述中間電源信號和校正信號求和以提供輸出電源信號； 減法器，其用于從所述基準(zhǔn)信號中減去所述輸出電源信號以生成誤差信號；以及放大器，其用于根據(jù)所述誤差信號生成所述校正信號。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)還包括在所述減法器的輸入端處的延遲級，該延遲級用于延遲所述基準(zhǔn)信號。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述延遲級適于將所述基準(zhǔn)信號延遲與濾波步驟、生成步驟和求和步驟的延遲相對應(yīng)的量。
46.根據(jù)權(quán)利要求43到45中任一項所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述放大器包括線性放大級。
47.根據(jù)權(quán)利要求43到46中任一項所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述中間電源級是用于根據(jù)所述基準(zhǔn)信號的包絡(luò)來生成所述中間電源的包絡(luò)跟蹤電源級。
全文摘要
描述了一種生成跟蹤基準(zhǔn)信號的電源的方法，該方法包括以下步驟對基準(zhǔn)信號進行濾波；根據(jù)濾波的基準(zhǔn)信號生成第一電壓；根據(jù)基準(zhǔn)信號生成第二電壓；以及將第一電壓和第二電壓組合起來以提供電源電壓。
文檔編號H03F1/02GK102273069SQ200980153602
公開日2011年12月7日 申請日期2009年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月4日
發(fā)明者杰拉德·維蓬尼, 馬丁·威爾遜 申請人:努吉拉有限公司