改進(jìn)效率的包絡(luò)跟蹤調(diào)制器的線性放大器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及適合于射頻功率放大器應(yīng)用的包絡(luò)跟蹤調(diào)制電源。本發(fā)明尤其涉及此類電源，其中使用參考信號作為到低頻路徑及高頻路徑的輸入，且其中每一路徑產(chǎn)生單獨輸出，所述輸出經(jīng)組合以形成供電電壓。
【背景技術(shù)】
[0002]用于射頻功率放大器的包絡(luò)跟蹤電源在所屬領(lǐng)域是眾所周知的。通常基于待放大的輸入信號的包絡(luò)而產(chǎn)生參考信號。包絡(luò)跟蹤電源產(chǎn)生用于跟蹤參考信號的功率放大器的供電電壓。
[0003]圖1展示現(xiàn)有技術(shù)包絡(luò)跟蹤(ET)調(diào)制器架構(gòu)，其中分頻器12用于將線10上的傳入包絡(luò)參考信號分成線14上的高頻(HF)路徑信號及線16上的低頻(LF)路徑信號。分頻器12可包含低頻路徑中的低通濾波器18及高頻路徑中的高通濾波器20。線16上的LF路徑中的信號是由高效開關(guān)模式放大器22放大，且線14上的HF路徑中的信號是由寬帶線性放大器24放大。頻率選擇性組合器26用于組合放大后的在LF及HF路徑中的信號。在圖1中，組合器26被說明為包含低頻路徑中的低頻組合元件(及高頻閉鎖元件)28，及高頻路徑中的高頻組合元件(及低頻閉鎖元件)30。線32上的來自組合器26的經(jīng)組合信號提供饋送到負(fù)載34，負(fù)載34是出于實例的目的而被說明為電阻器。在典型應(yīng)用中，負(fù)載為功率放大器(PA)，且參考信號是源自于待由功率放大器放大的輸入信號。
[0004]合并例如圖1所說明的供電架構(gòu)的功率放大器系統(tǒng)的實例可發(fā)現(xiàn)于尤西菲札徳罕(Yousefzadeh)等人的“線性輔助開關(guān)功率放大器中的帶分離及效率優(yōu)化(BandSeparat1n and Efficiency Optimisat1n in Linear-Assisted Switching PowerAmplifiers)，，，[IEEE 電力電子專家會議(IEEE Power Electronics SpecialistsConference)，2006 年]0
[0005]圖2展示替代現(xiàn)有技術(shù)布置，其中頻率選擇性組合器26為電感器-電容器(LC)組合器。低頻組合元件為電感器28a，且高頻組合元件為電容器30a。在此布置中，反饋路徑36將線32上的來自組合器(或調(diào)制器)輸出的信號帶到線性放大器24的輸入。由減法器38從線14上的高頻路徑中的信號中減去反饋路徑36上的信號，以提供到線性放大器24的輸入。包含反饋路徑36會實現(xiàn)與圖1的布置相比較有所改進(jìn)的跟蹤準(zhǔn)確度。
[0006]合并例如圖2所說明的供電架構(gòu)的功率放大器系統(tǒng)的實例可發(fā)現(xiàn)于尤西菲札徳罕(Yousefzadeh)等人的“用于RF功率放大器中的包絡(luò)跟蹤的線性輔助開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的效率優(yōu)化(Efficiency Optimisat1n in Linear-Assisted Switching Power Convertersfor Envelope Tracking in RF Power Amplifiers) ”，[關(guān)于電路及系統(tǒng)的 IEEE 專題研討會(IEEE Symposium on Circuits and Systems)，2005 年]0
[0007]本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種與現(xiàn)有技術(shù)(例如，圖1及2的布置)相比有所改進(jìn)的包絡(luò)跟蹤調(diào)制電源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供一種包絡(luò)跟蹤電源，其經(jīng)布置以產(chǎn)生依賴于參考信號的調(diào)制供電電壓，所述包絡(luò)跟蹤電源包括用于跟蹤所述參考信號的低頻變化的第一路徑及用于跟蹤所述參考信號的高頻變化的第二路徑，所述第二路徑包含線性放大器，其中所述線性放大器的輸出級包括連接到所述高頻輸出的電流源及電流吸收器，在所述高頻輸出處進(jìn)一步提供DC補償電流。
[0009]可選擇所述DC補償電流以最小化所述線性放大器的所述輸出級中耗散的功率。
[0010]所述DC補償電流可源自于低于輸出級電壓電源的另外電壓電源。
[0011]所述DC補償電流可經(jīng)由連接在所述另外電源與所述高頻輸出之間的電感器而提供。
[0012]所述包絡(luò)跟蹤電源可進(jìn)一步包括感測輸出中的功率差，及積分所述經(jīng)感測功率差以控制開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器以產(chǎn)生第二供電電壓以產(chǎn)生所述DC補償電流。感測所述功率差可包括測量用于產(chǎn)生所述DC補償電流、輸出電壓、源電流及吸收電流的供電電壓。
[0013]可依賴于輸入電壓波形與輸入波形電壓的最大及最小電壓電平的減半和之間的差而確定目標(biāo)DC補償電流?？煞e分及使用所述目標(biāo)DC補償電流與測定DC補償電流之間的誤差以控制開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器以產(chǎn)生第二供電電壓以產(chǎn)生所述DC補償電流。
[0014]一種RF放大器可包含包絡(luò)跟蹤電源。
[0015]一種用于移動通信系統(tǒng)的移動裝置可包含包絡(luò)跟蹤電源。
[0016]一種用于移動通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)元件可包含包絡(luò)跟蹤電源。
[0017]本發(fā)明進(jìn)一步提供一種用于包絡(luò)跟蹤電源的方法，所述包絡(luò)跟蹤電源經(jīng)布置以產(chǎn)生依賴于參考信號的調(diào)制供電電壓，所述方法包括提供用于跟蹤所述參考信號的低頻變化的第一路徑及提供用于跟蹤所述參考信號的高頻變化的第二路徑，所述第二路徑包含線性放大器，其中所述線性放大器的輸出級包括連接到所述高頻輸出的電流源及電流吸收器，所述方法進(jìn)一步包括在所述高頻輸出處提供DC補償電流。
【附圖說明】
[0018]現(xiàn)在參考附圖而作為實例來描述本發(fā)明，在圖中:
[0019]圖1說明具有高頻路徑及低頻路徑的現(xiàn)有技術(shù)包絡(luò)跟蹤調(diào)制電源；
[0020]圖2說明在高頻路徑中合并反饋的現(xiàn)有技術(shù)包絡(luò)跟蹤調(diào)制電源；
[0021]圖3說明根據(jù)圖1或圖2的布置的線性放大器的輸出的經(jīng)修改實施方案；
[0022]圖4 (a)到4 (C)說明圖3的布置中的電流；
[0023]圖5說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖1或圖2的布置中的線性放大器的輸出的實施方案；
[0024]圖6 (a)到6 (C)說明圖5的布置中的電流；
[0025]圖7 (a)及7 (d)說明圖3及5的布置中的波形繪圖；
[0026]圖8說明根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的圖1或圖2的布置中的線性放大器的輸出的實施方案 '及
[0027]圖9說明根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實施例的圖1或圖2的布置中的線性放大器的輸出的實施方案。
【具體實施方式】
[0028]在以下描述中，參考示范性實施例及實施方案來描述本發(fā)明。本發(fā)明不限于如所陳述的任何布置的特定細(xì)節(jié)，提供所述特定細(xì)節(jié)是出于理解本發(fā)明的目的。
[0029]本發(fā)明的實施例可應(yīng)用于高頻路徑中的線性放大器的不同反饋架構(gòu)。本發(fā)明及其實施例不限于高頻路徑中的特定反饋布置。舉例來說，在圖2的前述說明中，說明其中線性放大器從組合器的輸出接收反饋的布置。舉例來說，本發(fā)明也可應(yīng)用于其中線性放大器在到組合器的輸入處從線性放大器的輸出接收反饋且其中含有線性放大器的路徑不包含高頻濾波器(例如，圖2中的濾波器20)的布置，線性放大器路徑接收全譜參考信號。
[0030]一般來說，在如圖2所說明的混合包絡(luò)跟蹤調(diào)制器(即，使用開關(guān)模式放大器及線性放大器的架構(gòu))中，在線性放大器的輸出級中發(fā)生顯著比例的總調(diào)制器功率耗散。
[0031]此可參考圖3加以理解，圖3說明線性放大器24類別B輸出級的示范性實施方案。如所說明，電流源250連接在供電電壓Vsuppw與公共節(jié)點254之間，且電流吸收器252連接在公共節(jié)點254與電接地Vmi之間。瞬時源電流11在電流源元件250中流動，且瞬時電流Isnk在電流吸收器元件252中流動。在任何給定時刻，電流在源裝置250或吸收裝置252中流動，且非作用裝置中的電流為零。在節(jié)點254處形成輸出電壓VEA。圖2的組合器電容器30a被說明為連接在節(jié)點254與組合器的輸出之間。電流ΙΕΑ?組合器電容器30a中流動。
[0032]出于實例的目的，圖3的布置展示反饋路徑40，其表示從線性放大器的輸出(在組合器之前)到線性放大器的輸入的反饋。本文中對所述反饋不進(jìn)行更詳細(xì)的描述，這是因為其不形成本發(fā)明的部分。反饋路徑中的電流被假定為足夠低以予以忽略。
[0033]無DC電流可流過組合器電容器30a。因此，在圖3的現(xiàn)有技術(shù)布置中，來自電流源250的平均源電流ISRe的值必須等于來自電流吸收器252的平均吸收電流ISNK的值。
[0034]一般來說，由線性放大器24提供的所需調(diào)制器輸出電壓通?？烧宫F(xiàn)顯著不對稱，且此又引起線性放大器24的輸出電流Iea的不對稱。
[0035]由圖4(a)的波形說明此情況，圖4(a)展示輸出電流Iea相對于時間的繪圖。高于零電平302的電流表示在源晶體管250中流動的輸出正電流，且低于零電平302的電流表示在吸收晶體管252中流動的輸出負(fù)電流。經(jīng)組合的源電流及吸收電流表示輸出電流IEA。
[0036]平均源電流Isrc及吸收電流I SNK中的每一者的值相等，如圖4(b)及4(c)所展示，圖4(b)及4(C)展示源電流及吸收電流相對于時間的繪圖。
[0037]圖4(b)中的線304展示源裝置250中的平均電流，且圖4(c)中的線306展示吸收裝置252中的平均電流。源裝置250中的平均電流等于吸收裝置252中的平均電流。
[0038]然而，在如所展示的實例中，上部裝置(電流源250)中耗散的功率比下部裝置(電流吸收器252)中耗散的功率大得多。此功率耗散不等性是歸因于波形不對稱且跨越上部(源)裝置引起高得多的電壓。
[0039]因此可看出，針對圖3的輸出拓?fù)涠蛊骄针娏鞯扔谄骄措娏鞯谋匾允遣焕摹?br>[0040]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，使用額外電壓電源以經(jīng)由電感器將DC (或低頻)補償電流添加到線性放大器24的輸出節(jié)點。因此不再要求平均源電流等于平均吸收電流。
[0041]圖5展示此類經(jīng)修改拓?fù)?。修改圖3的布置，使得電感器256包含在第二供電電壓Vsupply2與節(jié)點254之間。電感器256提供補償電流I QS，補償電流105從電壓電源V SUPPLY2在電感器256中流動。
[0042]電流源250中的瞬時電流經(jīng)修改為Isrc.，且電流吸收器252中的瞬時電流為Isnk.。輸出電流Iea在輸出電容器30a中流動，且在節(jié)點254處形成輸出電壓V EA。
[0043]圖6 (a)的波形展示線性放大器24的輸出電流Iea，其與圖4 (a)所展示的輸出電流相同。因此，根據(jù)本發(fā)明，線性放大器的輸出電流Iea不變。如圖6所說明，輸出電流的在線602之