[发明专利]一种包络调制器和包络跟踪功率放大器

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种包络调制器和包络跟踪功率放大器。

背景技术

高效率的射频功率放大器在便携式无线通讯系统(蜂窝网络电话，可编程数字采购系统，笔记本电脑)中主导系统的功耗而占据举足轻重的地位。放大非恒定包络信号的传统方法是使A类或者AB类工作在功率回退区直到失真在可接受范围之内，然而这种方法大大降低了效率尤其是对高的峰均比信号，在功放的效率和线性度之间存在一个折衷关系。针对这一问题，人们先后提出了包络消除与恢复、预失真、前馈、Doherty、包络跟踪、非线性控制的线性放大、动态栅极偏置技术。

如图1所示，现有技术中包络跟踪功率放大器包括功率放大器(PA)和包络调制器(Envelope Modulator)，包络调制器连接于功率放大器的电源端。其中，包络调制器中采用的包络跟踪技术是提高功放处理高峰均比信号时效率的一种技术，动态电压给功率管的漏级或集电极供电。包络跟踪技术主要的难点在于：(1)包络信号的带宽要比基带信号大得多，高效率的包络放大器设计变得更加困难。(2)由于调制方式的更新，包络信号的峰均比越来越大，当平均射频输出功率达到35～50dBm时，线性输出级的推拉电流产生的功耗在5～20W的范围内，从而包络调制器的功耗大大增加。

为了克服开关放大器的带宽限制和线性放大器在回退区的低效率，学术界提出了混合型包络放大器结构。开关放大器提供平均功率和一部分高频功率，而线性电源提供剩余的功率并由于低输出阻抗而具有滤波的作用，可以吸收由开关电源所产生的电流纹波而实现良好的带外噪声抑制性能。线性放大级输出晶体管上的功率损耗是导致包络调制器效率低下的主要来源之一，在输入包络急剧变化时线性电源能够输出峰值功率，在大部分时间则输出低于峰值的功率。所以现有技术中的包络调制器调制效率低下，可靠性低。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术存在的问题，本发明的主要目的在于提供一种有效提高调制效率，增加可靠性的包络调制器。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供了一种包络调制器，包括包络处理电路、第一开关放大器、第二开关放大器、线性放大级单元和开关放大级单元；包络处理电路对包络输入信号进行包络降带宽从而驱动第一开关放大器和第二开关放大器工作；第一开关放大器和第二开关放大器分别给线性放大级单元提供高、低电源；线性放大级单元总的输出电流被第一电阻感应之后控制开关放大级的输出电流。

为了提供可变的线性输出电路电源电压，同时可以实时调节线性放大级的电源电压，所述第一开关放大器包括依次连接偏置叠加电路和第一buck变换器；其中偏置叠加电路的输入端与包络处理电路连接，第一buck变换器的输出端与线性放大级单元连接。

为了提供可变的线性输出电路电源电压，同时可以实时调节线性放大级的电源电压，所述第二开关放大器包括第二buck变换器，第二buck变换器的输入端与包络处理电路连接，输出端与线性放大级单元连接。

为了矫正经过不同电路的输出所产生的延时，还包括第一延时单元、第二延时单元和第三延时单元，其中，第一延时单元设置在第一开关放大器中；第二延时单元的输入端与包络输入信号连接，第二延时单元的输出端与线性放大级单元连接；第三延时单元设置在第二开关放大器中。第一延时单元、第二延时单元和第三延时单元均由反相器链构成，使得buck变换器输出电压与线性放大级单元输出匹配。

本发明还提供了一种采用上述包络调制器的包络跟踪功率放大器，包括功率放大器和包络调制器，功率放大用于射频信号的功率放大，包括输入信号进入包络调制器后为功率放大器供电；其中，包络调制器包括包络处理电路、第一开关放大器、第二开关放大器、线性放大级单元、开关放大级单元；包络处理电路对包络输入信号进行包络降带宽从而驱动第一开关放大器和第二开关放大器工作；第一开关放大器和第二开关放大器给线性放大级单元提供高、低电源；线性放大级单元总的输出电流被第一电阻感应之后控制开关放大级输出电流为功率放大器供电。