[发明专利]用于极性调制发射器和包络跟踪发射器的动态电源

说明书

用于极性调制发射器和包络跟踪(ET)发射器的动态电源(DPS)包括直流(DC)‑DC转换器、与DC‑DC转换器串联连接的线性振幅调制器(LAM)以及控制器，该控制器根据输入包络电压Venv的时变变化动态地控制DC‑DC转换器的开关和LAM的参考电压的幅度。DC‑DC转换器包括高功率降压开关级和具有三阶或更高阶低通滤波器(LPF)的输出能量存储网络。三阶或更高阶LPF从由高功率降压开关级产生的开关电压中滤除开关噪声和纹波，并且在本发明的一个实施方式中增加了阻尼网络，该阻尼网络消除LAM的电源输入端处的不期望振铃，从而提高效率和DPS转换精度。

背景技术

动态电源(DPS)被用于现代射频(RF)发射器，特别是极性调制发射器和包络跟踪ET发射器，以帮助提高能效。在极性调制发射器100(见图1)中，极性调制发射器的PA102包括高能效非线性PA(例如，E类或F类开关模式PA)，该PA将由其DPS 106所产生的DPS电压VDD(t)携带的“信号包络”调制到极性调制发射器的RF输出RF_OUT上。ET发射器(见图2)中的DPS电压VDD(t)也跟踪输入信号包络电压Venv。然而，与极性调制发射器100不同，ET发射器100采用不作为调制器工作的线性PA202(例如，A类、B类或AB类线性PA)。相反，线性PA202用作受控电流源，并且ET发射器200的DPS电压VDD(t)跟踪输入信号包络只是为了保持线性PA202刚好在饱和之外的目的，此处线性PA 202线性工作并且接近峰值效率。换言之，虽然极性调制发射器100凭借其高能效非线性PA 102实现了高能效，但尽管ET发射器200的低能效线性PA 202，ET发射器200仍通过不断地迫使其线性PA202在饱和边界工作而实现了高能效。

在极性调制发射器100中的RF输出RF_OUT中产生的信号包络的准确度高度依赖于其DPS 106的精度。另一方面，因为由ET发射器200中的DPS 206产生的DPS电压VDD(t)不用于调制ET发射器的RF输出R_FOUT，并且只需要控制DPS电压VDD(t)使得线性PA 202不会饱和，所以ET发射器200中的DPS 206不必像极性调制发射器100中的DPS 106一样精确。然而，DPS206做得越精确，ET发射器200的能效就越高。因此，无论是用在极性调制发射器中还是用在ET发射器中，都期望DPS既高能效又精确。

DPS可以由DC-DC转换器、线性调节器或两者的组合构成。DC-DC转换器采用被控制以作为开关工作的晶体管，以便实现高能效。然而，它们并不是非常精确，并且会在其输出端处产生大量的开关噪声和纹波。线性调节器通过使用误差放大器和负反馈来控制流经设置在调节器的输入端与输出端之间的传输晶体管(pass transistor)的负载电流，从而避免了这个问题。传输晶体管不会像DC-DC转换器中的晶体管那样导通和截止。相反，传输晶体管被控制为作为可变电阻器工作。遗憾的是，这会导致功耗以及能效降低，尤其是当线性调节器的输出电压(当线性调节器用作DPS时为DPS电压VDD(t))的幅度明显低于其输入DC电压时(这可能在RF发射器中经常出现)。

为了克服这个问题但仍然享有线性调节器提供的精度，线性调节器304可以与DC-DC转换器302并联连接，如图3所示。根据该方法，DC-DC转换器302作为电流源工作，提供大部分负载电流i_OUT，而线性调节器304用作电压调节器，根据需要向DPS的输出节点306灌电流和从DPS的输出节点306拉电流，以去除在仅存在DC-DC转换器302的情况下VDD(t)中原本会存在的开关噪声和纹波。可以在以下书籍中找到常规DPS及其如何构建和工作的进一步了解：“Dynamic Power Supply Transmitters,Envelope Tracking,Direct Polar andHybrid Combinations,”The Cambridge RF and Microwave Series,First Edition,Cambridge University Press(2015),by Earl W.McCune。