[發明專利]包絡線放大器

無效

• 申請號: 201110220952.0
• 申請日: 2011-07-28
• 公開（公告）號: CN102377389A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發明（設計）人: 本多悠里;高橋裕之
• 申請（專利權）人: 瑞薩電子株式會社;日本電氣株式會社
• 主分類號: H03F1/02
• 分類號: H03F1/02;H03F3/45
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 謝麗娜;關兆輝

技術領域

本發明涉及包絡線放大器，特別涉及放大無線用調制信號中的包絡線(envelope)信號的放大器。

背景技術

最近，隨著無線通信的數據量的增加，采用較高數據傳輸率(data?rate)的通信標準。例如，作為通信標準可以舉出WCDMA(Wideband?Code?Division?Multiple?Access：寬帶碼分多址)、HSUPA(High?Speed?Uplink?Packet?Access：高速上行鏈路分組接入)、WLAN(Wireless?LAN：無線局域網)、LTE(Long?Term?Evolution：長期演化)等，使用于這些通信標準的調制方式中的調制信號的包絡線并不固定。具有不固定的包絡線的調制信號的平均功率和最大功率的差、PAR或PAPR(Peak?to?Average(Power)Ratio：峰均功率比)較大。對于放大該調制信號的放大器(RFPA：Radio?Frequency?Power?Amplifier：射頻功率放大器)要求較高線性度，以便在最大功率時其輸出失真也能夠滿足所期望的標準。其結果，放大器具有較高線性度，然而在非最大功率的情況下，例如在平均功率下其功率效率下降。這種線性度和效率之間具有權衡關系(tradeoff)。

作為打破該權衡關系的方法，公開了使放大器的電源電壓根據調制信號的包絡線信號而變動的方法(例如，參照專利文獻1、2)。

圖18是專利文獻2的圖4中記載的包絡線放大器的電路圖。包絡線放大器102由線性放大器106、一端與線性放大器106的輸出端子連接的電阻114(Rsense)、將電阻114的兩端電位作為輸入電壓的比較器108、和將比較器108的輸出作為輸入的開關放大器110構成，開關放大器110的輸出和電阻114的另一端連接。

包絡線放大器102向放大器104(RFPA)供給與包絡線輸入信號Venv成比例的電流Iout。放大器104通過根據輸入調制信號RFin的包絡線電壓控制其電源電壓Vout來改善功率效率。

包絡線放大器102相對于包絡線信號Venv如下地進行動作。電壓跟隨結構的線性放大器106生成與Venv對應的輸出電壓OPout，經由電阻114輸出輸出電壓Vout。比較器108輸入電阻114兩端的電位而進行比較。開關放大器110輸出與比較器108輸出的比較結果對應的輸出即Vout。

在這種結構中，如果線性放大器106的輸出電流Isense超過一定值，則電阻114兩端的電位差變大。若設比較器108的滯后電壓為Vhys，而OPout-Vout＞Vhys，則比較器108的輸出變成低電平，開關元件112的輸出成為高電平。開關元件112的輸出電壓經由電感器128與輸出電壓Vout連接，從而開關電流Isw如下式逐漸增加。

L·dIsw/dt＝Vsw-Vout

如果開關電流Isw增加，則變成OPout＜Vout，這次來自開關放大器110的電流Isw的一部分流入線性放大器106。如果Vout-Opout＞Vhys，則比較器108的輸出變成高電平。開關元件112的輸出變成低電平，從而開關電流Isw逐漸減小。

由電阻114、比較器118、開關放大器110構成的如上的電路在理想上是效率100％的動作。另外，通過使線性放大器106的輸出電流Isense相對于開關電流Isw充分小，包絡線放大器102以高效率動作。

在此，例如，在用PWM型DCDC轉換電路來實現該包絡線放大器的情況下，由于其輸出作為放大器104的電源電壓被連接，因此開關噪聲成為問題，從而必須將內部開關頻率設定成較低。因此，與輸出連接的低通濾波器的截止頻率也變低，由此包絡線信號Venv的頻率也受到限制。

另一方面，如果是如圖18所示的連接線性放大器106和開關放大器110的結構，則由開關元件112產生的依賴于內部開關頻率的開關噪聲被線性放大器106吸收。在此情況下，開關元件112和輸出端子Vout之間只連接有電感器128，因此包絡線信號Venv的頻率不被限制。

如上所述，線性放大器106不僅產生成倍于輸出電壓的輸出，而且還承擔吸收來自開關放大器110的開關噪聲的作用。在此情況下，連接在線性放大器106和輸出電壓Vout之間的電阻值必須充分小。但是，如果通過CMOS電路等來實現圖18的電路，則難以使電阻114的電阻值在確保精度的情況下充分小，受到工藝偏差的影響較大。