[發明專利]基于E類直流-直流變換器的包絡跟蹤電源無效

申請號：	201210337542.9	申請日：	2012-09-13
公開（公告）號：	CN102868305A	公開（公告）日：	2013-01-09
發明（設計）人：	游飛;呂亞博;代志江;童仁彬;丁炫;謝樹義;何松柏	申請（專利權）人：	電子科技大學
主分類號：	H02M3/338	分類號：	H02M3/338
代理公司：	成都蓉信三星專利事務所 51106	代理人：	劉克勤;段雪茵
地址：	611731 四川省成都市高新西區***	國省代碼：	四川;51
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摘要：
搜索關鍵詞：	基于直流變換器包絡跟蹤電源
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及無線通信中射頻功率放大器設計中的包絡跟蹤技術，尤其涉及一種基于E類直流-直流變換器的包絡跟蹤電源。

背景技術

隨著無線通信技術向4G的邁進，用戶對高數據速率的需求，同時也為了提高頻譜利用率，現代通信技術普遍采用變包絡的復雜調制方式。這將導致信號具有很高的峰均功率比。對于高峰均比信號，為了滿足線性要求，AB類或B類等功率放大器必須工作在功率回退區域，這將導致功率放大器平均效率嚴重下降，即功率放大器線性和效率的折中。

為了提高功率放大器在功率回退區域的效率，許多文獻中提出包絡跟蹤（Envelope?Tracking,?ET）、包絡消除與恢復（Envelope?Elimination?and?Restoration,?EER）、Doherty等技術。與Doherty相比，ET技術可以實現更大功率回退區域的高效率，較寬的帶寬和更好的線性；與EER相比，ET技術對電路如包絡放大器、時延對齊等要求更低，實現難度較小，失真更小，所以更具有寬帶、高平均效率及高線性發射機的潛力。ET技術的基本結構由包絡放大器（即包絡跟蹤電源）和線性功率放大器構成。調制后的射頻信號經包絡檢波后分為兩路，一路是原調制信號不變，輸入功率放大器放大；另一路是包絡信號，經包絡跟蹤電源放大后作為功率放大器的漏極偏置電壓。兩路信號通過功率放大器實現復合。

而作為ET技術中的關鍵部分之一，包絡放大器對整體效率及線性度有著重大影響。由于包絡信號與原正交信號的非線性關系，具有遠大于原射頻信號的帶寬。用于ET的包絡放大器必須滿足以下要求：高效率；較寬的帶寬和大的擺率；較高的功率輸出能力等。開關類直流-直流變換器（DC-DC?Converter）如降壓斬波（Buck）電路由于其很高的轉換效率成為包絡跟蹤電源的首選方案。然而，普通的DC-DC變換器的帶寬、輸出擺率等都難以滿足現實應用中的要求。常見的對其帶寬改進的方法可分為兩種：一種是通過多個Buck電路實現多輸入或多級直流-直流變換器，但是對帶寬的改善有限；另一種是通過較寬帶寬的線性放大器輔助，實現帶寬與效率的折中。折中方法一定程度上改善了帶寬，但使其效率卻大打折扣。

發明內容

本發明要解決的技術問題，是提供一種包絡跟蹤電源，它具有較寬的帶寬和較大的擺率，同時維持很高的效率，為包絡跟蹤技術提供一種電源調制選擇。

本發明的技術方案為：

一種基于E類直流-直流變換器的包絡跟蹤電源，包括：

-包絡檢測電路100，檢測輸入的射頻信號，獲得該信號的包絡線信號；

-包絡頻率轉換電路200，將包絡線的幅值信號轉換成相應的頻率信號，作為E類逆變電路302中開關管的控制信號；

-驅動電路301，將頻率信號放大，提高其驅動能力，以控制E類逆變電路302中開關管的導通與閉合，使其工作在E類開關狀態；

-E類逆變電路302，將直流電源信號轉換成控制信號頻率所對應的交流電源信號；

-匹配網絡303，將E類逆變電路302的輸出基波阻抗和諧振整流電路304的輸入基波阻抗匹配，以達到最大功率傳輸；

-諧振整流電路304，將交流電源信號轉換成對應幅度的直流電源信號，即本電源的輸出信號。

所述包絡頻率轉換電路200有三種子電路實現方式，包括連續掃頻電路201、離散掃頻電路202、脈寬調制（PWM）或ΣΔ調制頻率控制電路203；三種電路可根據實際需要和電路特征、選擇其中一種對包絡線信號進行頻率轉換。

所述連續掃頻電路201由幅度調整電路、鎖相環或壓控振蕩器組成；所述離散掃頻電路202由比較量化控制電路、頻率合成電路組成，該頻率合成電路是鎖相環或壓控振蕩器；所述脈寬調制（PWM）或ΣΔ調制電路203由脈寬調制器或ΣΔ調制器、相應的頻率合成電路或壓控振蕩器和衰減電路組成。