[發明專利]開關電路以及包絡信號放大器

有效

• 申請號: 201280052674.5
• 申請日: 2012-10-11
• 公開（公告）號: CN103891136A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 初川聰;藤川一洋;筑野孝;志賀信夫;大平孝;和田和千;烏仁圖雅;谷村晃太郎
• 申請（專利權）人: 住友電氣工業株式會社;國立大學法人豐橋技術科學大學
• 主分類號: H03F1/02
• 分類號: H03F1/02;H03F3/217
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 李佳;穆德駿

技術領域

本發明涉及利用脈寬調制(PWM)信號切換連接至電感元件的開關元件的開關電路，以及包括該開關電路的包絡信號放大器。

背景技術

近年來，包絡消除與恢復(EER)已用作例如在蜂窩電話的基站收發信機處利用功率放大器放大高頻調制信號的放大方案中的一個。利用EER方案，振幅分量(包絡)以及相位分量從待放大的調制信號而提取，并且利用與振幅分量相對應的信號通過振幅調制來調制與相位分量相對應的信號，使得調制信號的振幅處于與原始調制信號的水平相同的水平。

更具體而言，跟蹤所提取包絡的電壓用作飽和放大器的電源電壓，該飽和放大器放大與相位分量相對應的信號，使得經放大信號的振幅跟蹤所提取包絡。例如，跟蹤包絡的上述電壓可以如下方式獲得，使得利用檢測信號(下文被稱為包絡信號)通過功率放大來放大調制信號，該檢測信號是利用包絡來檢測。飽和放大器針對增強的效率而用于包絡信號的功率放大。例如，使用通過調制包絡信號的脈沖寬度所生成的PWM信號來切換開關元件，并且然后所得到的PWM信號被整合，由此將包絡信號解調為調制信號。

為了放大PWM信號，常常使用以推拉配置連接互補開關元件的D類放大器，以及當從電感元件施加的電壓為零時接通開關元件的E類放大器。不幸地，利用D類放大器，以平衡方式增強互補開關元件的耐壓性在技術上是困難的。此外，利用E類放大器，存在如下情況，其中視設計以及操作條件而定，浪涌電壓大大超出電源電壓，當開關元件關斷時，浪涌電壓從電感元件施加至開關元件。如上文所描述的，推拉配置以及單一開關元件至高頻高功率放大器的應用具有局限性。

此外，此類PWM信號包括相對低頻包絡信號分量和高頻PWM信號分量；因此，滿足寬頻帶的放大器對于PWM信號的放大是必要的。為了滿足此類條件，針對PWM信號的可能放大器是例如專利文獻1中公開的分布放大器。

[引用清單]

[專利文獻]

[專利文獻1]第2002-033627號日本專利申請公開

發明內容

[技術問題]

不幸地，在分布放大器中，行進至輸出端子的另一側的電力通過終端電阻被消耗，由此分布放大器具有在用于組合要從多個開關元件輸出的電力的分布常數電路中的終端電阻器處有大損耗的缺點。此外，需要低通濾波器以從經放大PWM信號提取包絡信號作為調制信號，此情形也產生損耗。

已實現以解決上述問題的本發明的目的是提供一種開關電路，該開關電路以低損耗組合通過多個開關元件而放大的PWM信號并解調調制信號，以及提供一種包括該開關電路的包絡信號放大器。

[問題的解決方案]

本發明的第一方面提供一種開關電路，該開關電路包括：連接電路級聯連接控制端子，該連接電路級聯連接控制端子相應地用于經由n-1數目個第一電感元件控制n數目的開關元件的切換，n為等于或大于2的整數；以及第三電感元件，該第三電感元件相應地連接在開關元件中的每一個的一端與第二電感元件的另一端之間，該第二電感元件的一端電連接至DC電源。利用輸入至連接電路的輸入端子的脈寬調制(PWM)信號順次地切換該n數目的開關元件。該開關電路進一步包括輔助開關元件，該輔助開關元件以級聯連接插入在該第二電感元件的一端或另一端處。

根據本發明的第一方面，該n數目的開關元件的控制端子相應地連接至該n-1數目個第一電感元件的連接點，其構成PWM信號所穿過的連接電路以及連接電路的輸入端子和輸出端子。第三電感元件相應地連接在開關元件中的每一個的所述一端與第二電感元件的所述另一端之間。

歸因于前述配置，利用以預定時間間隔穿過連接電路的PWM信號順次地切換開關元件，并且在開關元件處相應地放大并且具有實質均勻振幅的PWM信號在第二電感元件的另一端處整合。因而，在具有調制循環(PWM循環)使得調制循環的一個循環等于上文陳述的時間間隔的“N”倍的PWM信號的放大中，當相對于PWM信號的基波由復平面上的信號點表示每一個開關元件的所述一端處的信號振幅和相位時，信號點相對于原點以-2π/N相位差的均勻間隔駐留于同心圓上。因此，PWM信號的基波在信號經整合時被消除。

當由復平面上的信號點表示PWM信號在每一開關元件的所述一端處的第M諧波的信號振幅和相位時(M為等于或大于2的整數)，信號點相對于原點以-2Mπ/N相位差的均勻間隔駐留于同心圓上。因此，PWM信號的諧波在信號經整合時被消除。

因此，在多個開關元件處經放大的PWM信號以低損耗進行組合，并且調制信號被解調。