[發(fā)明專利]一種可實(shí)現(xiàn)任意倍次降頻的脈沖邊沿獨(dú)立分配電路及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011125642.6
• 申請(qǐng)日: 2020-10-20
• 公開（公告）號(hào): CN112332639B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郗煥;朱穎;陳家輝;顧成杰;潘莉;李林溪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M1/088
• 分類號(hào): H02M1/088;H02M3/10;H02M3/158
• 代理公司: 南京禹為知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 劉小莉

本發(fā)明公開了一種可實(shí)現(xiàn)任意倍次降頻的脈沖邊沿獨(dú)立分配電路及方法，包括FPGA驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生模塊，所述FPGA驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生模塊產(chǎn)生n個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)；多電平變換器，所述多電平變換器由n個(gè)結(jié)構(gòu)相同的開關(guān)單元電路相互串聯(lián)而成，n∈N⁺，所述開關(guān)單元電路設(shè)置有開關(guān)管，所述開關(guān)管的開通和關(guān)斷由FPGA驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制；以及，線性放大器，與所述多電平變換器連接；所提出的任意倍次降頻的脈沖邊沿獨(dú)立分配方法可以實(shí)現(xiàn)開關(guān)頻率相對(duì)于跟蹤信號(hào)頻率的m/n降頻，其中n/m為正有理數(shù)(即正整數(shù)和正分?jǐn)?shù))；同時(shí)有效地拓展開關(guān)管的開通或關(guān)斷時(shí)間，提升開關(guān)管高頻工作時(shí)的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，尤其是一種可實(shí)現(xiàn)任意倍次降頻的脈沖邊沿獨(dú)立分配電路及方法。

背景技術(shù)

移動(dòng)通信作為無線通信的一種現(xiàn)代化技術(shù)，自20世紀(jì)70年代以來得到了迅猛發(fā)展，至今可基本分為五代。截止到2019年11月底，中國移動(dòng)電話用戶規(guī)模超16億戶，其中第四代(4th Generation,4G)移動(dòng)通信用戶規(guī)模為12.76億戶，占移動(dòng)電話用戶的79.7％，占比穩(wěn)步提高。目前全球已經(jīng)進(jìn)入第五代(5th Generation,5G)移動(dòng)通信，到2024年35％的全球移動(dòng)數(shù)據(jù)流量將由5G網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)。從第一代到第五代，移動(dòng)通信技術(shù)的進(jìn)步帶動(dòng)了全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展、影響了高科技產(chǎn)業(yè)的走向、改變了人們的生活方式，但同時(shí)也帶來了巨大的能源消耗。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，基站消耗整個(gè)系統(tǒng)70％以上的電能，而基站消耗電能總量中51％由功率放大器(Power Amplifier,PA)造成，因此提高PA效率是降低損耗、提升移動(dòng)通信系統(tǒng)能源利用率的有效途徑。

當(dāng)射頻信號(hào)的包絡(luò)電壓不為恒定值時(shí)，若采用恒壓供電方式，供電電壓與射頻信號(hào)包絡(luò)之間的電壓差較大，效率較低。而若采用包絡(luò)線跟蹤供電方式，將有效地減小供電電壓與射頻信號(hào)包絡(luò)之間的電壓差，以大幅減少損耗、提高效率。在4G移動(dòng)通信系統(tǒng)中，射頻信號(hào)功率峰均比的典型范圍為8.5dB～13dB，此時(shí)A類功放的效率低于10％，能源利用率極低。而在5G通信系統(tǒng)中，信號(hào)的功率峰均比和帶寬將進(jìn)一步提高，若能提高射頻PA的效率，通信基站的運(yùn)行效率也將有效提高，對(duì)于節(jié)能減排和減少環(huán)境污染具有重要意義。

目前以非恒壓供電方式提高射頻PA的效率的技術(shù)主要有Doherty技術(shù)、包絡(luò)線消除與恢復(fù)(Envelope Elimination and Restoration,EER)技術(shù)和包絡(luò)線跟蹤(EnvelopeTracking,ET)技術(shù)三種。Doherty技術(shù)因其結(jié)構(gòu)簡單，是目前最廣泛應(yīng)用的技術(shù)，但效率偏低；EER技術(shù)的效率最高，但它對(duì)DC-DC變換器輸出電壓線性度的要求極高，實(shí)際應(yīng)用中受到局限；ET技術(shù)的效率僅次于EER技術(shù)，高于Doherty技術(shù)，但其對(duì)DC-DC變換器的要求較低，應(yīng)用更加靈活方便，易于實(shí)現(xiàn)。因此，相較而言，ET技術(shù)在提高射頻PA效率的幾種技術(shù)中更有發(fā)展?jié)摿Α?/p>

串聯(lián)結(jié)構(gòu)的開關(guān)線性復(fù)合ET電源由多電平變換器與線性放大器串聯(lián)組成，因其良好的性能而備受關(guān)注。隨著現(xiàn)代移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，射頻信號(hào)的調(diào)制技術(shù)越來越復(fù)雜，使得其包絡(luò)帶寬和功率峰均比均大幅提高。多電平變換器的電平數(shù)越少，其輸出的階梯波與包絡(luò)信號(hào)間壓差過大，造成線性放大器損耗偏大。多電平變換器的電平數(shù)越多，階梯波電壓vmulti越接近負(fù)載電壓vo，線性放大器的損耗越小，但整個(gè)電路中的開關(guān)頻率會(huì)提高，開關(guān)損耗增大，開關(guān)管在每個(gè)周期內(nèi)的導(dǎo)通和關(guān)斷脈沖都很窄，這給開關(guān)管及其驅(qū)動(dòng)帶來了很大的壓力，甚至難以實(shí)現(xiàn)有效的開通和關(guān)斷。

發(fā)明內(nèi)容

本部分的目的在于概述本發(fā)明的實(shí)施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實(shí)施例，在本部分以及本申請(qǐng)的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會(huì)做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。

鑒于上述和/或現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，提出了本發(fā)明。