一种用于包络跟踪的电源的制作方法

本公开涉及移动通信领域，特别涉及一种用于包络跟踪的电源。

背景技术：

在移动通信领域，为了提高射频功率放大器的效率，可以使用具备包络跟踪能力的电源。

包络跟踪可以随着射频功率放大器的所发射的输出功率而动态改变射频功率放大器的供给电压。包络跟踪也可以动态调整功率放大器的供给电压，使其追踪射频输入信号包络的振幅。

当信号包络变大时，便提升供给电压；信号包络变小时，则降低供给电压。如此这般，射频功率放大器能在运作范围的绝大部分，接近其最佳效率点，从而提高移动通信装置对能源的利用率。

如何进一步提高用于包络跟踪的电源的效率，始终是本领域需要考虑的技术问题。

附图说明

图1是本公开中一个实施例所示的电源结构示意图；

图2是本公开中一个实施例所示的包络线在时域中示意图；

图3是本公开中一个实施例所示的包络线在频域中示意图；

图4是本公开中一个实施例所示的电源结构示意图；

图5是本公开中一个实施例所示的电源结构示意图。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本公开提出了一种用于包络跟踪的电源，包括：

第一高频滤波单元，用于根据预设的且可变设置的第一高频阈值或阈值区间，对第一包络信号进行滤波处理并输出第一滤波信号；

第一控制单元，用于响应于第一滤波信号生成第一控制信号；

第一驱动单元，用于基于所述第一控制信号来提供第一电流；

第二低频滤波单元，用于根据预设的且可变设置的第二低频阈值或阈值区间，对第一包络信号进行滤波处理并输出第二滤波信号；

第二控制单元，用于响应于第二滤波信号生成第二控制信号；

第二驱动单元，用于基于所述第二控制信号来提供第二电流；

延迟单元，用于对第一包络信号进行延迟处理并输出延迟信号；

第三驱动单元，用于基于所述延迟信号来提供第三电流；

叠加单元，用于叠加所述第一电流、第二电流、和第三电流，以便提供射频功率放大器的供给电压。

优选的，所述滤波单元包括以下任一或者其任意组合：低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器。

优选的，所述第一控制单元、第二控制单元包括以下任一：脉冲宽度调制器、脉冲密度调制器。

优选的，第一驱动单元包括gan开关放大器或si-based开关放大器。

优选的，第三驱动单元包括线性放大器。

优选的，延迟单元包括任意类型的模拟型或数字型、延迟电路或缓冲电路。

优选的，将输入至所述射频功率放大器的包络信号作为所述第一包络信号。

优选的，所述电源还包括：

第四频率滤波单元，用于根据预设的且可变设置的第四频率阈值或阈值区间，对第一包络信号进行滤波处理并输出第四滤波信号；

第四控制单元，用于响应于第四滤波信号生成第四控制信号；

第四驱动单元，用于基于所述第四控制信号来提供第四电流，所述第四电流与第一电流至第三电流一起被叠加到所述叠加单元，以便提供射频功率放大器的供给电压。

优选的，第一驱动单元、第二驱动单元均包括电感。

优选的，第一高频阈值或阈值区间适应于lte/let-a/ofdm信号，第四频率阈值或阈值区间亦可适应于wcdma信号。

通过上述技术方案，本公开实现了一种新的、用于包络跟踪的电源，能够通过至少叠加第一电流至第三电流的方式来更高效的对射频功率放大器提供供给电压。

具体实施方式

在以下描述中，阐述了多个细节，以提供对本公开的实施例的更全面的说明。然而，对本领域技术人员来说，将显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明的实施例。在其他实施例中，以框图形式而不是详细地示出了公知的结构和设备，以避免使本公开的实施例模糊。此外，可以将以下描述的不同实施例的特征与彼此组合，除非以其他方式具体声明。

参见图1，本公开提出了一种用于包络跟踪的电源，包括：

第一高频滤波单元，用于根据预设的且可变设置的第一高频阈值或阈值区间，对第一包络信号进行滤波处理并输出第一滤波信号；

第一控制单元，用于响应于第一滤波信号生成第一控制信号；

第一驱动单元，用于基于所述第一控制信号来提供第一电流；

第二低频滤波单元，用于根据预设的且可变设置的第二低频阈值或阈值区间，对第一包络信号进行滤波处理并输出第二滤波信号；

第二控制单元，用于响应于第二滤波信号生成第二控制信号；

第二驱动单元，用于基于所述第二控制信号来提供第二电流；

延迟单元，用于对第一包络信号进行延迟处理并输出延迟信号；

第三驱动单元，用于基于所述延迟信号来提供第三电流；

叠加单元，用于叠加所述第一电流、第二电流、和第三电流，以便提供射频功率放大器的供给电压。

对于所述实施例，通过叠加第一电流、第二电流、和第三电流来提供射频功率放大器的供给电压，这与现有技术中通过简单的并联两路电流后向射频功率放大器提供供给电压截然不同，根本的不同在于：本实施例根据所述第一高频阈值或阈值区间、第二低频阈值或阈值区间来获得滤波信号并进一步得到控制信号，这两个阈值或阈值区间是预设的且可变设置的。由于这两个阈值或阈值区间，其中一个是面向高频，另一个是面向低频，所以这两个阈值或阈值区间是不同的或不重叠的。与此对比，现有技术中则不存在这样的、用于包络跟踪的电源，现有技术是直接通过滤波器滤波，但不存在预设的且可变设置的阈值或预设阈值区间。

本实施例的最突出的技术效果在于：由于各个阈值或阈值区间是预设的且可变设置的，能够既不相同或不相重叠，这就意味着本实施例可以用于未来的第5代移动通信技术、第6代移动通信技术甚至更新的技术，而不受限于以lte为代表的第4代移动通信技术或者以wcdma为代表的第3代移动通信技术。

本实施例的特点还在于，第一电流、第二电流、第三电流均与所述第一包络信号有关，因此，上述实施例才能够实现一种用于包络跟踪的电源。能够理解，在第一包络信号存在的前提下，在第一控制信号、第二控制信号、延迟信号的基础上，才产生了上述第一电流、第二电流、第三电流。

由于包络信号对应了多种频率的射频信号，因此上述实施例包括多个滤波单元，以便对第一包络信号滤波后得到多个滤波信号，并进而通过多个驱动单元用于提供第一电流和第二电流。此外，滤波单元自身具有时间常数，导致第一电流、第二电流与第一包络信号在时间上有延迟效应，因此，上述延迟单元同样做了延迟处理，并进而通过第三驱动单元用于提供第三电流。可以看出，第三电流与第一包络信号在时间上也有延迟效应。事实上，不存在理想的、没有延迟效应的器件或单元。

至于延迟效应的匹配问题，这属于电路领域的常识。本公开并不在于如何设计、调整延迟电路的时间常数，在此不再赘述。

综合上述两个技术效果，也就是说，本实施例能够在高频、低频方面做到兼顾，不仅能够很好的向下兼容，而且能够面向未来，满足将来的移动通信技术在射频功率放大器供电方面的需求。

需要说明的是，如果上述实施例的电源为模拟电源，那么第一电流至第三电流各自所对应的电路可以通过并联方式来实现叠加单元；如果上述实施例的电源为数字电源，那么只要能够以任何数字电路叠加代表第一电流至第三电流的数字信号，则这些数字电路均可以实现叠加单元。

在另一个实施例中，参见图2，红色破折间隔点划线10表示第一驱动单元的第一电流所转换的电压，蓝色破折线20表示第二驱动单元的第二电流所转换的电压，绿色点划线30表示第三驱动单元的第三电流所转换的电压，洋红色实线40则表示第一至第三电流叠加后所转换的全部包络电压。

进一步参见图3，图3则为图2中时域信号在频域中的表示。

参见图4，在另一个实施例中，所述电源还可以包括：

第四频率滤波单元，用于根据预设的且可变设置的第四频率阈值或阈值区间，对第一包络信号进行滤波处理并输出第四滤波信号；

第四控制单元，用于响应于第四滤波信号生成第四控制信号；

第四驱动单元，用于基于所述第四控制信号来提供第四电流，所述第四电流与第一电流至第三电流一起被叠加到所述叠加单元，以便提供射频功率放大器的供给电压。

就本实施例而言，其与前一实施例是有继承关系的，类似性的增加了第四电流。由于第四频率阈值或阈值区间的存在，本实施例相比前一实施例，适用性更广。理论上，在前述实施例和本实施例的基础上，本公开可以在其他实施例中继续增加第五电流有关单元、第六电流有关单元等等。

在另一个实施例中，延迟单元包括任意类型的延迟电路或缓冲电路。

需要说明的是，由于第一驱动单元受控于第一控制信号，那么结合本领域技术的现状和发展，优选的，在另一个实施例中，所述第一控制单元、第二控制单元包括以下任一：脉冲宽度调制器、脉冲密度调制器。然而，各控制单元并不受限于此。

类似的，在另一个实施例中，第一驱动单元、第二驱动单元包括开关放大器。如此，脉冲宽度调制器或者脉冲密度调制器，甚至其组合，可以与一个或多个开关放大器来协作从而提供第一或第二电流，从而构成本公开中的诸多种实施例。

在另一个实施例中，鉴于移动通信技术中的信号频率越来越高，第一驱动单元包括gan开关放大器。这是因为gan开关放大器的开关频率可以达到很高的水平。类似的，还可以采用开关频率也很高的si-based开关放大器(即硅基开关放大器，也称矽基开关放大器)。

在另一个实施例中，第三驱动单元包括线性放大器。结合前文，不难发现，本公开的实施例如果需要充分发挥第一电流至第三电流的叠加作用，开关放大器与线性放大器的组合是较佳的选择，但这并不意味着第一、第二驱动单元受限于此，只要适应于包络跟踪即可。

除前文频率、延迟之外，对于包络跟踪，当采用上述开关放大器或线性放大器时，还可能涉及包络信号的振幅调整。利用各种放大器进行不同的振幅调整，现有技术已经公开很多这方面内容，本公开并不试图提出新的振幅调整手段，在此不再赘述。

在另一个实施例中，所述滤波单元包括以下任一或者其任意组合：低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器。

可以看出，所述实施例涉及对滤波单元进行选型。参考图2中的包络示意，由于包络信号对应了多种频率的射频信号，那么对于不同的频率，可以针对性的选择低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器。

例如，如果采用低通滤波器，那么对应于第一频率区间范围的包络信号能够通过滤波器，并用于得到一滤波信号，并进而通过某驱动单元用于提供某电流。如果采用带通滤波器，那么对应于第二频率区间范围的包络信号能够通过滤波器，并用于得到一滤波信号，并进而通过某驱动单元用于提供某电流。如果采用高通滤波器，那么对应于第三频率区间范围的包络信号能够通过滤波器，并用于得到一滤波信号，并进而通过某驱动单元用于提供某电流。其中，对于低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器，顾名思义，从频率的阈值或阈值范围的数值角度来讲，第一频率区间范围往往低于第二频率区间范围，第二频率区间范围则低于第三频率区间范围。

对于本公开而言，采用低通滤波器、带通滤波器和高通滤波器的组合是很有意义的，例如：当采用单一滤波器无法很好的发挥每个或某个滤波单元的功能、无法很好的适用于频率范围较宽的包络信号时，进而无法很好的发挥本公开所述的用于包络跟踪的电源的功能时，那么该滤波单元可以是组合型的：例如该滤波单元包括低通滤波器的同时还包括带通滤波器和/或高通滤波器，从而更加精确的进行包络跟踪。容易理解，此种组合情况下，相应驱动单元也最好有对应于各种滤波器的驱动电路，例如各种对应的开关放大器。

在另一个实施例中，所述第一包络信号为输入至所述射频功率放大器的包络信号。

对于所述实施例，当第一包络信号为输入至所述射频功率放大器的包络信号时，正如现有技术中大多数技术方案中将射频(即rf)输入信号作为包络跟踪的基准信号那样，所述实施例也是从信号源头，即输入至射频功率放大器的包络信号，来实现包络跟踪。

此外，本公开的实施例不排斥反馈控制或前馈控制，需根据实际情况而考虑反馈控制或前馈控制或者二者的结合。根据控制理论，在采用反馈控制的情况下，结合前馈控制，可能针对某些系统有更好的控制能力。

更进一步的，在满足对于射频功率放大器的效率的基本要求下，本公开允许在各个已披露的实施例的前提下，进一步综合反馈和/或前馈控制，以更好的控制误差和时延，包括但不限于对包络进行延时和误差的补偿。

结合图2来看，包络信号往往涉及不同幅值和不同频率，前文所述有关实施例对于滤波单元的选型已经进行了充分说明。针对幅值，滤波单元的工作与否以及如何工作，是可以受控于包络信号的幅值的，例如上述多个实施例所述的阈值或阈值区间。

在另一个实施例中，第一高频阈值或阈值区间适应于lte/lte-a/ofdm信号，第四频率阈值或阈值区间适应于wcdma信号。如前所述，本公开的技术既能够向下兼容，又能面向未来，因此实现适应lte的同时更好的兼容wcdma。

参见图4，正如前文所述，在本公开所揭示的原理的基础上，上述多个驱动单元、控制单元的结构可以进一步扩展到第四驱动单元和第四控制单元以及第四频率滤波单元。鉴于前文所述第一高频滤波单元和第二低频滤波单元，那么，第四频率滤波单元可以对应中频，第四驱动单元则可以包括中速开关放大器。

更进一步的，在另一个实施例中，还可以扩展到第五驱动单元和对应的第五控制单元以及相应的第五频率滤波单元(鉴于图1、图4以及前述实施例所揭示的本公开的原理，此实施例不再重复性图示)，其中：第一驱动单元可以包括gan等高速或超高速开关放大器，第二驱动单元可以包括快速开关放大器，第四驱动单元可以包括中速开关放大器，第五驱动单元可以包括慢速开关放大器。相应的，各个不同开关放大器，受控于不同的控制单元所发出的控制信号。需要说明的是，此处的超高速、快速、中速、慢速互相构成相对概念，含义是清楚的。此外，前文所述高频、低频、中频同样互相构成相对概念。这些相对概念均与移动通信技术领域的常规认知相符，均为清楚的概念。

另一个实施例中，第一驱动单元、第二驱动单元均包括相应放大器和电感，且第一驱动单元和第二驱动单元为并联关系，并进一步与第三驱动单元并联。详见图5，其中，图5左上角为第一驱动单元，第一驱动单元中的开关放大器sr_1采用gan开关放大器，其产生的第一电流对应高频电流——这与前文实施例所述的第一高频滤波单元呼应。进一步的，第一电流经由电感储存和释放能量。另外，图5第二驱动单元中的开关放大器采用慢速开关放大器，这可对应前文所述的第二低频滤波单元。第二电流也经由电感储存和释放能量。另外，图5中第三驱动单元包括线性放大器lr(注：sr是开关放大器的英文缩写，lr是线性放大器的英文缩写)。

除了第一驱动单元和第二驱动单元相关支路包括各自的电感之外，正如前文所述，本公开中有关实施例能够进一步扩展其他开关单元并实现更多电流的叠加，例如通过图5中并联的第n驱动单元至更多、不限数量的驱动单元，其中第n驱动单元至更多、不限数量的驱动单元中均可以采用开关放大器，其开关放大器可以依次为sr_2，……，sr_n，且这些开关放大器均可以为gan开关放大器。类似的，相应的电流也分别经由各自支路的电感储存和释放能量。

显然，就图5所示的实施例而言，对于图5中第一驱动单元所产生的第一电流，第二驱动单元所产生的第二电流，第三驱动单元所产生的第三电流，以及第n驱动单元乃至更多、不限数量的其他驱动单元所产生的第n电流，本实施例以并联各个支路的方式叠加了各个电流，从而向射频功率放大器pa提供供给电压。

更为关键的在于：除第三驱动单元所产生的第三电流之外，其余各个电流均受控于各自的控制单元，而控制单元的信号则基于相应的滤波单元(注：图5未示出各个控制单元和相应滤波单元)。

正如前文所述：每一路的滤波单元均根据预设的且可变设置的阈值或阈值区间来产生相应的滤波信号并进而用于产生相应的控制信号。本实施例中，由于各个阈值或阈值区间，覆盖高中低频的宽广范围，且每个阈值或阈值区间彼此是不同的或不重叠的。如前所述，现有技术是直接通过滤波器滤波，但不存在预设的且可变设置的阈值或预设阈值区间，也就不存在类似本公开所披露的用于包络跟踪的电源。

正是由于各个阈值或阈值区间是预设的且可变设置的，能够既不相同或不相重叠，那么这些阈值或阈值区间在覆盖足够宽的频率范围时，这就意味着本实施例可以用于未来的第5代移动通信技术、第6代移动通信技术甚至更新的技术，而不受限于以lte为代表的第4代移动通信技术或者以wcdma为代表的第3代移动通信技术。

在一些实施例中，控制单元可以被提供在数字发射机的芯片或处理器(例如，硅)上。此外，驱动单元也可以被提供在数字发射机的芯片或处理器上。更推而广之的，其余单元也可以被提供在有关芯片或处理器上。上述电源也自然可以被提供在数字发射机的芯片或处理器上。

根据特定实现需求，可以以硬件方式或以软件方式实现本发明的实施例。该实现可以使用其上存储有电子可读控制信号的数字存储介质(例如，软盘、dvd、蓝光、cd、r0m、pr0m、epr0m、eepr0m或flash存储器)来加以执行。因此，该数字存储介质可以是计算机可读的。

在一些实施例中，可以使用可编程逻辑器件(例如，现场可编程门阵列)来执行本文描述的方法的功能中的一些或全部。在一些实施例中，现场可编程门阵列可以与微处理器协作，以实现本文描述的电源。

上述实施例对本公开的原理仅是示意性的。应当理解，本文描述的布置和细节的修改和变型将对本领域技术人员来说显而易见。因此，意图是仅受接下来的专利权利要求的范围限制，而不受通过本文对实施例的描述和说明而提出的具体细节限制。