混合功率模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关于混合功率模块，特别是有关于一种功率放大器的混合功率模块。
【背景技术】
[0002]放大器应用中，效能和线性度是主要考量。对于当前的无线通信系统，射频(Rad1Frequency, RF)功率放大器消耗了便携式产品的大部分功率。由此，现有延长无线通信系统操作和待机时间的方法即提高功率放大器的效能。
[0003]随着无线通信系统的可用频谱越来越受限，高频谱效率的线性调制方案的发展日益迫切。因为许多线性调制方案的包络(envelopes)波动变化，传送给天线的平均功率水平明显低于最大功率的水平，由此使得功率放大器的效能不良。
[0004]线性调制方案需要对已调制信号的线性放大，以将频谱增长(spectralre-growth)所不需要的带外福射最小化。但是，一般射频放大装置中使用的有源装置其本质上固有的就是非线性的。只有当消耗后的直流(DC)的一小部分转换为射频功率时，放大装置的转换函数才会近似于一直线，即运作为理想的线性放大器。这种操作模式使得直流到射频功率的转换效率低，而这是便携式(用户)无线通信单元所不能接受的。
[0005]便携式(用户)设备的重点在于延长电池寿命。为同时达到线性度和高效能，所谓的线性化技术被用于改善效率更高类别的放大器的线性度。
[0006]为有助于克服上述效能和线性度的问题，多种解决方法得以提出。其中一种技术是相关于调制功率放大器电源电压的来使其与即将由射频功率放大器传送的射频波形的包络相匹配。包络调制需要功率放大器电源提供反馈信号给放大器的控制端。上述使用包络调制的方法包括对包络的消除和恢复(Envelope Eliminat1n and Restorat1n，EER)以及包络追踪(Envelope Tracking，ET)。上述的两种方法都需要将宽频带电源信号应用于功率放大器的电源端。
【发明内容】
[0007]有鉴于此，依据本发明的示范性实施方式，提出混合功率模块，以解决上述问题。
[0008]依据本发明的第一不范性实施方式，提出一种混合功率模块，用于向功率放大器提供功率。混合功率模块包含直流-直流转换器和线性稳压器。直流-直流转换器依据操作频率和包络追踪信号来经由第一电感向功率放大器提供第一电流。线性稳压器依据包络追踪信号经由第一电容向功率放大器提供第二电流。其中直流-直流转换器所引起的开关电源纹波电压由线性稳压器降低。
[0009]依据本发明的第二示范性实施方式，提出一种混合功率模块，用于向功率放大器提供功率。混合功率模块包含直流-直流转换器和线性稳压器。直流-直流转换器依据操作频率和第一信号来经由第一电感向功率放大器提供第一电流。线性稳压器依据包络追踪信号经由第一电容向功率放大器提供第二电流，并向该直流-直流转换器提供该第一信号。其中直流-直流转换器所引起的开关电源纹波电压由线性稳压器降低。
[0010]本发明的混合功率模块能够改善放大器的效能和线性度。
【附图说明】
[0011]图1为依据本发明一实施方式的便携式装置的方块图。
[0012]图2是显示图1中包络追踪信号ET、电压VBAT和射频信号RF-之间关系的示意图。
[0013]图3为依据本发明一实施方式，向功率放大器提供功率的混合功率模块的示意图。
[0014]图4是显示图3中电流Ilin和电流I⑶的范例示意图。
[0015]图5为依据本发明另一实施方式，向功率放大器提供功率的混合功率模块的示意图。
[0016]图6为依据本发明另一实施方式，向功率放大器提供功率的混合功率模块的示意图。
[0017]图7为依据本发明另一实施方式，向功率放大器提供功率的混合功率模块的示意图。
[0018]图8为依据本发明另一实施方式，向功率放大器提供功率的混合功率模块的示意图。
[0019]图9为依据本发明另一实施方式，向功率放大器提供功率的混合功率模块的示意图。
[0020]图10为依据本发明另一实施方式，向功率放大器提供功率的混合功率模块的示意图。
【具体实施方式】
[0021]下文特举出本发明所执行的较佳实施方式。下文是为说明本发明的一般原则，而不是用于限制本发明。本发明的范围应由权利要求书所记载的权利要求来决定。
[0022]图1为依据本发明一实施方式的便携式装置100的方块图。便携式装置100包含基频芯片110、射频模块120、天线170和电池180。电池180为基频芯片110和射频模块120提供电压VBAT。一实施方式中，便携式装置100还包含功率管理模块，依据电池180提供的电压VBAT向基频芯片110和射频模块120提供各种操作电压。射频模块120耦接于基频芯片110和天线170之间。射频模块120包含低噪音放大器(Low Noise Amplifier,LNA) 130 (图1中显示为LNA)、功率放大器140 (图中显示为PA)、发送/接收(TX/RX)处理单元150和混合功率模块160。发送/接收处理单元150接收并调制来自基频芯片110的数据DATciut,以经由功率放大器140向天线170提供射频信号RFciut,以发送数据封包到另一无线装置或基站。同时，基频芯片110还向混合功率模块160提供包络追踪信号ET。混合功率模块160依据包络追踪信号ET和电池180的电压VBAT来向功率放大器140提供功率PW。一般的，接收无线装置将响应发送无线装置所发送的数据封包，回送告知已收到(acknowledge，以下简称为ACK)信息。由此，发送无线装置的发送/接收处理单元150经由低噪音放大器130和天线170接收并解调对应ACK信息的射频信号RFin，以向基频芯片110的处理器提供数据DATin。基频芯片110能够通过检测对应射频信号RFin的数据DAT ιη，来监控射频信号RFciut，其中射频信号RFin包含射频信号RF _的反馈分量。
[0023]图2是显示图1中包络追踪信号ET、电压VBAT和射频信号RF-之间关系的示意图。请参阅图1和图2，在一时间周期中，来自电池180的电压VBAT大体上维持在一固定电压水平。基频芯片110检测数据041^来监控射频信号1^_的变化。依据射频信号RFciut的变化，基频芯片110向射频模块120提供包络追踪信号ET。图2中，横轴表示时间(单位为秒s)，纵轴表示幅度(单位为伏特V)。
[0024]图3为依据本发明一实施方式，向功率放大器(例如，图1的功率放大器140)提供功率的混合功率模块200的示意图。混合功率模块200包含线性稳压器(linearregulator) 210 (图中显示为LIN)、直流-直流转换器(DC-DC converter) 220、减法器230、电感LI和电容Cl。线性稳压器210消除直流-直流转换器220所引起的开关电源(Switch-Mode Power Supply, SMPS)纹波电压，即提供交流接地(AC ground)，其中混合功率模块200向功率放大器提供功率PW作为电源功率。图4是显示图3中电流Ilin和电流匕的范例示意图。线性稳压器210依据包络追踪信号ET和电池180的电压VBAT来经由电容Cl向节点N-提供电流I 1ιη，电流Ilin如图4所示。减法器230自包络追踪信号ET减去对应功率PW的反馈信号VFB，以向直流-直流转换器220提供信号SI。直流-直流转换器220是高切换频率直流-直流转换器，其能够响应负载变化。此实施方式中，直流-直流转换器220是脉冲宽度调制巴克转换器(pulse width modulat1n buck converter)。直流-直流转换器220依据操作频率(即切换频率)、信号SI和来自电池180的电压VBAT来经由电感LI向节点N-提供电流I sw，电流Isw如图4所示。由此，电流I 1ιη、电流Isw和功率放大器的负载所形成的功率PW被提供给功率放大器。请注意，直流-直流转换器220的操作频率(即切换频率)所引起的开关电源纹波电压由线性稳压器210降低。此外，线性稳压器210经由电容Cl向直流-直流转换器220提供交流接地(AC接地)。
[0025]图5为依据本发明另一实施方式，向功率放大器(例如，图1的功率放大器140)提供功率的混合功率模块300的示意图。相较于图3的混合功率模块200，混合功率模块300还包含耦接于减法器230和节点Nciut之间的补偿单元310。补偿单元310接收反馈信号Vfb，并将偏移电压Vciffs 到反馈信号Vfb中以产生信号S2。由此，减法器230自包络追踪信号ET减去信号S2，以向直流-直流转换器220提供信号SI。接着，直流-直流转换器220依据操作频率和信号SI来经由电感LI向节点N-提供电流I sw。由此，对应电流Ilin和电流Isw的功率PW被提供