包络合成电源及具有包络合成电源的射频功率模块制造技术

本申请公开了包络合成电源及具有包络合成电源的射频功率模块。该包络合成电源用于向射频放大器的供电端提供供电电压，包括：电流源，所述电流源的输出端经由第一电感连接至所述供电端，用于根据设定值产生输出电流以提供所述射频放大器的大部分功率，包络驱动器，所述包络驱动器的输出端经由第一电容连接至所述供电端，用于产生随所述射频包络信号变化的输出电压以跟踪所述射频包络信号。该包络合成电源基于对电流源输出电压快速调节的包络合成控制方案产生供电电压，电流源中的开关模块无需跟随参考包络信号的快速变化，因而可以减小开关模块的损耗、电磁干扰和降低成本。电磁干扰和降低成本。电磁干扰和降低成本。

【技术实现步骤摘要】
包络合成电源及具有包络合成电源的射频功率模块


[0001]本专利技术涉及通信
，更具体地，涉及包络合成电源及具有包络合成电源的射频功率模块。

技术介绍

[0002]在通信技术中，射频放大器的电源电压大于输出电压幅度才能保证射频放大器的正常工作。射频放大器的电源电压随信号功率变化可以提高功率利用率。因此，采用包络跟踪电源提供射频放大器的电源电压。
[0003]在2G无线通信中，语音和GPRS通信均采用恒包络载波，载波幅度取决于基站和终端之间的空中信道耦合关系，包络跟踪电源只需要跟随基站
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终端的耦合关系即可。在2.5G EDGE技术和3G CDMA、WCDMA无线通信中，基站覆盖范围大，基站
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终端的耦合关系变化大，包络跟踪电源需要跟随基站
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终端的耦合关系以及符号间载波幅度的快速变化。在4G LTE技术已经开始使用高突发载波调制，在5G技术中则全面使用高突发载波调制。高突发载波调制例如是正交频率调制(即OFDM)，采用OFDM组成符号时，在符号持续时间内可见有多个频率信号之间相位关系的变化形成的叠加、抵消，因此，信号包络幅度以远大于符号变化的速度出现变化。在高突发载波调制中，在一个符号时间片内存在大幅度的包络变化。由于每个符号时间片都有大幅度的包络变化，射频放大器的电源电压跟随基站
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终端的耦合关系以及符号间载波幅度的快速变化并不能获得与2G和3G技术相同的节能效果。
[0004]在5G技术中，包络跟踪电源在符号时间片内根据包络幅度的需要供电需要采用包络合成技术以产生快速变化的包络。包络合成技术是提前根据需要合成所需要的包络形状，而不是根据实际状况调整和跟踪包络。即使采用了包络合成，也需要监控所合成的包络与实际需要之间差异调整包络合成的幅度、相位关系等，但包络合成技术中的调整可以比包络跟踪慢。
[0005]图1至3示出了根据现有技术的射频功率模块的示意电路图。
[0006]如图1所示，射频功率模块10包括射频放大器1和包络合成电源11。包络合成电源11包括包络驱动器111、开关模块112和电感Ls。射频放大器1的输入端接收射频信号，输出端与天线2相连接以发射信号。包络驱动器111的输入端接收参考包络信号Vel，输出端连接至射频放大器1的供电端。开关模块112的输入端接收参考包络信号Vel，输出端经由电感Lss连接至射频放大器1的供电端。如图2所示，射频功率模块20包括射频放大器1和包络合成电源21。包络合成电源21包括包络驱动器211、开关模块212和电感Ls。开关模块212的检测端接收包络驱动器22的输出电流的电流检测信号，用于控制开关模块23，使得包络驱动器22的输出电流最小化。如图3所示，射频功率模块30包括射频放大器1和包络合成电源31。包络合成电源31包括包络驱动器311、开关模块312、电感Ls和电容Co。电容Co用于阻隔直流，仅提供电源电压的高频部分。
[0007]在上述现有技术的射频功率模块中，包络合成电源提供的供电电压是包络驱动器产生的交流信号与开关模块产生的交流信号的叠加信号。不论是包络驱动器还是开关模
块，均需要快速响应参考包络信号的变化从而快速跟踪射频信号的功率变化。在高突发载波应用中，甚至需要把包络合成速度提高到数ns范围，对速度有限的硅基电路来讲，开关模块的开关频率难以达到包络合成速度的要求。

技术实现思路

[0008]鉴于上述问题，本申请的目的在于提供一种包络合成电源，其中基于对电流源输出电压快速调节的包络合成控制方案产生供电电压，电流源中的开关模块无需跟随参考包络信号的快速变化，以减小开关模块的损耗、电磁干扰和降低成本。
[0009]根据本专利技术的第一方面，提供一种包络合成电源，用于向射频放大器的供电端提供供电电压，所述包络合成电源包括：电流源，所述电流源的输出端经由第一电感连接至所述供电端，用于根据设定值产生输出电流以提供所述射频放大器的大部分功率，包络驱动器，所述包络驱动器的输出端经由第一电容连接至所述供电端，用于产生随所述射频包络信号变化的输出电压以跟踪所述射频包络信号。
[0010]优选地，所述电流源包括：开关模块，用于根据所述设定值产生大致恒定占空比的脉宽调制信号；以及第二电感和第二电容，串联连接在所述开关模块的输出端和地之间，其中，所述第一电感连接在所述第二电感和所述第二电容的中间节点和所述供电端之间。
[0011]优选地，所述第一电感为高频电感。
[0012]优选地，所述包络驱动器接收用于表征所述射频信号包络的参考包络信号，并且对所述参考包络信号进行延时。
[0013]优选地，所述参考包络信号的每个信号周期具有第一时间段，所述第一时间段包括连续的上升阶段、高电平阶段和下降阶段，所述包络放大器在所述第一时间段工作以产生所述输出电压。
[0014]优选地，所述包络驱动器括：第一级放大器和第二级放大器，用于对所述参考包络信号进行至少两级固定增益放大和至少两级倒相延时，以产生中间信号；以及跟随器输出级，用于将所述中间信号输出作为所述输出电压。
[0015]优选地，所述第一级放大器包括依次串联连接在所述包络驱动器的第一供电端和地之间的第一电阻、第一晶体管和第二电阻，所述第一晶体管的控制端接收所述参考包络信号；所述第二级放大器包括依次串联连接在所述包络驱动器的第一供电端和地之间的第三电阻、第二晶体管和第四电阻，所述第二晶体管的控制端连接至所述第一电阻和所述第一晶体管的中间节点；以及所述跟随器输出级包括依次串联连接在所述包络驱动器的第二供电端和地之间的第三晶体管、第四晶体管和第五晶体管，所述第三晶体管的控制端连接至所述第二晶体管和所述第四电阻的中间节点，所述第四晶体管的控制端接地，所述第五晶体管的控制端接收使能信号。
[0016]优选地，所述第一级放大器和所述第二级放大器的供电电压大于所述跟随器输出级的供电电压。
[0017]优选地，所述第一级放大器和所述第二级放大器的供电电压为所述跟随器输出级的供电电压的两倍。
[0018]优选地，还包括：电荷泵，所述电荷泵的检测端连接至所述射频放大器的供电端以获得所述供电电压的交流信号的检测信号，输出端经由第三电感连接至所述射频放大器的
供电端，所述电荷泵根据所述参考包络信号与所述供电电压的交流信号的差值触发灌出电压或吸入电压。
[0019]优选地，在所述包络放大器工作于所述参考包络信号的上升阶段期间，所述电荷泵用于上拉所述包络放大器的输出电压，在所述包络放大器工作于所述参考包络信号的下降阶段期间，所述电荷泵用于下拉所述包络放大器的输出电压。
[0020]优选地，根据所述电荷泵在所述参考包络信号的信号周期中的上拉和下拉次数，对所述电流源的设定值进行微调。
[0021]根据本专利技术的另一方面，提供一种射频功率模块，包括：射频放大器，用于将射频信号放大后传送到天线进行发射；以及上述的包络合成电源，所述包络合成电源的输出端与所述射频放大器的供电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种包络合成电源，用于向射频放大器的供电端提供供电电压，所述包络合成电源包括：电流源，所述电流源的输出端经由第一电感连接至所述供电端，用于根据设定值产生输出电流以提供所述射频放大器的大部分功率，包络驱动器，所述包络驱动器的输出端经由第一电容连接至所述供电端，用于产生随所述射频包络信号变化的输出电压以跟踪所述射频包络信号。2.根据权利要求1所述的包络合成电源，其中，所述电流源包括：开关模块，用于根据所述设定值产生大致恒定占空比的脉宽调制信号；以及第二电感和第二电容，串联连接在所述开关模块的输出端和地之间，其中，所述第一电感连接在所述第二电感和所述第二电容的中间节点和所述供电端之间。3.根据权利要求2所述的包络合成电源，其中，所述第一电感为高频电感。4.根据权利要求2所述的包络合成电源，其中，所述包络驱动器接收用于表征所述射频信号包络的参考包络信号，并且对所述参考包络信号进行延时。5.根据权利要求4所述的包络合成电源，其中，所述参考包络信号的每个信号周期具有第一时间段，所述第一时间段包括连续的上升阶段、高电平阶段和下降阶段，所述包络放大器在所述第一时间段工作以产生所述输出电压。6.根据权利要求5所述的包络合成电源，其中，所述包络驱动器括：第一级放大器和第二级放大器，用于对所述参考包络信号进行至少两级固定增益放大和至少两级倒相延时，以产生中间信号；以及跟随器输出级，用于将所述中间信号输出作为所述输出电压。7.根据权利要求6所述的包络合成电源，其中，所述第一级放大器包括依次串联连接在所述包络驱动器的第一供电端和地之间的第一电阻、第一晶体管和第二电阻，所述第一晶体管的控制端接收所述参考包络信号；所述第二级放大器包括依次串联连接在所述包络驱动器的第一供电端和地之间的第三电...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭磊，
申请(专利权)人：圣邦微电子北京股份有限公司，
类型：发明
国别省市：