[发明专利]一种双功率模式包络跟踪方法

说明书

技术领域

本发明属于高效率通信(节能)领域，涉及采用包络跟踪放大器的包络整形方法研究，具体涉及一种对于不同的输出功率区域(低功率区域和高功率区域)，采用不同的包络整形方法，提高线性和效率。

背景技术

随着现代移动通信演进到4G(4^th generation)，LTE(Long term evolution)移动终端需要能在有限的功率内提供更高速率的数据服务。尽管高阶调制技术能改善频谱效率，但这会使已调信号具有较高的峰均比(PAPR)。为了放大这种高峰均比的信号，传统固定偏压的放大器需要工作在相对高的输出功率回退区域来避免信号在峰值处的失真。但是，功率回退的越多，功放的效率越低。而在收发机中，功放(PA)是移动终端中最重要的功耗部件，在功率回退区域的较低的效率意味着更短的电池寿命【1】。

为了改善在相对低的输出功率区域，几种效率增强的PA结构被提出，包括多尔蒂功率放大器(DPA)、使用非线性组件的线性放大(LINC)、包络消除和恢复(EER)以及包络跟踪技术(ET)【2】。

包络跟踪是指根据输入信号的瞬时包络，通过电源电压调制器控制输出放大器的供电电压。目前主要有这几种，【3】中PA的膝电压被用于补偿低输出功率时膝效应带来的强的非线性，电源调制器必须提供一个比膝电压大的电源电压。考虑到膝电压的变化，【4】使用了α因子的指数函数来调制电源电压，【5】中的方法是通过减少包络信号的带宽来减轻电源调制器的负担。【6】中通过双音互调仿真3阶和5阶互调来获得最佳点，通过最小互调点来跟踪输入信号包络调制电源电压，从而改善ETPA的线性。【7】是通过两并联支路获得两路不同的射频放大器特性来改善性能。其中，【4】和【5】的具有较高的实现复杂度，【7】会增加额外支路的复杂度，并且以上的方法都没有在非线性和效率的角度上进行综合考虑。

常用的包络跟踪方法有恒定增益跟踪、恒定增益压缩整形、最大PAE(功率附加效率)跟踪。

恒定增益整形(constant gain shaping)：

当包络信号随时间变化时，通过包络来调制射频功放的电源电压，使放大器始终能够获得相同的增益。

恒定增益压缩整形(Constantgain compression shaping)：

当包络信号不断变化时，通过包络来调制射频功放的电源电压，使放大器始终工作在相同的增益压缩点上，其中增益压缩指的是相对于最大增益而减小的增益值。

最大PAE整形(max PAE shaping):

当包络信号不断变化时，根据包络变化来调制电源电压，使得放大器始终获得最大的PAE。PAE(power added efficiency)指的是功率附加效率。

尽管最大PAE整形具有最好的效率，但它由于线性最差，经常与一些非线性技术(比如预失真)一起使用来满足LTE终端的要求，这会引入额外的系统实现复杂度。

参考文献：

[1]Gillenwater,Todd,and Manfred Schindler."Technology trends in mobile handsets."In Wireless Symposium(IWS),2013 IEEE International,pp.1-4.Apr.2013.

[2]Boumaiza,Slim."Advanced techniques for enhancing wireless RF transmitters'power efficiency."Microelectronics,2008.ICM 2008.International Conference on,pp.68-73.IEEE,2008.

[3]Choi,Jinsung,Dongsu Kim,Daehyun Kang,and Bumman Kim,”A polar transmitter with CMOS programmable hysteretic-controlled hybrid switching supply modulator for multistandard applications,”Microwave Theory and Techniques,IEEE Transactions on,Volume.57,Issue.7 pp.1-5,July.2009.