[发明专利]一种应用于功率放大器的包络调制器及方法

说明书

本发明提供一种应用于功率放大器的包络调制器及方法，该包络调制器包括：正阈值单限比较器，正端与线性放大器的输出端连接，负端与采样电阻另一端连接，用于将采样电压与正阈值单限比较器的阈值进行比较；负阈值单限比较器，正端与线性放大器的输出端连接，负端与采样电阻另一端连接，用于将采样电压与负阈值单限比较器的阈值进行比较；以及3‑level开关变换器，输入端与正阈值单限比较器的输出端、负阈值单限比较器的输出端连接，输出端与电感连接，用于根据采样电压与正阈值单限比较器的阈值或负阈值单限比较器的阈值的比较结果，对所述电感进行放电或充电控制。本发明能有效减少纹波电流，提升包络调制器EM效率，从而提升ET PA系统的整体效率。

技术领域

本发明涉及包络调制技术领域，具体涉及一种应用于功率放大器的包络调制器及方法。

背景技术

为实现高速数据传输，现代移动通信从传统的恒包络调制发展为变包络调制，信号带宽与峰值平均功率比(PAPR，Peak to Average Power Ratio)随之上升，因此功率放大器(Power Amplifier，PA)需要长时间工作在低效率的功率回退区以换取足够的线性度。包络跟踪技术(Envelope Tracking，ET)能有效提升功率放大器PA在功率回退时的效率，ETPA系统的效率可以近似等于包络调制器(Envelope Modulator，EM)效率与功率放大器PA效率的乘积，因此包络调制器EM本身需要较高效率，但是当输入包络幅度变化时，传统包络调制器EM系统的开关电流采用2-level控制结构对功率电感进行充电，这使得开关电流并不能很好的跟随负载电流变化，会产生额外的纹波电流，增加动态功耗，从而降低包络调制器EM效率。如图1所示，传统包络调制器EM系统主要由三个部分组成，分别是线性放大器(Linear Amplifier，LA)、迟滞比较器和开关变换器。流向功率放大器PA的负载电流(I_load)由线性放大器LA输出电流(I_la)以及开关电流(I_sw)并联而成。为简化分析，线性功率放大器(Linear Power Amplifier，LPA)可以简化为一个电阻，电阻值可以近似为：

其中，η_PA是功率放大器PA效率，P_out是功率放大器PA输出功率，A_rms是输出包络的有效值。

降低传统包络调制器EM系统效率的主要因素是LA功率管的推挽大电流时产生的动态功耗，从图2简化后的传统包络调制器EM系统可知，功率管M1和M2的动态功耗表达式近似为：

P₁＝(V_{DD_LA}-V_la)×I_la (2)

P₂＝V_la×I_la (3)

其中，V_{DD_LA}是线性放大器LA供电电压，V_la是线性放大器LA输出电压。从公式(2)和(3)可知，在V_{DD_LA}不变，V_la由输入包络决定的情况下，降低I_la能有效降低LA的由Class-AB推挽输出产生的动态功耗，提升包络调制器EM效率。

发明内容

本发明提供一种应用于功率放大器的包络调制器及方法，能有效减少纹波电流，提升包络调制器EM效率，从而提升ET PA系统的整体效率。

本发明的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种应用于功率放大器的包络调制器，包括：

线性放大器，用于对输入包络进行放大；

采样电阻，一端与所述线性放大器输出端连接，用于采样所述线性放大器的输出电流，将所述输出电流转换为采样电压；