專利名稱：一種跟蹤電源、電源控制方法及通信設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及通信技術領域，尤其涉及一種跟蹤電源、電源控制方法及通信設備。
背景技術：
現代無線通信系統如碼分多址(CodeDivision Multiple Address，CDMA)、 寬帶碼分多址(Wideband Code Division Multiple Address，WCDMA)、通用移動通信
(Universal Mobile Telecommunication System, UMTS) > T ^ ^ N ^ (Long Term Evolution, LTE)為充分利用頻譜，采用同時調幅和調相的可變包絡調制技術，此類技術具 有較高的峰均功率比(Peak-to-Average PowerRatio，PAPR)和較寬的動態范圍，而PAPR過 高會使得發送端對功率放大器的線性要求很高，且經常運行在包絡峰值水平以下。可變包絡調制技術需要使用線性功率放大器進行信號放大，為保證線性度并提高 功放效率，常采用基于包絡跟蹤(Envelope Tracking,ET)的技術來實現，如圖1所示射頻 信號輸入后，經驅動放大器進行驅動放大后輸出給射頻功率放大器，同時包絡檢測器提取 射頻信號的包絡波形信號，通過跟蹤電源對包絡信號進行放大，將放大后的包絡信號作為 射頻功率放大器漏極電壓；最終由射頻功率放大器輸出放大后的射頻信號。隨著多載波技術的發展，跟蹤電源在對提取的包絡信號進行線性放大時，對跟蹤 電源的帶寬及效率有了更高的要求，例如，在進行包絡放大的過程中，包絡信號的帶寬可達 幾十MHz，普通開關電源由于半導體技術和開關頻率等因素的限制，帶寬很難滿足包絡跟 蹤帶寬的要求，且輸出的噪聲和畸變會被調制到載波，導致帶外頻譜擴散，嚴重影響信號的 ACPR(Adjacent Channel PowerRatio，鄰信道功率比)。因此，需要一種新的高效高帶寬的 快速跟蹤電源來適應不斷發展的應用需求。
發明內容
本發明實施例提供一種跟蹤電源、電源控制方法及通信設備，用于輸出高帶寬、高 效率的跟蹤電源。本發明實施例提供了 一種跟蹤電源，包括電平提供單元，用于提供一個或多個電平輸出；電平切換單元，用于根據接收到的第一控制信號對所述電平提供單元中的電平輸 出進行選擇，輸出基本電壓，所述補償電壓用于對所述基本電壓進行補償；線性放大器，用于根據第二控制信號輸出補償電壓；電流檢測單元，用于檢測線性放大器的輸出電流，輸出第三控制信號；開關跟蹤電流源，接收所述第三控制信號，調整輸出電流，實現對負載電流的低頻 跟蹤，減小線性放大器輸出電流有效值；其中，所述線性放大器與所述開關跟蹤電流源并聯后與所述電平切換單元串聯。本發明實施例還提供了一種跟蹤電源控制方法，包括如下步驟接收第一控制信號，控制電平切換單元從多個電壓中選擇一個電壓作為基本電壓輸出；接收第二控制信號，控制線性放大器輸出補償電壓；將所述基本電壓與所述補償 電壓串聯疊加后輸出給負載；檢測線性放大器的輸出電流，輸出第三控制信號，根據所述第三控制信號控制開 關跟蹤電流源實現對負載電流的低頻跟蹤。本發明實施例還提供了 一種通信設備，包括射頻放大單元，用于對接收的射頻信號進行射頻放大；發射處理單元，用于對所述射頻放大單元放大后的射頻信號進行發射處理；其中，所述射頻放大單元包括包絡檢測器，用于對接收的射頻信號包絡進行檢測，獲取包絡信號；跟蹤電源，用于接收所述包絡信號，并對所述包絡信號進行放大；驅動放大器，用于對接收的射頻信號進行信號放大；射頻功率放大器，用于接收所述快速跟蹤電源放大后的包絡信號以及所述驅動放 大器單元輸出的放大信號，對所述射頻信號進行放大；其中，所述跟蹤電源包括電平提供單元，用于提供一個或多個電平輸出；電平切換單元，用于根據接收到的第一控制信號對所述電平提供單元中的電平輸 出進行選擇，輸出基本電壓；線性放大器，用于根據第二控制信號輸出補償電壓，所述補償電壓用于對所述基 本電壓進行補償；電流檢測單元，用于檢測線性放大器的輸出電流，輸出第三控制信號；開關跟蹤電流源，接收所述第三控制信號，調整輸出電流，提供負載電流中的低頻 大電流，減小線性放大器輸出電流有效值；所述線性放大器與所述開關跟蹤電流源并聯后與所述電平切換單元串聯。上述技術方案中具有如下的優點本發明實施例通過基本電壓輸出單元輸出高效、低帶寬、低精度信號，并通過線性 放大器輸出低效、高帶寬、高精度信號，串聯后輸出高帶寬、高精度的信號，且效率大于只用 線性放大器時的效率；同時，線性放大器還與高效、低帶寬、低精度的基本電流輸出單元并 聯，通過開關總蹤電流源提供輸出電流中的低頻部分(跟蹤信號功率主要集中在低頻成 分)，減少線性放大器的輸出電流，降低線性放大器輸出功率，使得因線性放大器輸出效率 低而造成的功率損失減少，從而進一步提升了整個快速跟蹤電源裝置的效率。
為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述 中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些 實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附 圖獲得其他的附圖。圖1為現有技術基于包絡跟蹤技術的射頻信號放大示意圖；圖2A為本發明實施例一跟蹤電源結構示意圖；圖2B為本發明實施例一跟蹤電源等效電路原理圖
圖3為本發明實施例二跟蹤電源一種具體實現電路圖；圖4為本發明實施例二跟蹤電源采用多個隔離電源示意圖；圖5為本發明實施例二快速跟蹤電源各單元電壓輸出波形及各單元電流輸出波 形示意圖；圖6為本發明實施例二跟蹤電源等效電路原理圖；圖7A為本發明實施例二跟蹤電源無開關跟蹤電流源及電流檢測單元時等效電路 原理圖；圖7B為本發明實施例二跟蹤電源的無基本電壓輸出單元等效電路原理圖；圖8為本發明實施例三跟蹤電源一等效電路原理圖；圖9為本發明實施例四跟蹤電源控制方法流程圖；圖10為本發明實施例五通信設備結構示意圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發明保護的范圍。實施例一本發明方法實施例一提供了一種跟蹤電源，參見圖2A，包括基本電壓輸出單元11，包括電平提供單元111，用于提供一個或多個電平輸出；電 平切換單元112，用于根據接收到的第一控制信號對所述電平提供單元中的電平輸出進行 切換選擇，輸出基本電壓；補償電壓輸出單元12，包括線性放大器121、電流采樣單元122、開關跟蹤電流源 123 ；所述線性放大器與所述電流跟蹤輸出單元并聯后與所述基本電壓輸出單元串聯， 為負載提供電壓為基本電壓和補償電壓之和；所述電流檢測單元122用于檢測線性放大器121輸出電流，輸出第三控制信號控 制開關跟蹤電流源123輸出電流，減小線性放大器121輸出電流，使開關跟蹤電流源123輸 出電流跟蹤負載電流；述線性放大器121，用于根據第三控制信號輸出補償電壓，所述補償電壓用于對所 述基本電壓進行補償。參見圖2B，本發明實施例提供的跟蹤電源可以等效成如下電路，包括第一電壓源 M21、第二電壓源M221、第一電流檢測單元M222以及電流源M223。其中，第一電壓源M21相 當于上述基本電壓輸出單元11，用于輸出基本電壓；第二電壓源M221、第一電流檢測單元 M222以及電流源M223構成的電路相當于上述補償電壓輸出單元12，其中，第二電壓源M221 相當于上述線性放大器121，用于輸出補償電壓對基本電壓進行補償；第一電流檢測單元 M222相當于上述電流檢測單元122，電源流M223相當于上述開關跟蹤電流源123，用于跟蹤 負載電流；第二電壓源M221也用于對開關跟蹤電流源輸出電流進行校正補償。本發明實施例提供的跟蹤電源用于輸出放大后的跟蹤信號，上述基本電壓與跟蹤電源輸出的跟蹤信號的電壓相比，精度比較低，因此，需要通過補償電壓來對基本電壓進行 補償、校正；補償電壓通過本發明實施例中的放大器單元(相當于圖3中的第二電壓源)來 實現，此外，線性放大器在對基本電壓進行補償時，通過與開關跟蹤電流源并聯后再與基本 電壓串聯進行補償，開關跟蹤電流源用于提供負載電流中的低頻部分，線性放大器輸出補 償電流對開關跟蹤電流源輸出進行補償。這里的基本電壓、基本電流是指最終輸出電壓及 電流的主要部分；補償電壓及補償電流分別用于對基本電壓和基本電流進行補償、校正，使 得最終輸出的信號與想要輸出的理想信號盡量相一致。進一步的，本發明實施例提供的跟蹤電源還可以包括控制單元，用于接收參考信 號，根據接收到的參考信號，輸出第一控制信號、第二控制信號。在射頻信號放大系統中，控制單元的參考信號來自包絡檢測器，該參考信號電壓 及功率一般較小，需要通過跟蹤電源將其電壓及功率進行放大。該參考信號可以是模擬信 號，也可以是數字信號。進一步的，控制單元接收到參考信號后，在向各單元輸出控制信號時，還需要進行 延時匹配，使得各單元輸出信號在時間上保持一致，從而在疊加后得到正確的輸出信號。在另一種實現方式中，第一控制信號與第二控制信號可以分別由不同的控制器提 供；在另一種實現方式中，線性放大器接收的第二控制信號也可以不通過控制單元輸出得 到，而直接由參考信號經延時匹配后得到；當參考信號為數字信號時，由于線性放大器需要 模擬輸入，因此，還需要通過D/A轉換將參考信號轉換成模擬信號。在實現方式上，控制單元可以由DSP、FPGA等處理芯片或其他具有類似功能的處 理單元實現。本發明實施例中的基本電壓輸出單元中的電平提供單元用于提供一個或多個電 平輸出，例如，可以采用隔離電源進行電平輸出，隔離電源可以使用反激、正激、半橋、推挽、 全橋等拓撲組成，其結構形式可以采用同一原邊變壓器耦合多路輸出的方式或多個原邊變 壓器耦合單路或多路輸出的電路形式。基本電壓輸出單元中的電平切換單元包括多路開關器件、驅動器件、二極管等元 件構成的電平選擇支路，在一種實現方式中，電平提供單元把需要跟蹤的電壓信號分成幾 個區間段作為一組電平Al An，當參考信號對應輸出電平進入一個電平區間后，電平切換 單元選擇鄰近的電平。可以根據需求的跟蹤精度和能夠承受的成本面積等因素選擇電平數 量。其中，開關器件用于切換選擇電平提供單元提供的不同電平。其中，開關器件用于切換 選擇電平提供單元提供的不同電平，開關器件可以選擇高速MOSFET (Metal-Oxide-Semicon ductorField-Effect Transistor，金屬氧化物半導體場效應管)或三極管等器件；驅動器 件用于對開關管提供驅動(如提供合適的開關電壓)，根據實際應用情況，可以采用自舉驅 動器件或隔離驅動器件；二極管用于防止不同電平直通，提供反向阻止。上述選擇支路具體 電路實現并不限定，根據具體器件的不同(如三極管或M0SFET)選擇具體電路進行實現。通過電平切換單元的切換選擇，最后輸出的電壓為呈階梯狀的波形，帶寬較低。本發明實施例中的補償電壓輸出單元包括線性放大器、電流檢測單元以及開關跟 蹤電流源；開關跟蹤電流源包括由開關器件、二極管、驅動器件、電感等元件組成開關模式 電流源電路，由于開關跟蹤電流源跟蹤帶寬較低(開關頻率限制)，因此通過電流檢測單 元檢測線性放大器輸出電流控制開關跟蹤電流源的輸出電流，實現對輸出負載電流的低頻
電流檢測單元檢測線性放大器輸出電流，當負載電流變化速度在開關跟蹤電流源 的跟蹤帶寬以內時，開關跟蹤電流源可以初步跟蹤負載電流變化，線性放大器只需提供很 小一部分高精度修正電流。當負載電流快速增大時(超出開關跟蹤電流源的跟蹤帶寬)，首 先由跟蹤速度較快的線性放大器響應，線性放大器輸出電流增大，電流檢測單元輸出第三 控制信號，通過第三控制信號使開關跟蹤電流源的輸出電流增加，開關跟蹤電流源輸出電 流逐步接近負載電流，線性放大器輸出電流隨之減小；同樣當負載電流快速減小時(超出 開關跟蹤電流源的跟蹤帶寬)，線性放大器輸出電流首先減小，并可能輸出大的負向電流， 電流檢測單元輸出第三控制信號，通過第三控制信號使開關跟蹤電流源的輸出電流減小， 開關跟蹤電流源輸出電流逐步接近負載電流，線性放大器輸出電流有效值隨之減小。本發明實施例中，線性放大器可以采用Push-Pull結構的放大器，根據實際要求 可以但不限于采用Class A、Class B、Class AB類型的線性放大器，線性功率管可以采用 M0SFET、三極管或頻率特性較好的高頻功率管，為提高跟蹤精度線性放大器還可以采用輸 出反饋控制。本發明實施例中各單元的參考電平可根據實際應用選擇，例如，可以使所述補償 電壓輸出單元參考電平為地電平，所述基本電壓輸出單元參考電平為所述補償電壓輸出單 元的輸出電平；或者，將所述基本電壓輸出單元參考電平為地電平，所述補償電壓輸出單元 參考電平為所述基本電壓輸出單元的輸出電平。本發明實施例中，線性放大器可以輸出高精度、高帶寬的信號，但其效率較低；與 之相反，基本電壓輸出單元輸出效率很高，但輸出信號的帶寬較低、精度差；本發明實施例 將兩者串聯后輸出，基本電壓輸出單元輸出高效低帶寬低精度的基本信號，線性放大器輸 出低效高帶寬高精度的補償信號，串聯后輸出高帶寬、高精度的信號，且效率要大于只用線 性放大器時的效率。同時，本發明實施例中，線性放大器還與開關跟蹤電流源并聯，開關跟蹤電流源也 是一個高效低帶寬低精度輸出單元，用于輸出負載電流的低頻部分(占最后輸出電流的大 部分)，從而可以減少線性放大器的輸出電流，降低線性放大器輸出功率，使得因線性放大 器輸出效率低而造成的功率損失減少，進一步提升了整個快速跟蹤電源裝置的效率。實施例二本發明跟蹤電源實施例的一個具體電路圖，參見圖3，包括基本電壓輸出單元21，用于提供基本電壓；補償電壓輸出單元22，用于提供補償電壓；補償電壓輸出單元22參考電平為地電平，其輸出作為基本電壓輸出單元21的參 考電平，補償電壓輸出單元22通過串聯基本電壓輸出單元21后與負載相連。本發明實施例跟蹤電源可以用于對輸入的參考信號進行放大后輸出，輸出信號的 電壓分兩部分，一部分由基本電壓輸出單元21提供，另一部分由補償電壓輸出單元22提 供。這里的基本電壓波形與需要輸出的目標電壓基本相似，但是精度并不高；為了得到高精 度的輸出電壓，需要通過補償電壓輸出單元輸出補償電壓進行補償。本發明實施例提供的 跟蹤電源可以適用在需要提供跟隨電壓的場合。具體的，基本電壓輸出單元21包括電平提供單元211以及電平切換單元212。其中，電平提供單元包括一個或多個隔離電源，并采用變壓器耦合的方式進行輸出；如圖3所 示，為采用一個隔離電源通過變壓器耦合的方式進行多路輸出(這里為5路)的示意圖；在 實際應用中，也可以采用多個隔離電源，并對每個隔離電源進行單路或多路輸出，參見圖4， 為采用3個隔離電源進行輸出的示意圖，其中，最上面的隔離電源為單路輸出，其余兩個隔 離電源都為兩路輸出的形式。電平切換單元212包括多路由二級管(如D2、D4)、MOSFET (如Ml、M2)、驅動器件 (如DRV1、DRV2)組成的選擇支路，每個支路都與電平提供單元的一路輸出相連；例如，本發 明實施例電平提供單元共有5路輸出，則這里設置5組選擇單元分別與這5路輸出相連；其 中，二極管用于防止不同電平直通，提供反向阻止的功能；MOSFET相當于一個開關管，用于 通過控制信號選擇是否輸出與之相連的那一路電源信號，有多路時，根據控制信號進行多 路切換，在實際應用中，需要根據信號的帶寬選擇開關速度能滿足性能的MOSFET ；驅動器 件用于為MOSFET提供驅動，具體形式可以采用自舉驅動器件或隔離驅動器件。當需要輸出某個電平時，控制信號通過驅動器件控制MOSFET導通，輸出對應隔離 電源的輸出信號。參見圖5，為本發明實施例電壓輸出信號波形示意圖，其中，曲線10000為 最終需要輸出的電壓，曲線10001為基本電壓輸出單元輸出的電壓，可以看到，通過電平切 換電路選擇相應的電平進行輸出后，基本電壓輸出單元最后輸出的基本電壓為一階梯狀的 波形曲線。需要說明的是，上述電平切換單元的組成形式并不唯一，實際應用中也可以通過 其他類似的功能電路或具有相應功能的集成器件來完成，例如MOSFET也可以用三極管等 器件來代替，在此并不限定。上述基本電壓輸出單元21通過切換電平的方法只能輸出低精度的信號，此時，需 要通過補償電壓輸出單元來對基本電壓輸出單元的輸出信號進行補償。具體的，補償電壓輸出單元22包括開關跟蹤電流源221以及線性放大器221，開關 跟蹤電流源221與線性放大器221并聯后(圖3中節點m為并聯節點)與基本電壓輸出 單元串聯。其中，線性放大器221與開關跟蹤電流源并聯用于對基本電壓輸出單元輸出的基 本電壓進行補償；開關跟蹤電流源221用于輸出負載電流的低頻部分，線性放大器221同時 也輸出補償電流對開關跟蹤電流源輸出的負載電流的低頻部分進行補償，使線性放大器還 與開關跟蹤電流源的并聯輸出電流等于負載電流。在一種實施方式中，線性放大器221的輸出通過正向串聯二極管DO后與基本電壓 輸出單元21輸出相連；二極管DO用于為基本電壓輸出單元21提供“零電平”，即當所需基 本電壓接近零電平時，使其提供負載電流通路。線性放大器可以輸出高帶寬、高精度的信號(但效率較低)，其輸入為模擬信號， 如果接收的原始控制信號是個數字信號，需要進行數模(D/A)轉換，將其轉化為模擬信號， 如圖3所示，信號經D/A轉換后輸出給線性放大器。參見圖5，線性放大器輸出的補償電壓波形如曲線10002所示，通過對基本電壓 10001進行補償，本發明實施例最終輸出信號的波形如曲線10000所示。開關跟蹤電流源包括由開關器件、二極管、驅動器件、電感等元件組成開關模式電 流源電路，通過電流檢測單元檢測線性放大器輸出電流控制開關跟蹤電流源的輸出電流，當線性放大器輸出電流增大時，使開關跟蹤電流源輸出電流增大，繼而減少線性放大器的 輸出電流，且由于開關跟蹤電流源跟蹤帶寬較低(開關頻率限制)，因而實現對輸出負載 電流的低頻跟蹤。參見圖5，開關跟蹤電流源的電流輸出波形如曲線10011所示；曲線10012為線性 放大器輸出的補償電流，最終輸出的電流波形如曲線10010所示。為了對上述各單元電路進行控制，本發明實施例還包括控制單元23，控制單元用 于根據輸入的參考信號分別向基本電壓輸出電路中的電路選擇電路和線形放大器輸出控 制信號。這里的參考信號為經過包絡檢測器檢測后的包絡信號，該包絡信號可以是模擬信 號，或者為包絡檢測器進行數字化后的數字信號，在此并不限定。控制單元根據參考信號控 制基本電壓輸出單元輸出合適的電壓；同時，也控制線形放大器輸出補償電壓。例如，控制單元接收的參考信號為10mV，最終想要放大輸出的信號為12V ；此時， 可以讓基本電壓輸出單元里電平選擇電路中的某個MOSFET導通，輸出與這路選擇單元對 應的電平(假設為10V)；此外，為了得到需要的輸出信號，還需要控制線性放大器對上述基 本電壓進行補償，最終各單元的電壓及電流輸出波形如圖5所示。電流檢測單元檢測線性放大器輸出電流，并提供第三控制信號，使開關跟蹤電流 源提供負載電流的低頻成分。控制單元在對其他單元進行控制的過程中，還需要進行延時匹配，使得各個模塊 輸出的電平及電流在同一時刻進行信號疊加，得到正確的輸出信號。參見圖6，圖3對應的等效電路原理圖，其中M21部分包括多個電壓源以及一個切換開關，等效于圖3中的基本電壓輸出單元 21 ；M22部分包括M221以及M222，等效于圖3中的補償電壓輸出單元22。具體的，M22部分包括M221、M222和M223，其中，M221部分等效于圖2B中的線性 放大器221 ；M222部分等效于圖3中的電流檢測單元222。M223等效于圖3中的開關跟蹤 電流源221。在圖6所示的電路中，線性放大器M221可以輸出高帶寬、高效率精度信號(由器 件特性決定)，但輸出效率較低；與之相反，由切換電路構成的基本電壓輸出單元M21及開 關跟蹤電流源M223部分可以輸出高效率的信號，但帶寬及精度較低。本發明實施例通過將 線性放大器M221與基本電壓輸出單元M21串聯后進行輸出，可以既兼顧了高帶寬、高精度 的需求，又不會使系統效率過低。同時，在本發明實施例中，線性放大器M221還與開關跟蹤電流源M223并聯，開關 跟蹤電流源M223的作用在于提升整個裝置的效率。線性放大器M221雖然可以輸出高帶寬、 高精度信號，但其效率較低；而基本電壓輸出單元M21和開關跟蹤電流源M223正好相反，它 們輸出的信號帶寬和精度沒有線性放大器高，但是輸出效率遠高于線性放大器M221，通過 開關跟蹤電流源M223提供負載電流的低頻部分(也即大部分的電流)，可以讓線性放大器 M221只提供小部分電流，使得線性放大器M221對裝置整體功率影響降低，從而提升整個裝 置的效率。上述并聯基本電流輸出單元M211的作用具體可以用圖6、圖7A、圖7B來解釋 (M21、M221、M222部分簡化為用一個電壓源或電流源表示)，由于負載的參數在系統設計時是可以確定的，因此，本發明實施例中最終輸出的電壓及電流參數也是確定的，假設最終輸 出的電壓為Vo，電流為Io ；同時，假設基本電壓輸出單元M21的效率為ηω1，開關跟蹤電流 源M223的效率為nm2，線性放大器M221的效率為ηη，其中，nml、nm2較大(可達90%以 上)；而nn較少(一般為40%以下)；參見圖6，為有電流源與線性放大器進行并聯的等效電路原理圖，假設基本電壓單 元Μ21輸出電壓為V1,開關跟蹤電流源Μ223輸出電流I1 ；則線性放大器Μ221輸出電壓為 Vo-V1,線性放大器輸出電流Io-I1 ；為了最終輸出電壓Vo，電流Io，整個裝置需要提供的功 率為Pin_i = V1^Io/ η ml+ (Vo-V1) * (Io-I1) / η n+ (Vo-V1) ^i1/ η m2 (si)參見圖7A，為沒有電流源與線性放大器進行并聯的等效電路原理圖，假設基本 M21輸出電壓為V1，線性放大器M221輸出電壓為Vo-V1,為了最終輸出電壓No，電流Io，整 個裝置需要提供的功率為Pin_2 = (V1^Io) / η ml+ (Vo-V1) *Ιο/ η n(S2)將S2式進行變形，加上再減去(Vo_Vl)*Il/ ηη，得Pin_2 = V1^Io/ n ml+ (Vo-V1) * (Io-I1) / n n+ (Vo-V1) ^I1/ nn(S3)比較Sl和S3式可知，這兩個多項式前兩項相同，只有最后一項不同；觀察最 后一項多項式可知，兩者分子都相同，分母nm2比較大(如80%-90% )，ηη比較小(如
<40% )，因此(Vo-V1)^I1/ nm2 < (Vo-V1)^I1/ nn ；參見圖7B，為沒有采用基本電壓輸出單元，僅采用電流源與線性放大器進行并聯 的等效電路原理圖，為了最終輸出電壓Vo，電流Io，開關跟蹤電流源輸出電壓為Vo，輸出電 流為I1 ；線性放大器M221輸出電壓為Vo，輸出電流為I0-I1 ；整個裝置輸入功率為Pin_3 = Vc^(Io-I1)/ η n+Vo*、/ nm2 (S4)將S2式進行變形，加上再減去(Vo-Vl) *Ι1/ηn，得Pin_3 = V1^Io/ η JV1W1/ nm2+ (Vo-V1) * (Io-I1) / ηn+ (Vo-V1) n m2(S5)比較Sl和S5式可知，這兩個多項式后兩項相同，只有最后一項不同；觀察最后 一項多項式可知，兩者分子都相同，分母ηω1比較大(如80%-90% )，ηη比較小(如
<40% )，因此可見，跟蹤電源的輸入功率Pin_l < Pin_2,Pin_l < Pin_3，即在輸出同樣的功率 時采用本發明方裝置輸入功率要小于沒有并聯電流源的裝置，采用本發明方裝置輸入功率 也要小于沒有基本電壓輸出單元的裝置；可以看到，本發明進一步提升了整個裝置的效率。綜上所述，本發明實施例通過對基本電壓輸出單元、開關跟蹤電流源以及線性放 大器進行串并聯結構組合輸出，并充分利用了各自特點(如線性放大器的高帶寬、基本電 壓輸出單元和開關跟蹤電流源的高效率)，輸出高帶寬、高精度、高效率的信號，更好地滿足 了快速跟蹤電源的應用需求。實施例三參見圖8，為本發明提供的跟蹤電源另一個實施例的原理示意圖，其包括基本電壓 輸出單元21，用于提供基本電壓；補償電壓輸出單元22，用于提供補償電壓；基本電壓輸出單元21的參考電平為地電平，其輸出作為補償電壓輸出單元22的參考電平，基本電壓輸出 單元21通過串聯補償電壓輸出單元22后與負載相連。其中，基本電壓輸出單元21以及 補償電壓輸出單元22的具體實現方式可以參考實施例二中的實現方式，在此不再贅述。實施例四本發明實施例提供了一種跟蹤電源控制方法，本發明基于圖2A所示的跟蹤電源 置，該裝置具體實現形式可以參考實施例二及實施例三中的相關實施例，在此不再贅述，參 見圖9，本發明實施例快速跟蹤電源裝置控制方法包括如下步驟S401 接收第一控制信號，控制電平切換單元從多個電壓中選擇一個電壓作為基 本電壓輸出；S402 接收第二控制信號，控制線性放大器輸出補償電壓；將所述基本電壓與所 述補償電壓串聯疊加后輸出給負載；S403 檢測線性放大器的輸出電流，輸出第三控制信號；S404:根據所述第三控制信號控制開關跟蹤電流源實現對負載電流的低頻跟蹤， 減小線性放大器輸出電流有效值；線性放大器輸出電流為負載電流與開關跟蹤電流源輸出 電流之差。需要說明的是，上述三個步驟的執行順序并不嚴格要求，但最后輸出時，快速跟蹤 電源的各單元需要在同一時刻將各自的信號進行輸出；在實際應用中一般高帶寬信號難以 做到通過參考信號直接控制各單元同時輸出，因此，還需要進行延時匹配來使得各單元輸 出信號在時間上相對應。進一步的，該跟蹤電源控制方法還包括對所述第一控制信號、所述第二控制信號 進行延時匹配。進一步的，該跟蹤電源控制方法還包括接收參考信號并根據參考信號輸出第一 控制信號和第二控制信號。這里的參考信號為包絡檢測器輸出后的信號，一般電壓及功率 較小，需要通過快速跟蹤電路對其進行跟蹤放大。其中，根據所述第三控制信號控制開關跟蹤電流源實現對負載電流的低頻跟蹤的 步驟包括當檢測到線性放大器輸出電流變大時，所述第三控制信號控制開關跟蹤電流源相 應提高輸出電流；當檢測到線性放大器輸出電流變負時，所述第三控制信號控制開關跟蹤電流源相 應減小輸出電流。本發明實施例中，線性放大器可以輸出高帶寬、高精度的信號，但其效率較低；與 之相反，基本電壓輸出單元輸出效率很高，但跟蹤帶寬及跟蹤精度較低；本發明實施例將兩 者串聯后輸出，基本電壓輸出單元輸出基本信號(高效低帶寬、低精度)，線性放大器輸出 補償信號(低效高帶寬、高精度)，串聯后輸出高帶寬、高精度的信號，且效率要大于只用線 性放大器時的效率。同時，本發明實施例中，線性放大器還與開關跟蹤電流源并聯，開關跟蹤電流源是 一個開關模式的跟蹤電流源，也具有高效低帶寬、低精度輸出特性，用于輸出負載電流的低 頻部分(占負載電流的大部分)，從而可以減少線性放大器的輸出電流，降低線性放大器輸 出功率，使得因線性放大器輸出效率低而造成的功率損失減少，進一步提升了整個快速跟蹤電源裝置的效率。實施例五本發明實施例提供了一種通信設備，包括信號處理單元51，用于提供射頻信號；射頻放大單元52，用于對所述接收的射頻信號進行射頻放大；發射處理單元53，用于對所述射頻放大單元放大后的射頻信號進行發射處理所述射頻放大單元52包括包絡檢測器521，用于對接收的射頻信號包絡進行檢測，獲取包絡信號；快速跟蹤電源522，用于接收所述包絡檢測器輸出的所述包絡信號，并對所述包絡 信號進行放大；所述快速跟蹤電源采用所述實施例一中的快速跟蹤電源裝置，其具體實現 及控制方法可以參考實施例二、實施例三及實施例四中的相關實施例，在此不再贅述。驅動放大器523，用于對接收的射頻信號進行驅動放大；射頻功率放大器524，用于接收所述快速跟蹤電源放大后的包絡信號以及所述驅 動放大器單元輸出的放大信號，對所述射頻信號進行放大。可以將本發明實施例中的驅動放大器看成是整個射頻放大單元52的其中一級 放大電路，將射頻功率放大器看成是另一級放大電路。所述通信設備可以為基站或其他需要用到射頻放大器的通信設備。本發明實施例中，快速跟蹤電源中的線性放大器可以輸出高帶寬的信號，但其效 率較低；與之相反，基本電壓輸出單元輸出效率很高，但輸出信號的帶寬較低；本發明實施 例將兩者串聯后輸出，基本電壓輸出單元輸出基本信號(高效低帶寬、低精度)，線性放大 器輸出補償信號(低效高帶寬、高精度)，串聯后輸出高帶寬的信號，且效率要大于只用線 性放大器時的效率。同時，本發明實施例中，線性放大器還與基本電流輸出單元并聯，基本電流輸出 單元也是一個高效低帶寬、低精度輸出單元，用于輸出基本電流(占最后輸出電流的大部 分)，從而可以減少線性放大器的輸出電流，降低線性放大器輸出功率，使得因線性放大器 輸出效率低而造成的功率損失減少，進一步提升了整個快速跟蹤電源裝置的效率。上列較佳實施例，對本發明的目的、技術方案和優點進行了進一步詳細說明，所應 理解的是，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精 神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種跟蹤電源，其特征在于，包括電平提供單元，用于提供一個或多個電平輸出；電平切換單元，用于根據接收到的第一控制信號對所述電平提供單元中的電平輸出進 行選擇，輸出基本電壓，所述補償電壓用于對所述基本電壓進行補償； 線性放大器，用于根據第二控制信號輸出補償電壓； 電流檢測單元，用于檢測線性放大器的輸出電流，輸出第三控制信號； 開關跟蹤電流源，接收所述第三控制信號，調整輸出電流，實現對負載電流的低頻跟 蹤，減小線性放大器輸出電流有效值；其中，所述線性放大器與所述開關跟蹤電流源并聯后與所述電平切換單元串聯。
2.如權利要求1所述的電源，其特征在于，還包括控制單元，用于接收參考信號并向所述基本電壓輸出單元輸出所述第一控制信號，向 所述線性放大器輸出第二控制信號； 或者，所述控制單元用于根據參考信號向所述基本電壓輸出單元輸出所述第一控制信號。
3.如權利要求2所述的快速跟蹤電源裝置，其特征在于，所述控制單元還用于 對所述第一控制信號、所述第二控制信號進行延時匹配。
4.如權利要求1所述的電源，其特征在于所述電平提供單元包括一個或多個電源，每個所述電源輸出一路或多路電平； 所述電平切換單元包括一路或多路電平選擇支路，每路所述電平選擇支路與所述隔離 電源輸出的電平對應，所述電平選擇支路包括開關器件，用于切換選擇所述隔離電源輸出 的一路或多路電平，輸出基本電壓。
5.如權利要求1所述的電源，其特征在于當所述電流檢測單元檢測到線性放大器輸出電流變大時，所述第三控制信號控制開關 跟蹤電流源相應提高其輸出電流；當檢測到線性放大器輸出電流變負時，所述第三控制信 號控制開關跟蹤電流源相應其減小輸出電流。
6.如權利要求1所述的電源，其特征在于，所述開關跟蹤電流源為電流控制電流源，采 用BUCK、BOOST、BUCK-BOOST、CUK拓撲開關拓撲結構。
7.如權利要求1所述的快速跟蹤電源裝置，其特征在于所述線性放大器與開關跟蹤電流源的參考電平為地電平，所述電平切換單元的的參考 電平為所述線形放大器的輸出電平。
8.如權利要求1所述的快速跟蹤電源裝置，其特征在于所述電平提供單元與電平切換單元的參考電平為地電平，所述線性放大器的參考電平 為所述電平切換單元的輸出電平。
9.一種跟蹤電源控制方法，其特征在于，包括如下步驟接收第一控制信號，控制電平切換單元從多個電壓中選擇一個電壓作為基本電壓輸出；接收第二控制信號，控制線性放大器輸出補償電壓；將所述基本電壓與所述補償電壓 串聯疊加后輸出給負載；檢測線性放大器的輸出電流，輸出第三控制信號，根據所述第三控制信號控制開關跟蹤電流源實現對負載電流的低頻跟蹤。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，還包括 對所述第一控制信號、所述第二控制信號進行延時匹配。
11.如權利要求9所述的方法，其特征在于，還包括接收參考信號并根據參考信號輸出第一控制信號和第二控制信號。
12.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述根據所述第三控制信號控制開關跟蹤 電流源實現對負載電流的低頻跟蹤包括當檢測到線性放大器輸出電流變大時，所述第三控制信號控制開關跟蹤電流源相應提 高其輸出電流；當檢測到線性放大器輸出電流變負時，所述第三控制信號控制開關跟蹤電流源相應減 小其輸出電流。
13.—種通信設備，特征在于，包括射頻放大單元，用于對接收的射頻信號進行射頻放大；發射處理單元，用于對所述射頻放大單元放大后的射頻信號進行發射處理；其中，所述射頻放大單元包括包絡檢測器，用于對接收的射頻信號包絡進行檢測，獲取包絡信號； 跟蹤電源，用于接收所述包絡信號，并對所述包絡信號進行放大； 驅動放大器，用于對接收的射頻信號進行信號放大；射頻功率放大器，用于接收所述快速跟蹤電源放大后的包絡信號以及所述驅動放大器 單元輸出的放大信號，對所述射頻信號進行放大；其中，所述跟蹤電源包括 電平提供單元，用于提供一個或多個電平輸出；電平切換單元，用于根據接收到的第一控制信號對所述電平提供單元中的電平輸出進 行選擇，輸出基本電壓；線性放大器，用于根據第二控制信號輸出補償電壓，所述補償電壓用于對所述基本電 壓進行補償；電流檢測單元，用于檢測線性放大器的輸出電流，輸出第三控制信號； 開關跟蹤電流源，接收所述第三控制信號，調整輸出電流，提供負載電流中的低頻大電 流，減小線性放大器輸出電流有效值；所述線性放大器與所述開關跟蹤電流源并聯后與所述電平切換單元串聯。
14.如權利要求13所述的通信設備，其特征在于，所述跟蹤電源還包括控制單元，用于接收所述包絡信號并向所述基本電壓輸出單元輸出所述第一控制信 號，向所述線性放大器輸出第二控制信號。
15.如權利要求13所述的通信設備，其特征在于，所述電平提供單元包括一個或多個電源，每個所述電源輸出一路或多路電平； 所述電平切換單元包括一路或多路電平選擇支路，每路所述電平選擇支路與所述隔離 電源輸出的電平對應，所述電平選擇支路包括開關器件，用于切換選擇所述隔離電源輸出 的一路或多路電平，輸出基本電壓。
16.如權利要求13所述的通信設備，其特征在于，當所述電流檢測單元檢測到線性放大器輸出電流變大時，所述第三控制信號控制開關跟蹤電流源相應提高輸出電流；當檢測到線性放大器輸出電流變負時所述第三控制信號控 制開關跟蹤電流源相應減小輸出電流。
17.如權利要求13所述的通信設備，其特征在于，所述開關跟蹤電流源為電流控制電 流源，采用BUCK、BOOST、BUCK-BOOST、CUK拓撲開關拓撲結構。
18.如權利要求13所述的通信設備，其特征在于，所述線性放大器與開關跟蹤電流源 的參考電平為地電平，所述電平切換單元的的參考電平為所述線形放大器的輸出電平；或 者所述電平提供單元與電平切換單元的參考電平為地電平，所述線性放大器的參考電平 為所述電平切換單元的輸出電平。
全文摘要
本發明實施例公開了一種跟蹤電源、電源控制方法及通信設備。本發明跟蹤電源的一個實施例包括基本電壓輸出單元，用于提供基本電壓；補償電壓輸出單元，用于提供補償電壓；補償電壓輸出單元與基本電壓輸出單元串聯，為負載提供基本電壓和補償電壓之和的電壓。
文檔編號H02M3/00GK102148563SQ201010113619
公開日2011年8月10日 申請日期2010年2月10日 優先權日2010年2月10日
發明者侯召政, 劉旭君 申請人:華為技術有限公司