混合功率模塊的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明是有關于混合功率模塊，特別是有關于一種功率放大器的混合功率模塊。
【背景技術】
[0002]放大器應用中，效能和線性度是主要考量。對于當前的無線通信系統，射頻(Rad1Frequency, RF)功率放大器消耗了便攜式產品的大部分功率。由此，現有延長無線通信系統操作和待機時間的方法即提高功率放大器的效能。
[0003]隨著無線通信系統的可用頻譜越來越受限，高頻譜效率的線性調制方案的發展日益迫切。因為許多線性調制方案的包絡(envelopes)波動變化，傳送給天線的平均功率水平明顯低于最大功率的水平，由此使得功率放大器的效能不良。
[0004]線性調制方案需要對已調制信號的線性放大，以將頻譜增長(spectralre-growth)所不需要的帶外福射最小化。但是，一般射頻放大裝置中使用的有源裝置其本質上固有的就是非線性的。只有當消耗后的直流(DC)的一小部分轉換為射頻功率時，放大裝置的轉換函數才會近似于一直線，即運作為理想的線性放大器。這種操作模式使得直流到射頻功率的轉換效率低，而這是便攜式(用戶)無線通信單元所不能接受的。
[0005]便攜式(用戶)設備的重點在于延長電池壽命。為同時達到線性度和高效能，所謂的線性化技術被用于改善效率更高類別的放大器的線性度。
[0006]為有助于克服上述效能和線性度的問題，多種解決方法得以提出。其中一種技術是相關于調制功率放大器電源電壓的來使其與即將由射頻功率放大器傳送的射頻波形的包絡相匹配。包絡調制需要功率放大器電源提供反饋信號給放大器的控制端。上述使用包絡調制的方法包括對包絡的消除和恢復(Envelope Eliminat1n and Restorat1n，EER)以及包絡追蹤(Envelope Tracking，ET)。上述的兩種方法都需要將寬頻帶電源信號應用于功率放大器的電源端。
【發明內容】
[0007]有鑒于此，依據本發明的示范性實施方式，提出混合功率模塊，以解決上述問題。
[0008]依據本發明的第一不范性實施方式，提出一種混合功率模塊，用于向功率放大器提供功率。混合功率模塊包含直流-直流轉換器和線性穩壓器。直流-直流轉換器依據操作頻率和包絡追蹤信號來經由第一電感向功率放大器提供第一電流。線性穩壓器依據包絡追蹤信號經由第一電容向功率放大器提供第二電流。其中直流-直流轉換器所引起的開關電源紋波電壓由線性穩壓器降低。
[0009]依據本發明的第二示范性實施方式，提出一種混合功率模塊，用于向功率放大器提供功率。混合功率模塊包含直流-直流轉換器和線性穩壓器。直流-直流轉換器依據操作頻率和第一信號來經由第一電感向功率放大器提供第一電流。線性穩壓器依據包絡追蹤信號經由第一電容向功率放大器提供第二電流，并向該直流-直流轉換器提供該第一信號。其中直流-直流轉換器所引起的開關電源紋波電壓由線性穩壓器降低。
[0010]本發明的混合功率模塊能夠改善放大器的效能和線性度。
【附圖說明】
[0011]圖1為依據本發明一實施方式的便攜式裝置的方塊圖。
[0012]圖2是顯示圖1中包絡追蹤信號ET、電壓VBAT和射頻信號RF-之間關系的示意圖。
[0013]圖3為依據本發明一實施方式，向功率放大器提供功率的混合功率模塊的示意圖。
[0014]圖4是顯示圖3中電流Ilin和電流I⑶的范例示意圖。
[0015]圖5為依據本發明另一實施方式，向功率放大器提供功率的混合功率模塊的示意圖。
[0016]圖6為依據本發明另一實施方式，向功率放大器提供功率的混合功率模塊的示意圖。
[0017]圖7為依據本發明另一實施方式，向功率放大器提供功率的混合功率模塊的示意圖。
[0018]圖8為依據本發明另一實施方式，向功率放大器提供功率的混合功率模塊的示意圖。
[0019]圖9為依據本發明另一實施方式，向功率放大器提供功率的混合功率模塊的示意圖。
[0020]圖10為依據本發明另一實施方式，向功率放大器提供功率的混合功率模塊的示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下文特舉出本發明所執行的較佳實施方式。下文是為說明本發明的一般原則，而不是用于限制本發明。本發明的范圍應由權利要求書所記載的權利要求來決定。
[0022]圖1為依據本發明一實施方式的便攜式裝置100的方塊圖。便攜式裝置100包含基頻芯片110、射頻模塊120、天線170和電池180。電池180為基頻芯片110和射頻模塊120提供電壓VBAT。一實施方式中，便攜式裝置100還包含功率管理模塊，依據電池180提供的電壓VBAT向基頻芯片110和射頻模塊120提供各種操作電壓。射頻模塊120耦接于基頻芯片110和天線170之間。射頻模塊120包含低噪音放大器(Low Noise Amplifier,LNA) 130 (圖1中顯示為LNA)、功率放大器140 (圖中顯示為PA)、發送/接收(TX/RX)處理單元150和混合功率模塊160。發送/接收處理單元150接收并調制來自基頻芯片110的數據DATciut,以經由功率放大器140向天線170提供射頻信號RFciut,以發送數據封包到另一無線裝置或基站。同時，基頻芯片110還向混合功率模塊160提供包絡追蹤信號ET。混合功率模塊160依據包絡追蹤信號ET和電池180的電壓VBAT來向功率放大器140提供功率PW。一般的，接收無線裝置將響應發送無線裝置所發送的數據封包，回送告知已收到(acknowledge，以下簡稱為ACK)信息。由此，發送無線裝置的發送/接收處理單元150經由低噪音放大器130和天線170接收并解調對應ACK信息的射頻信號RFin，以向基頻芯片110的處理器提供數據DATin。基頻芯片110能夠通過檢測對應射頻信號RFin的數據DAT ιη，來監控射頻信號RFciut，其中射頻信號RFin包含射頻信號RF _的反饋分量。
[0023]圖2是顯示圖1中包絡追蹤信號ET、電壓VBAT和射頻信號RF-之間關系的示意圖。請參閱圖1和圖2，在一時間周期中，來自電池180的電壓VBAT大體上維持在一固定電壓水平。基頻芯片110檢測數據041^來監控射頻信號1^_的變化。依據射頻信號RFciut的變化，基頻芯片110向射頻模塊120提供包絡追蹤信號ET。圖2中，橫軸表示時間(單位為秒s)，縱軸表示幅度(單位為伏特V)。
[0024]圖3為依據本發明一實施方式，向功率放大器(例如，圖1的功率放大器140)提供功率的混合功率模塊200的示意圖。混合功率模塊200包含線性穩壓器(linearregulator) 210 (圖中顯示為LIN)、直流-直流轉換器(DC-DC converter) 220、減法器230、電感LI和電容Cl。線性穩壓器210消除直流-直流轉換器220所引起的開關電源(Switch-Mode Power Supply, SMPS)紋波電壓，即提供交流接地(AC ground)，其中混合功率模塊200向功率放大器提供功率PW作為電源功率。圖4是顯示圖3中電流Ilin和電流匕的范例示意圖。線性穩壓器210依據包絡追蹤信號ET和電池180的電壓VBAT來經由電容Cl向節點N-提供電流I 1ιη，電流Ilin如圖4所示。減法器230自包絡追蹤信號ET減去對應功率PW的反饋信號VFB，以向直流-直流轉換器220提供信號SI。直流-直流轉換器220是高切換頻率直流-直流轉換器，其能夠響應負載變化。此實施方式中，直流-直流轉換器220是脈沖寬度調制巴克轉換器(pulse width modulat1n buck converter)。直流-直流轉換器220依據操作頻率(即切換頻率)、信號SI和來自電池180的電壓VBAT來經由電感LI向節點N-提供電流I sw，電流Isw如圖4所示。由此，電流I 1ιη、電流Isw和功率放大器的負載所形成的功率PW被提供給功率放大器。請注意，直流-直流轉換器220的操作頻率(即切換頻率)所引起的開關電源紋波電壓由線性穩壓器210降低。此外，線性穩壓器210經由電容Cl向直流-直流轉換器220提供交流接地(AC接地)。
[0025]圖5為依據本發明另一實施方式，向功率放大器(例如，圖1的功率放大器140)提供功率的混合功率模塊300的示意圖。相較于圖3的混合功率模塊200，混合功率模塊300還包含耦接于減法器230和節點Nciut之間的補償單元310。補償單元310接收反饋信號Vfb，并將偏移電壓Vciffs 到反饋信號Vfb中以產生信號S2。由此，減法器230自包絡追蹤信號ET減去信號S2，以向直流-直流轉換器220提供信號SI。接著，直流-直流轉換器220依據操作頻率和信號SI來經由電感LI向節點N-提供電流I sw。由此，對應電流Ilin和電流Isw的功率PW被提供