[发明专利]一种电源调制方法及电源调制器

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种电源调制方法及电源调制器。

背景技术

在电子装置中，有多种场合需要电压调制，其中较为典型的一种为射频功率放大器的供电装置。

下面以射频功率放大器作为负载对电压调制进行说明，为应对用户对带宽需求的不断提高，通讯系统的调制方式变得越来越复杂，其中带来的一个突出问题就是射频功率放大器的效率低下，成为提高整个通讯系统效率的瓶颈。对于线性功率放大器，为保证线性度，在传统直流供电方式下，供电电压需高于射频信号峰值电压。在射频信号幅值较低的时候，功率放大器同时承受较高电压和负载电流，因此效率较低，功率放大器的平均效率取决于射频信号的功率峰均比(PAPR，Peak to Average Power Ratio)。而为了在有限频带内获得最大通讯带宽，现代通讯系统都使用了非恒定包络(振幅)且具较高峰均比的调制方式。例WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)系统中调制信号的峰均比为6.5db～7.0dB，而下一代网络LTE(Long Term Evolution)及WiMax使用的OFDMA(Orthogonal Frequency-Division Multiple Access)系统，峰均比则更是高达9.0dB～9.5dB，导致功率放大器效率的低下。由此也带来一系列其他问题如增加的功放体积及重量，更高的空调等散热环境要求等，使得应用及维护成本上升。因此，改善功率放大器的效率具有较大的实际意义。

在现有文献和技术中，依赖供电技术的功率放大器效率改善方案主要为：包络分离和恢复(EER，Envelope Elimination and Restoration)及包络跟踪(ET，Envelope Tracking)供电。其中包络分离与恢复技术利用恒定包络信号可以通过非线性功率放大器进行高效放大的特性，将待放大射频信号分离为包络和相位调制信号，通过包络跟踪电源给非线性功率放大器供电还原出放大的射频信号。由于放大后的信号幅值由包络跟踪电源输出电压幅值决定，对包络跟踪电源的跟踪精度较高，否则影响放大信号的线性度。而包络跟踪供电方式则采用线性功率放大器，通过跟踪包络信号动态调节供电电压，提高线性功率放大器的效率。两种方案都需要对电源的输出电压进行动态调制。电源调制器必须同时保证较高的效率，才能保证两种方案对整个功放系统的效率提升。

现代通讯系统中射频包络信号具有较高的带宽，例如WCDMA单载波为5MHz，4载波为20MHz。包络跟踪电源需要提供高的调制带宽和效率，在已有技术中，开关式电源调节器可以提供高的转换效率。但在满足如20MHz高带宽的应用中，需要极高的开关切换速度，将无法通过现有的开关器件实现，并且调节器的转换效率也因此变得低下。在现有技术中，常采用开关式电源调节器与线性电源调节器相配合的方式，利用线性调节器的高频特性和开关式调节器的高效特性，实现调制精度和效率的优化。其典型结构如图1所示，线性调节器201采用输出电压207反馈控制，保证线性调节器201的输出电压207跟踪参考输入信号206。开关调节器102为BUCK电路组成的电流源结构，其控制方式常采用线性调节器201输出电流208到滞环控制器103。即通过检测线性调节器201的输出电流208，当线性调节器201输出电流208较高时，开关管104导通，开关调节器102输出电流增加，当线性调节器201输出电流较低时，开关管105导通，开关调节器102输出电流降低，从而控制线性调节器201输出电流幅值在较低的范围，降低线性调节器201的输出功率。由于线性调节器201的效率较低，降低线性调节器201的输出功率有助于电源调制器系统效率的提升。

但该现有技术存在如下问题：采用BUCK电路的开关调节器102的输出电流变化率一定，不能适应不同负载电流变化率的情况。以射频功率放大器为例，射频包络信号的变化率波动较大，电源调制器的负载电流也随之变化。开关调节器固定的输出电流变化率会导致在较高负载电流变化率的时候有可能跟踪不上，在较低负载电流变化率的情况下，会引起频繁的开关切换，进而增加开关频率和开关损耗，降低系统效率。

发明内容

为了解决现有技术中采用BUCK电路的开关调节器输出电流变化率一定，不能适应不同负载电流变化率的问题，本发明提供了一种电源调制方法及电源调制器。

本发明实施例提供的一种包络跟踪电源调制方法，包络跟踪电源中的多电平开关调节器输出端通过电感和线性调节器输出端并联，该方法包括：