[发明专利]一种高效率高保真度包络调制器

说明书

技术领域

本发明涉及一种包络调制器结构，尤其涉及一种适用于包络跟踪功率放大器中的高效率高保真度包络调制器结构。

背景技术

对于包络跟踪功率放大器而言，从调制解调器或包络检测器得到的包络信号应该通过包络调制器线性放大以提供功率放大器的电源电压。包络调制器要有宽的带宽，其带宽要比包络信号的带宽大，且在整个带宽内具有高的效率。同时，包络信号的带宽是调制信号带宽的几倍，因此，很难在高效率下实现宽带信号的线性放大。

在传统的包络调制器中，为了降低功耗，电流传感电阻通常取很小，但如此小的电阻是很难精确实现的。电流传感单元中通过运用电流镜技术以减小线性放大级的输出电流，利用运放输入端“虚短”的原理，引入额外的运放以保证电流镜的漏源电压相等，但是，该运放对包络调制器的带宽有限制作用。同时，线性放大级的输出开关纹波电压较大等严重影响包络调制器的保真度。

目前主要有四种常用的包络调制器结构：低压差线性稳压器的形式、开关稳压器的形式、线性与开关放大器的并联结构和线性与开关放大器的串联结构。以上四种包络调制器要么只能实现高效率，要么只能实现高保真度。

发明内容

技术问题：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种高效率高保真度包络调制器结构，利用电流镜技术以减小线性放大级的输出电流，同时通过将电流传感电阻的一端与AB类输出buffer的漏端短接的方式，以保证电流镜的漏源电压基本相等，从而实现高效率高精度的包络跟踪。

技术方案：为实现上述目的，本发明的一种高效率高保真度的包络调制器采用的技术方案为：

该包络调制器包括依次连接的线性放大级、电流传感单元、迟滞比较器、反直通缓冲级和开关放大级；其中，线性放大级包括折叠式级联放大器和由第一上拉晶体管、第一下拉晶体管组成的AB类输出buffer两级级联构成，线性放大级作为独立的电压源通过反馈网络放大包络信号，同时补偿开关放大级的纹波电流；电流传感单元用来检测线性放大级的输出电流，并在电流传感电阻上产生压降，与迟滞比较器的迟滞电压进行比较，从而改变开关放大级的工作状态；反直通缓冲级用于增强开关放大级输入信号的驱动能力，使得迟滞比较器的输出信号能驱动后级大尺寸的开关管；开关放大级作为受控的电流源给负载提供绝大部分的电流；并联的电容C用来减小开关纹波电压，同时滤除开关噪声。

所述的线性放大级，其正输入端接包络输入，AB类输出buffer的第一上拉晶体管的栅极连接到电流传感单元的第二上拉晶体管的栅极，第一下拉晶体管的栅极连接到电流传感单元的第二下拉晶体管的栅极，电流传感单元的第二上拉晶体管和第二下拉晶体管的漏极以及电流传感电阻的正端同时连接到迟滞比较器的正输入端，迟滞比较器的输出端连接到反直通缓冲级的输入端，反直通缓冲级的输出端连接到开关放大级的输入端，开关放大级的输出端、第一上拉晶体管和第一下拉晶体管的漏极、电流传感电阻的负端和迟滞比较器的负输入端同时连接到负载电阻的正端，作为调制电压输出。

所述AB类输出buffer的第一上拉晶体管和第二下拉晶体管与电流传感单元的第二上拉晶体管和第二下拉晶体管为电流镜关系，且第一上拉晶体管和第一下拉晶体管的尺寸为第二上拉晶体管和第二下拉晶体管的N倍，以减小电流传感电阻上检测到的线性放大级输出电流，达到减小功耗的目的。

所述电流传感电阻很小，通常在10mΩ与1Ω之间，从而保证了电流镜的漏源电压基本相等，能精确检测AB类输出buffer的输出电流，实现高精度的包络跟踪。

本发明提出的高效率高保真度的包络调制器结构，包括线性放大级、电流传感单元、迟滞比较器、反直通缓冲级和开关放大级。线性放大级和开关放大级是主从的关系。其中，线性放大级作为独立的电压源通过反馈网络放大包络信号，同时补偿开关放大级的纹波电流，电流传感单元用来检测线性放大级的输出电流，并在电流传感电阻上产生压降，与迟滞比较器的迟滞电压进行比较，从而改变开关放大级的工作状态，反直通缓冲级的目的是增加开关放大级输入信号的驱动能力，使得迟滞比较器的输出信号能驱动后级大尺寸的开关管，开关放大级作为受控的电流源给负载提供绝大部分的电流。通过采用电流镜技术以减小传感电流，同时将电流传感电阻的一端与AB类输出buffer的漏端短接，以保证电流镜的漏源电压基本相等，从而实现高效率高精度的包络跟踪。

有益效果：本发明提供的高效率高保真度的包络调制器结构，与现有技术相比，具有以下优点：

1、本发明通过利用电流镜技术，使得电流传感电阻上的传感电流得以减小N倍，从而减小包络调制器的整体功耗；