开关模式功率放大制造技术

本发明专利技术涉及一种放大射频信号的方法、一种开关模式功率放大设备以及一种包括所述功率放大设备的无线电发射设备。所述开关功率放大设备（１０）包括：包络信号输入端（ＥＩ）；所述包络信号输入端与调制单元（ＰＷＭ）之间的算术组合单元（ＳＵＢ），该调制单元（ＰＷＭ）被配置成利用载波（Ｃ）来调制由该算术组合单元输出的经过修改的包络信号（Ｅ’），以便获得已调信号；放大单元（ＰＡ），其被连接到所述调制单元以用于提供输出信号（Ｏ）；以及连接在所述放大单元（ＰＡ）与所述算术组合单元（ＳＵＢ）之间的反馈路径。所述反馈路径包括：低通滤波器（ＬＰＦ），用于对所述输出信号（Ｏ）进行低通滤波；以及信号处理单元（ＤＳＰ），用于处理所述经过滤波的信号（Ｖｆ），从而获得所估计的射频幅度（ＡＥ）以便提供给所述算术组合单元。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及开关模式射频功率放大器的领域。更具体来说，本专利技术 涉及一种放大射频信号的方法、 一种开关模式功率放大设备以及一种包 括所述功率放大设备的无线电发射设备。
技术介绍
在RF (射频)功率放大器中的效率与线性度之间存在折衷。如果 需要高线性度，则可以使用A类放大器，其代价是效率低。如果将要发 射恒定包络信号并且线性度不十分重要，则可以使用高效率的开关模式 (D、 E或F类)放大器。有多种技术允许使用具有非恒定包络信号的开关才莫式功率放大器。 这些技术被用在基站中以用于移动电话，并且还被用在操作于2.5G及 以上系统内的蜂窝电话中。可以提到的由L.R. Kahn在"Single sideband transmission by envelope elimination and restoration" (Proceedings of the IRE，vol. 40, pp. 803-806, 1952年7月)中描述的一种技术是包络消除与 恢复(EER),其中所述开关模式功率放大器对恒定包络信号进行操作， 并且通过使用DC-DC转换器对电源电压进行调制来实现幅度调制。其 主要缺陷在于需要具有高效率以及少量杂散信号的快速DC-DC转换器。 所述系统的线性度也是一个问题，这是因为所述放大器的相移与电压相 关，而且其幅度并不与电源电压精确地成比例。如果所述信号具有大的 幅度变化，则会加剧上述问题。可以应用一种线性化技术(比如预失真) 来提高线性度。现有解决方案的主要问题在于，它们无法在满足2.5G及以上系统 的高线性度要求的同时提供高效率。 一种提高效率的方式将是去除所述 EER中的DC-DC转换器。这可以通过在所述开关模式功率放大器之前 使用A-S调制器来实现。例如在J. Ketola等人的"Transmitter Utilising Bandpass Delta-Sigma Modulator and Switching Mode Power Amplifier" (Proceedings ISCAS 2004， pp. 1-633-636)中以及在J. Sommarek等人的 "A Digital Modulator with Bandpass Delta-Sigma Modulator ，，(Proceedings of ESSCIRC 2004, pp. 159-162)中描述了这一点。所述调 制器的效果在一些情况下可以祐:视为使用没有输出滤波器的DC-DC转 换器，其仅仅接通及关断电源电压。例如参见Y. Wang的"Aclass-SRF amplifier architecture with envelope delta-sigma modulation ，， (Proceedings of RAWCON 2002, pp. 177-179)以及Y. S. Jeon等人的"A novel high-efficiency linear transmitter using injection-locked pulsed oscillator" (IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 15, no. 4，pp. 214-216，2005年4月)。由于于是将生成大量杂散信号，因此 如何实现所述调制器和天线滤波器以确保不会发射太强的杂散信号(从 而阻断其他信道中的接收)是非常重要的。取决于所述调制器如何操作， 将存在导致非线性的不同机制，并且用于提高线性度的方案是非常重要 的。因此，需要提高开关模式功率放大器的线性度
技术实现思路
发射。本专利技术的一个目的是提供一种放大射频信号的方法，其允许提供具 有良好的线性行为的高功率效率的射频发射。根据本专利技术的第一方面，上述目的是通过一种放大射频信号的方法 实现的，该方法包括以下步骤接收包络信号；按照算术方式把所估计的射频幅度与所述包络信号相组合，以便获 得经过修改的包络信号；利用载波来调制所述经过修改的包络信号，以便获得已调信号；放大所迷已调信号，以便获得输出信号；对所述输出信号进行低通滤波；以及处理所述经过滤波的信号，以便获得所估计的射频幅度。本专利技术的另 一个目的是提供一种显示出良好的线性行为的开关模 式功率放大i殳备。根据本专利技术的第二方面，所述目的是通过一种开关模式功率放大设 备实现的，该设备包括包络信号输入端；算术组合单元，其第一输入端被连接到所迷包络信号输入端，该算 术组合单元提供经过修改的包络信号；调制单元，用于接收所述经过修改的包络信号并且被配置成利用栽 波来调制该信号，以便获得已调信号；放大单元，其被连接到所述调制单元以用于放大所述已调信号，从 而获得输出信号；反馈路径，其被连接在所迷放大单元的输出端与所述算术组合单元 的第二输入端之间，所述反馈路径包括低通滤波器，用于对所述输出信号进行低通滤波；以及至少一个信号处理单元，用于处理所迷经过滤波的信号，从而获得所估计的射频幅度以便提供给所述算术组合单元的第二输入端。 所述功率放大设备可以被有利地提供在诸如基站或移动台之类的无线电发射设备中。本专利技术具有以下优点。本专利技术提供一种更为线性的操作模式。同时， 本专利技术具有高效率。根据本专利技术，测量所述输出信号的、与所述RF输 出相关的低频内容，并且可以从中计算及反馈所述RF幅度。此外，所 述反馈结构简单，这是通过测量所述输出信号的低频内容而不是所迷 RF输出本身来实现的，这样做可以导致降低功率消耗。所述反馈将可以特别有效地抑制由于所述开关不能对于在低输出幅度下生成的非常 短的脉沖完全接通而导致的失真。应当强调，在本说明书中使用的术语"包括"用于表明所述特征、 步骤或组件的存在，而不排除一个或多个其他的特征、步骤、组件或其 组合的存在或添加。附图说明现在将参考附图更为详细地描迷本专利技术，其中 图1示出根椐本专利技术一个实施例的开关模式功率放大设备的示意方 框图2示出根据本专利技术一个实施例的放大射频信号的方法的流程图； 图3示意性地示出彼此通信的两个无线电发射设备，其中一个是基站，另一个是移动台，其中每一个无线电发射设备可以包括根据本专利技术的功率放大设备；以及图4示出具有蜂窝电话的形式的移动台的正视图。具体实施例方式本专利技术涉及一种开关模式RF (射频)功率放大器，其可以被有利 地用于无线网络(例如2.5G及以上网络)中的通信。RF功率放大器的 一个问题在于，如果还期望良好的效率的话，则所述RF功率放大器的 线性度差。本专利技术针对提高这种放大器的线性度。同时还保持了良好的效率。在图1的示意方框图中示出这样一个开关模式功率放大设备10。所 述功率放大设备10由包括多个不同单元的虚线框表示。所述功率放大 设备10包括包络信号输入端EI,所述包络信号输入端EI被连接到算术 组合单元的第一输入端，所述算术组合单元在本实施例中是减法单元 SUB。所述减法单元SUB的输出端被连接到放大级Av的输入端，该放 大级的输出端被连接到调制单元PWM的输入端。所述调制单元PWM 在本实施例中是脉沖宽度调制单元，其还通过第二输入端接收载波C, 所述载波C的频率等于将被发射的无线电频率并且提供有相位信息内 容。所述调本文档来自技高网...

【技术保护点】
放大射频信号的方法，包括以下步骤：　接收（１４）包络信号（Ｅ）；　按照算术方式把所估计的射频幅度（Ａ↓［Ｅ］）与所述包络信号（Ｅ）相组合（１６），以便获得经过修改的包络信号（Ｅ’）；　利用载波（Ｃ）来调制（２０）所述经过修 改的包络信号（Ｅ’），以便获得已调信号；　放大（２２）所述已调信号，以便获得输出信号（Ｏ）；　对所述输出信号（Ｏ）进行低通滤波（２６）；以及　处理（２８）所述经过滤波的信号（Ｖｆ），以便获得所估计的射频幅度（Ａ↓［Ｅ］）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：H索兰德，
申请(专利权)人：艾利森电话股份有限公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]