CN110138343A - 一种基于反馈的用于射频功率放大器的电源 - Google Patents

Abstract

一种基于反馈的用于射频功率放大器的电源，包括：线性放大单元、第一控制单元、第一驱动单元，和第一反馈单元以及叠加单元，其中，第一控制单元通过所述第一反馈单元获得射频功率放大器的供给电压端的电信号的变化率的反馈信号并输出第一控制信号以使得电源工作在如下任一模式：具有恒定导通时间的恒定导通时间控制模式、具有恒定关断时间的恒定关断时间控制模式；第一驱动单元，用于连接第一控制单元的输出端并基于第一控制信号提供第一电信号；以及叠加单元，用于叠加所述线性放大的包络信号和第一电信号，以便向射频功率放大器的供给电压端进行供电。本公开能够提高开关电源部分的功率输出占比，从而提高电源的效率。

Description

一种基于反馈的用于射频功率放大器的电源

技术领域

本公开涉及移动通信领域，特别涉及一种基于反馈的用于射频功率放大器的电源。

背景技术

在移动通信领域，为了提高射频功率放大器的效率，可以使用线性放大单元结合开关电源的混合型电源，该类电源多采用滞回控制。

虽然技术在不断发展，然而如何进一步提高射频功率放大器的电源效率，始终是本领域需要考虑的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本公开提出了一种基于反馈的用于射频功率放大器的电源，包括：

线性放大单元、第一控制单元、第一驱动单元，和第一反馈单元以及叠加单元，其中，

线性放大单元，用于对第一包络信号进行线性放大并输出线性放大的包络信号；

第一控制单元包括第一输入端，所述第一输入端用于接入所述线性放大的包络信号；

第一控制单元还包括第二输入端，所述第二输入端用于通过所述第一反馈单元获得射频功率放大器的供给电压端的电信号的变化率的反馈信号；

第一控制单元还包括输出端，其中：所述第一控制单元基于所述第一输入端和第二输入端的输入，输出第一控制信号以使得所述电源工作在如下任一模式：具有恒定导通时间的恒定导通时间控制模式、具有恒定关断时间的恒定关断时间控制模式；

第一驱动单元，用于连接第一控制单元的输出端并基于所述第一控制信号提供第一电信号；以及

叠加单元，用于叠加所述线性放大的包络信号和第一电信号，以便向射频功率放大器的供给电压端进行供电。

优选的，所述第一包络信号为输入至所述射频功率放大器的包络信号。

优选的，所述供给电压端的电信号的变化率包括如下任一或其任意组合：电压的变化率、电流的变化率、包络幅度的变化率。

优选的，所述第一驱动单元包括第一开关放大器，或者包括：上功率管和下功率管。

优选的，所述电源还包括第一模式选择单元，用于在所述恒定导通时间控制模式与恒定关断时间控制模式之间进行选择。

优选的，所述第一控制单元包括计时单元，用于确定所述恒定导通时间或恒定关断时间。

优选的，

当所述第一电信号的值低于第一阈值时，所述第一控制单元还用于强制使得所述电源在恒定导通时间控制模式或恒定关断时间控制模式下持续提供第一电信号以使得第一电信号的值大于等于第一阈值。

优选的，所述第一驱动单元至少包括并联的第一开关放大器和第二开关放大器，且所述第一控制单元还用于按照时序使得第一开关放大器、第二开关放大器工作在恒定导通时间控制模式或恒定关断时间控制模式。

优选的，至少一个开关放大器的恒定导通时间或恒定关断时间与其他开关放大器的不同。

优选的，

当并联的任意一个开关放大器所属支路中的电信号的值低于该支路阈值时，所述第一控制单元还用于强制使得所述电源在恒定导通时间控制模式或恒定关断时间控制模式下持续提供所述任意一个开关放大器所属支路中的电信号且使得该支路中的电信号的值大于等于该支路阈值；或者

当并联的所有开关放大器所属支路中的电信号的值相加作为所述第一电信号的值时，若第一电信号的值低于所述第一阈值时，所述第一控制单元还用于强制使得所述电源在恒定导通时间控制模式或恒定关断时间控制模式下持续提供第一电信号以使得第一电信号的值大于等于第一阈值。

通过上述技术方案，本公开实现了一种新的、用于射频功率放大器的电源，能够在线性放大单元之外进一步基于供给电压端的电信号的变化率而控制第一驱动单元工作在恒定导通时间模式或恒定关断时间模式下。这有助于提高第一驱动单元的利用率和电源整体效率。

附图说明

图1是本公开中一个实施例所示的电源结构示意图；

图2A是本公开中一个实施例所示电源的第一驱动单元的示意图；

图2B是本公开中一个实施例所示电源的第一驱动单元的示意图；

图2C是本公开中一个实施例所示电源的结构示意图；

图2D是本公开中一个实施例所示的时序示意图；

图2E是本公开中一个实施例所示电源的结构示意图；

图3A(1)是传统滞回控制电源针对第一包络信号为100MHz信号的仿真图，并且图3B(1)是该传统滞回控制电源的开关电源部分所对应的驱动单元开关的波形；

图3A(2)是本公开一个实施例中的电源针对同样的第一包络信号为100MHz信号的仿真图，并且图3B(2)是该电源的开关电源部分所对应的第一驱动单元开关的波形；

图3C(1)示意了前述传统滞回控制电源与本公开所述实施例的电源在开关频率分布的对比；

图3C(2)则示意了前述传统滞回控制电源与本公开所述实施例的电源在开关导通的时间分布的对比；

图3D(1)示意了前述传统滞回控制电源在工作过程中各部分功率的仿真，

图3D(2)示意了前述本公开所述实施例的电源在工作过程中各部分功率的仿真；

图3E(1)示意了在0-100MHz范围内，传统滞回控制电源和本公开所述实施例的电源在频率范围较低时输出功率随频率的变化曲线的对比情况；

图3E(2)则示意了在0-25MHz更低频的范围内，传统滞回控制电源和本公开所述实施例的电源在频率范围较低时输出功率随频率的变化曲线的对比情况。

具体实施方式

在以下描述中，阐述了多个细节，以提供对本公开的实施例的更全面的说明。然而，对本领域技术人员来说，将显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明的实施例。在其他实施例中，以框图形式而不是详细地示出了公知的结构和设备，以避免使本公开的实施例模糊。此外，可以将以下描述的不同实施例的特征与彼此组合，除非以其他方式具体声明。

本公开所采用的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖且不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、或方法、或系统、或产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选的还包括没有列出的步骤或单元，或可选的还包括对于这些过程、方法、系统、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本公开的至少一个实施例中，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其他实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员可以理解的是，本文所描述的实施例可以与其他实施例相结合。

参见图1，在一个实施例中，本公开提出了一种基于反馈的用于射频功率放大器的电源，包括：

线性放大单元、第一控制单元、第一驱动单元，和第一反馈单元以及叠加单元，其中，

线性放大单元，用于对第一包络信号进行线性放大并输出线性放大的包络信号；

第一控制单元包括第一输入端，所述第一输入端用于接入所述线性放大的包络信号；

第一控制单元还包括第二输入端，所述第二输入端用于通过所述第一反馈单元获得射频功率放大器的供给电压端的电信号的变化率的反馈信号；

第一控制单元还包括输出端，其中：所述第一控制单元基于所述第一输入端和第二输入端的输入，输出第一控制信号以使得所述电源工作在如下任一模式：具有恒定导通时间的恒定导通时间控制模式、具有恒定关断时间的恒定关断时间控制模式；

第一驱动单元，用于连接第一控制单元的输出端并基于所述第一控制信号提供第一电信号；以及

叠加单元，用于叠加所述线性放大的包络信号和第一电信号，以便向射频功率放大器的供给电压端进行供电。

对于所述实施例，通过叠加线性放大的包络信号和第一电信号来提供射频功率放大器的供给电压，这与现有技术中通过单一电压或者并联两路电流后向射频功率放大器提供射频功率放大器的供给电压截然不同。线性放大的包络信号和第一电信号均与所述第一包络信号有关，因此，上述实施例实现了一种新型的用于包络跟踪的电源。能够理解，在第一包络信号存在的前提下，在线性放大单元、第一控制单元、第一反馈单元、第一驱动单元、叠加单元的基础上，才产生了上述基于反馈的用于射频功率放大器的电源。

能够理解，所述第一控制单元可以是任何能够实现COT控制的COT控制单元。就COT而言，包括两种：恒定导通时间，即Constant On Time；和恒定关断时间，即Constant OffTime。需要说明的是，本公开并不着眼于COT控制单元的创新性实现，因此，现有技术中的各种COT控制单元均可以借鉴，包括COT控制时可能涉及的定时器或计时器，或与定时器或计时器配合的其他电路或功能单元，其目的主要在于计算、确定相应的恒定导通时间或恒定关断时间。

也就是说，上述实施例与现有的包括滤波单元、以及滤波之后实施迟滞控制的电源也有明显的不同，由于上述实施例不需要采用滤波单元和迟滞控制而是采用COT控制，从而使得第一驱动单元频率不受电路参数L、等效负载、迟滞、回路延迟、输入信号等的限制，可以很容易地通过第一控制单元对第一驱动单元的导通时间或关断时间进行快速响应和调整，提高了效率。也就是说，相比采用滤波及滤波后迟滞控制的现有技术，上述实施例不仅方案简单、效率高、能够消除控制信号抖动，还能够降低噪声；而且，COT控制响应速度高，非常适用于包络追踪这样要求输入信号带宽大、方便拓展的应用场景。

更加需要特别指出的是：当通过控制第一驱动单元使得电源工作在恒定导通时间模式或恒定关断时间模式下时，这说明第一驱动单元使得本电源具备开关电源的特性，又因为本电源包括线性放大单元，所以，本电源是一种结合了线性放大特性和开关电源特性这两种特性在内的混合型包络跟踪电源。然而，随着无线通信技术的迅速发展，即将开启5G商用时代，且6G技术也已进入研究阶段，面对移动互联网等多种业务数据的激增，射频输入信号的功率峰均比(PAPR)越来越大，这就导致恒压供电的线性放大单元在较大的PAPR情形下效率很低。

而上述实施例显然有助于解决线性放大单元在较大的PAPR情形下效率很低导致整个电源效率降低的问题，这是因为上述实施例在线性放大单元之外进一步基于供给电压端的电信号的变化率而通过控制第一驱动单元使得电源工作在恒定导通时间模式或恒定关断时间模式下，这有助于根据供给电压端的电信号的变化率而提高整个电源中开关电源的占比、降低线性放大单元的占比，从而充分发挥开关电源的高效率的优点。如此，上述实施例有助于进一步提高整个电源的效率。

此外，由于上述实施例在线性放大单元之外进一步基于供给电压端的电信号的变化率而通过控制第一驱动单元使得电源工作在恒定导通时间模式或恒定关断时间模式下，这还进一步使得：本电源中所述的第一驱动单元使得本电源对外表现出开关电源的特性，且此种开关电源的开、关不受包络信号带宽的影响，而受所述供给电压端的电信号的变化率的影响。这也说明，上述实施例所揭示的电源的抗干扰能力更强、有助于提高开关电源在整个电源工作过程中的占比，从而利用开关电源的高效率特性提高整个电源的效率。

至于各个电路自身的时间常数或延时的匹配问题，这属于电路领域的常识。本公开也并不着眼于如何设计、调整时间常数，在此不再赘述。

能够理解，上述实施例中的信号可以是电流信号，也可以是电压信号。下文中的各种电信号，与此类似，后文不再对此赘述。类似的，上述实施例的电源可以为模拟电源，也可以为数字电源，只要能够以模拟电路或数字电路的方式实现即可。

此外，当射频功率放大器被判断为轻载或空载时，上述实施例优选恒定导通时间模式。这是因为，相较于恒定关断时间模式所导致的轻载下开关损耗的增加及电源效率的降低，恒定导通时间模式更加有利于在轻载或空载时降低开关损耗、提升电源效率。

另外，需要说明的是，就叠加单元的功能实现而言，如果上述实施例的电源为模拟电源，那么：(1)当第一驱动单元输出的信号为电流信号时，那么该信号与线性放大的包络信号各自所对应的电路可以通过并联方式来实现电流的叠加；(2)当第一驱动单元输出的信号为电压信号时，那么该信号与线性放大的包络信号各自所对应的电路可以通过串联方式来实现电压的叠加；此外，如果上述实施例的电源为数字电源，那么只要能够以任何数字电路叠加第一驱动单元输出的信号、线性放大的包络信号的数字信号，则这些数字电路均可以用于实现本发明。对于下文中的各个实施例，如果涉及上述模拟电源或数字电源时，与本段落类似。

在另一个实施例中，所述第一包络信号为输入至所述射频功率放大器的包络信号。

对于所述实施例，当第一包络信号为输入至所述射频功率放大器的包络信号时，正如现有技术中大多数技术方案中将射频(即RF)输入信号作为包络跟踪的基准信号那样，所述实施例也是从信号源头，即输入至射频功率放大器的包络信号，来实现包络跟踪。然而，这并不意味着本公开排斥其他的第一包络信号，显而易见的是，在实现前述各个实施例的技术效果方面，根据本公开所揭示的原理，有关实施例并不限于包络信号的来源。

在另一个实施例中，所述供给电压端的电信号的变化率包括如下任一或其任意组合：电压的变化率、电流的变化率、包络幅度的变化率。

就该实施例而言，供给电压端的电压的变化率为该端电压对时间的导数；电流的变化率为电流对时间的导数；包络幅度的变化率为包络幅度对时间的导数。现有技术中对以上电压、电流及包络幅度的变化率的检测和处理方法均可借鉴，在此并不做限定，且对应的第一反馈单元可以具体实现为：压摆率处理单元、电流斜率或变化率处理单元、包络摆率处理单元。

传统滞回控制电源中多采用比较器对电源输出端的电压值与设定的参考电压进行比较来确定相应驱动单元导通的时间点，对输出噪声较为敏感，容易导致开关的误导通。而本公开通过功率放大器的供给电压端(也称电源输入端)的信号变化率的反馈，降低了对噪声和包络信号带宽的敏感度，使得本电源工作在开关电源时，其导通时间点被更加精确的固定在最优位置，开、关频率被限缩在了一定范围内，不仅实现了抗电磁干扰(EMI)所需的抖频，而且不至于影响电源系统的线性度，也有利于显著提高电源整体的效率。

能够理解，可以通过各种感测或传感元件来获取所述电压的变化率、电流的变化率、包络幅度的变化率。典型的，可以通过电感或电容来感知上述变化率，或者：通过高速采集电压或电流或包络幅度的传感元件来与某种控制器或处理器通过进一步计算来获取所述电压的变化率、电流的变化率、包络幅度的变化率。优选的，采用较为灵敏的电感和/或电容来低成本的获取如下任一或其任意组合：所述电压的变化率、电流的变化率、包络幅度的变化率。

在另一个实施例中，当所述供给电压端的电信号的变化率低于某变化率阈值时，所述第一控制单元还用于控制所述第一驱动单元强制使得电源工作在恒定导通时间模式或恒定关断时间模式。

能够理解，这是为了尽可能的提高开关电源在整个电源中的占比，无论开关电源在整个电源中是工作在恒定导通时间模式还是恒定关断时间模式，所述变化率阈值应当尽可能的低。同时，能够理解，如果没有该变化率阈值，前文所述实施例依然可以仅仅根据所述供给电压端的电信号的变化率而使得电源工作在恒定导通时间模式或恒定关断时间模式，例如根据所述供给电压端的电信号的变化率的具体值来控制第一驱动单元的工作与否、及其频次，从而使得电源工作在恒定导通时间模式或恒定关断时间模式。

更优的，所述变化率阈值可以是预设的，甚至可以是可更改的。虽然理论上讲，所述变化率阈值应当尽可能的低，但是为了降低频繁开关所带来的损耗以及优化整个电源的效率，可依据需要处理的包络信号最大工作带宽(注：该带宽是已知信息，可通过各种方式获取)的微分信号对所述变化率阈值进行预设，并在不同的工作场景下根据不同的包络信号而更改、更新。

以电压的变化率为例，就当前射频通信技术中的包络信号而言，一般的，所述变化率阈值可以在如下范围中选择：900V/μs-1800V/μs。

具体而言，在第一驱动单元的每个开、关周期中，当射频功率放大器的供给电压端的电压变化率SR_s4大于等于所述变化率阈值时，触发第一控制单元中一导通时间计时模块，当COT控制时恒定导通时间的方式时，恒定导通时间Ton就开始计时，第一驱动单元开始导通并在计时结束时关断。能够理解，如果COT控制是恒定关断时间的方式，那么恒定关断时间Toff可进一步设有最小关断时间，用于满足电路信号采集所需时长。

其中，导通时间计时模块用于确定恒定导通时间和/或恒定关断时间，可为现有技术中一切可用于实现计时或定时功能的元件、器件、装置或电路。

在另一个实施例中，所述第一驱动单元包括第一开关放大器，或者包括：上功率管和下功率管。

能够理解，开关放大器用于实现开关电源的驱动单元是显而易见的；

就该实施例而言，参见图2A，以第一驱动单元包括上功率管M1、下功率管M2为例：

如图2A所示，第一驱动单元包括上功率管M1和下功率管M2，其中M1的一端接VDD电源，M2的一端接地，M1和M2的公共端为输出端，M1和M2的栅极分别与控制单元的输出端相连，基于第一控制单元所提供的栅压实现导通或关断。

进一步的，如果结合前文实施例所述的电压变化率和变化率阈值，那么，在每个周期中，当射频功率放大器的供给电压端的电压变化率大于等于变化率阈值时，第一控制单元输出控制信号驱动上功率管M1导通(此时M2处于关断状态)，同时启动导通时间计时模块开始计时；当计时结束时，第一控制单元输出控制信号驱动上功率管M1关断、M2导通。

在另一个实施例中，所述电源还包括第一模式选择单元，用于在所述恒定导通时间控制模式与恒定关断时间控制模式之间进行选择。

对于该实施例而言，其给出了模式选择的实施方式，即通过第一模式选择单元进行选择。能够理解，所述选择可以通过硬件电路实现，也可以通过软件计算实现。此外，无论是通过硬件电路还是软件计算的方式，如前文所述，当判断射频功率放大器为轻载或空载时，还可以进一步优选恒定导通时间控制模式。

如前所述，在另一个实施例中，所述第一控制单元包括计时单元，用于确定所述恒定导通时间或恒定关断时间。

需要说明的是，关于如何确定恒定导通时间或恒定关断时间，现有技术中的一切相应手段均可采用，本公开对此不作赘述。

在另一个实施例中，

当所述第一电信号的值低于第一阈值时，所述第一控制单元还用于强制使得所述电源在恒定导通时间控制模式或恒定关断时间控制模式下持续提供第一电信号以使得达成如下控制目标：第一电信号的值大于等于第一阈值。

就该实施例而言，所述第一阈值是为了最大程度避免在某些情况下可能发生的：所述电源工作不稳定的情形。如果没有该第一阈值的有关手段，所述电源也可能依然稳定的工作。也就是说，该实施例是辅助型的、增强型的。这是因为，在工程上，就某些射频系统而言，其可能极低概率情况下出现包络信号变化平缓而无法被传感元件及时感知所述供给电压端的信号的变化率的情况从而导致第一驱动单元没有使得电源工作在恒定导通时间控制模式或恒定关断时间控制模式下，即电源中的开关电源特性没有对外表现出来。因此，能够理解，本实施例是为了让第一控制单元在此情形下强制启动本电源的COT控制模式，防止了所述供给电压端的信号变化平缓而无法启动COT控制模式的情形，提高了整个电源系统在极端情况下的可靠性。

能够理解，所述第一阈值越小越好，例如所述第一阈值为接近零的值，优选为零。

需要说明的是，第一电信号的值可以直接在第一驱动单元内部获得后输出至第一控制单元，也可以经由第二反馈单元处理后反馈至第一控制单元(详见后文图2C的相关段落)。能够理解，此时，第一控制单元可以设置对应的第三输入端以接入第一电信号的值。

在另一个实施例中，所述第一驱动单元包括第一开关放大器和第一电感。

能够理解，开关放大器适宜频率较高的场合，特别是GaN开关放大器。支路中的电流，通过相应的第一电感储存、释放。此外，如果有必要，可以进一步包括电容作为储能装置。

如图2B所示，在另一个实施例中，所述第一驱动单元至少包括并联的第一开关放大器和第二开关放大器，且所述第一控制单元还用于按照时序使得第一开关放大器、第二开关放大器工作在恒定导通时间控制模式或恒定关断时间控制模式。

能够理解，由于多个开关放大器按照时序而受控，上述实施例能够实现多相控制。

此外，参考前一实施例，在图2B所示的实施例中，每个开关放大器所属支路，其均可以包括对应的电感。

如前所述，在另一个实施例中，

所述第一开关放大器、第二开关放大器选自以下任一：GaN开关放大器，Si-based开关放大器。显然，该实施例是针对较高频率的信号，这是因为GaN开关放大器的开关频率可以达到很高的水平。类似的，还可以采用开关频率也很高的Si-based开关放大器(即硅基开关放大器，也称矽基开关放大器)。能够理解，如果不需要针对较高频率的信号，那么相关开关放大器可以有更多的选择。就本公开的各个实施例而言，开关放大器的选择取决于其处理的信号的频率范围。

参见图2C，在另一个实施例中，以i路开关放大器并联后串联一电感为例，其中，

LA表示线性放大单元，例如线性放大单元可以选择A类或AB类线性放大器中的至少一种；

PA表示射频功率放大器；

Vout表示该电源的电压输出端，其连接至射频功率放大器的供给电压端；

S1表示第一包络信号，S2表示线性放大的包络信号，S3表示第一电信号，S4表示S2与S3叠加后的信号(其中，叠加单元未示出)，S5表示S4的反馈信号，S6表示第一反馈单元输出至第一控制单元的信号，即第一控制单元第二输入端的信号，S7表示第一电信号的值，S8表示经由第二反馈单元输出至第一控制单元的、反映第一电信号的反馈信号；

第一控制单元则连接所述第一驱动单元的i路开关放大器；S7则从电感L的任意一端均可引出。

进一步的，以i＝3为例，参见图2D，

如图2D所示，第一控制单元按照时序提供恒定导通或关断时间控制信号给各开关放大器，各开关放大器按照时序而导通，并输出驱动信号。其中，第一控制单元输出具有恒定导通时间Ton的控制信号Vc1给第一开关放大器、输出具有恒定导通时间Ton的控制信号Vc2给第二开关放大器、以及输出具有恒定导通时间Ton的控制信号Vc3给第三开关放大器。在控制信号Vc1导通脉冲的下降沿时刻，使能控制信号Vc2，同样，在控制信号Vc2导通脉冲的下降沿时刻，使能控制信号Vc3。这种按照时序而导通的控制方式，使第一驱动单元实现多相控制。能够理解，图2D所示的时序仅是示例之一；能够理解，在另一时序下，在控制信号Vc2导通脉冲的下降沿时刻，使能控制信号Vc1，并且，在控制信号Vc1导通脉冲的下降沿时刻，使能控制信号Vc3。

需要指出的是，图2D所示的三路Ton可以是相同的，也可以是不同的。

能够理解，对于多路并联的开关放大器，不完全相同的恒定导通时间Ton能够应对包络信号的多变性和复杂性。进一步的，恒定导通时间或恒定关断时间可以是动态调整的。此种情形下，每路的恒定导通时间或恒定关断时间，可以根据第一包络信号或综合第一反馈单元输出的信号、第一电信号、供给电压端的信号的具体情况进行计算，或者综合现有技术中如何确定所述恒定导通时间或恒定关断时间的手段。能够理解，当第一驱动单元只有一路开关放大器时，其恒定导通时间或恒定关断时间，自然也可以参考上述计算的方式来确定恒定导通时间或恒定关断时间。

正因如此，在另一个实施例中，至少一个开关放大器的恒定导通时间或恒定关断时间可以与其他开关放大器的不同。

参见图2E，在另一个实施例中，以i路开关放大器每一路串联对应的电感后并联组成所述第一驱动单元，此时，S7则由所有电感并联后的公共端引出。

在另一个实施例中，

当并联的任意一个开关放大器所属支路中的电信号的值低于该支路阈值时，所述第一控制单元还用于强制使得所述电源在恒定导通时间控制模式或恒定关断时间控制模式下持续提供所述任意一个开关放大器所属支路中的电信号且使得该支路中的电信号的值大于等于该支路阈值；或者

当并联的所有开关放大器所属支路中的电信号的值相加作为所述第一电信号的值时，若第一电信号的值低于所述第一阈值时，所述第一控制单元还用于强制使得所述电源在恒定导通时间控制模式或恒定关断时间控制模式下持续提供第一电信号以使得第一电信号的值大于等于第一阈值。

就该实施例而言，参考前文关于第一阈值的实施例，能够理解，该实施例针对的是第一驱动单元包括多个并联的开关放大器时，为了最大程度的提高稳定性，可以通过相应支路中的某支路阈值或者所有支路中的电信号的值相加之后所对应的第一阈值，来确保COT控制模式被启动。

以下结合附图，对比现有技术与本公开：

图3A(1)是传统滞回控制电源针对第一包络信号为100MHz信号的仿真图，并且图3B(1)是该传统滞回控制电源的开关电源部分所对应的驱动单元开关的波形；其中：信号S3_1表示驱动单元所输出的第一电信号，信号S1表示第一包络信号；

图3A(2)是本公开一个实施例中的电源针对同样的第一包络信号为100MHz信号的仿真图，并且图3B(2)是该电源的开关电源部分所对应的第一驱动单元开关的波形；其中：信号S3表示本公开实施例所述的第一电信号，信号S1表示与传统滞回控制电源所采用的同样的第一包络信号；

就图3A(1)、图3B(1)、图3A(2)、图3B(2)而言，纵坐标表示归一化的电流信号大小(单位：Ampere)，横坐标表示信号采样时间(单位：1nsec/per sample)，综合比对此4个图可知：本公开所揭示的电源中的开关电源部分所对应的第一驱动单元输出的第一电信号S3明显更贴近第一包络信号S1，这说明本公开所揭示的电源优化了COT控制模式中开关的最佳导通时间点。

此外，图3C(1)示意了前述传统滞回控制电源与本公开所述实施例的电源在开关频率分布的对比，其中：纵坐标表示归一化的统计分布数目(单位：个数)，横坐标表示开关切换频率(单位：100MHz)，SF1表示传统滞回控制电源的开关频率分布，SF2表示本公开所述实施例的电源的开关频率分布，从图中对比可知：本公开的电源能够显著降低开关的平均频率；经过仿真计算，本实施例将开关的平均频率由50MHz降低至35MHz。

而图3C(2)则示意了前述传统滞回控制电源与本公开所述实施例的电源在开关导通的时间分布的对比，其中：纵坐标表示归一化的导通时间统计分布个数(单位：个数)，横坐标表示导通时间(单位：10nsec)，Ton1表示传统滞回控制电源的开关导通的时间分布，Ton2表示本公开所述实施例的电源的开关导通的时间分布，从图中对比可知：本公开的电源开关导通的时间分布远远低于传统滞回控制电源，本公开的电源开关导通的时间基本可以固定，具有很强的抗干扰能力，提升了COT控制模式的最优导通时间点的控制精度。经过仿真计算，本实施例中开关导通的时间约为8-9ns。

进一步的，图3D(1)示意了前述传统滞回控制电源在工作过程中各部分功率的仿真，图3D(2)示意了前述本公开所述实施例的电源在工作过程中各部分功率的仿真，其中：纵坐标表示归一化的功率频谱(单位：dBm/Hz)，横坐标表示带宽(单位：MHz)，P_S1表示第一包络信号的功率，P_L1_1表示传统滞回控制电源中线性放大单元的功率，P_S3_1表示传统滞回控制电源中开关电源部分的功率，P_L1表示本实施例电源中线性放大单元的功率，P_S3表示本实施例电源中开关电源部分的功率，比较图3D(1)和图3D(2)，特别是图3D(1)中圈划的部分以及图3D(2)中相应部分所对应的低频段区域，可知：传统滞回控制电源中，线性放大单元的功率输出占比相对较高；而本实施例所述电源提高了开关电源部分的功率占比，尤其是在低频段功率输出上相比传统滞回控制电源具有显著优势，而射频信号的包络绝大多数的能量(可以认为99％的能量)集中在20MHz以下，因此，本实施例所述电源有效抑制了线性放大器的功率输出，提高了整个电源系统的效率。由于开关电源的效率相比线性放大单元的效率更高，因此，本公开所述实施例的电源相比现有技术显著提高了效率。

进一步的，在图3D(1)和图3D(2)的基础上，在低频段方面，图3E(1)示意了在0-100MHz范围内，传统滞回控制电源和本公开所述实施例的电源在频率范围较低时输出功率随频率的变化曲线的对比情况，而图3E(2)则示意了在0-25MHz更低频的范围内，传统滞回控制电源和本公开所述实施例的电源在频率范围较低时输出功率随频率的变化曲线的对比情况，由图可知：

传统滞回控制电源中线性放大单元的功率曲线P_L1_1在低频段约2.5MHz处向下凸起，说明其线性放大单元输出了更高的功率，也将带来更大的损耗，而本公开在低于20MHz的频率范围内，相同频率下线性放大单元的输出功率明显低于现有技术中滞回控制电源线性放大单元的输出功率，而射频信号的包络绝大多数的能量(可以认为99％的能量)集中在20MHz以下，这充分说明本公开所述实施例在低频范围内的优异表现使整个电源效率显著提升。

此外，在一些实施例中，所述控制单元可以被提供在数字发射机的芯片或处理器(例如，硅)上。此外，所述驱动单元也可以被提供在数字发射机的芯片或处理器上。更推而广之的，其余单元也可以被提供在有关芯片或处理器上。上述电源也自然可以被提供在数字发射机的芯片或处理器上。

根据特定实现需求，可以以硬件方式或以软件方式实现本发明的实施例。该实现可以使用其上存储有电子可读控制信号的数字存储介质(例如，软盘、DVD、蓝光、CD、ROM、PROM、EPROM、EERROM或FLASH存储器)来加以执行。因此，该数字存储介质可以是计算机可读的。

在一些实施例中，可以使用可编程逻辑器件(例如，现场可编程门阵列)来执行本文描述的方法的功能中的一些或全部。在一些实施例中，现场可编程门阵列可以与微处理器协作，以实现本文描述的电源。

上述实施例对本公开的原理仅是示意性的。应当理解，本文描述的布置和细节的修改和变型将对本领域技术人员来说显而易见。因此，意图是仅受接下来的专利权利要求的范围限制，而不受通过本文对实施例的描述和说明而提出的具体细节限制。

Claims (10)

1.一种基于反馈的用于射频功率放大器的电源，包括：

线性放大单元、第一控制单元、第一驱动单元，和第一反馈单元以及叠加单元，其中，

线性放大单元，用于对第一包络信号进行线性放大并输出线性放大的包络信号；

第一控制单元包括第一输入端，所述第一输入端用于接入所述线性放大的包络信号；

第一控制单元还包括第二输入端，所述第二输入端用于通过所述第一反馈单元获得射频功率放大器的供给电压端的电信号的变化率的反馈信号；

第一控制单元还包括输出端，其中：所述第一控制单元基于所述第一输入端和第二输入端的输入，输出第一控制信号以使得所述电源工作在如下任一模式：具有恒定导通时间的恒定导通时间控制模式、具有恒定关断时间的恒定关断时间控制模式；

第一驱动单元，用于连接第一控制单元的输出端并基于所述第一控制信号提供第一电信号；以及

叠加单元，用于叠加所述线性放大的包络信号和第一电信号，以便向射频功率放大器的供给电压端进行供电。

2.如权利要求1所述的电源，其中，优选的，所述第一包络信号为输入至所述射频功率放大器的包络信号。

3.如权利要求1所述的电源，其中，所述供给电压端的电信号的变化率包括如下任一或其任意组合：电压的变化率、电流的变化率、包络幅度的变化率。

4.如权利要求1所述的电源，其中，所述第一驱动单元包括第一开关放大器，或者包括：上功率管和下功率管。

5.如权利要求1所述的电源，其中，所述电源还包括第一模式选择单元，用于在所述恒定导通时间控制模式与恒定关断时间控制模式之间进行选择。

6.如权利要求1所述的电源，其中，所述第一控制单元包括计时单元，用于确定所述恒定导通时间或恒定关断时间。

7.如权利要求1所述的电源，其中，

当所述第一电信号的值低于第一阈值时，所述第一控制单元还用于强制使得所述电源在恒定导通时间控制模式或恒定关断时间控制模式下持续提供第一电信号以使得第一电信号的值大于等于第一阈值。

8.如权利要求1所述的电源，其中，所述第一驱动单元至少包括并联的第一开关放大器和第二开关放大器，且所述第一控制单元还用于按照时序使得第一开关放大器、第二开关放大器工作在恒定导通时间控制模式或恒定关断时间控制模式。

9.如权利要求8所述的电源，其中，至少一个开关放大器的恒定导通时间或恒定关断时间与其他开关放大器的不同。

10.如权利要求8所述的电源，其中，

当并联的任意一个开关放大器所属支路中的电信号的值低于该支路阈值时，所述第一控制单元还用于强制使得所述电源在恒定导通时间控制模式或恒定关断时间控制模式下持续提供所述任意一个开关放大器所属支路中的电信号且使得该支路中的电信号的值大于等于该支路阈值；或者

当并联的所有开关放大器所属支路中的电信号的值相加作为所述第一电信号的值时，若第一电信号的值低于所述第一阈值时，所述第一控制单元还用于强制使得所述电源在恒定导通时间控制模式或恒定关断时间控制模式下持续提供第一电信号以使得第一电信号的值大于等于第一阈值。