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CN102142768A - 一种快速跟踪电源装置、控制方法及通信设备 - Google Patents

一种快速跟踪电源装置、控制方法及通信设备 Download PDF

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CN102142768A CN2010101064303A CN201010106430A CN102142768A CN 102142768 A CN102142768 A CN 102142768A CN 2010101064303 A CN2010101064303 A CN 2010101064303A CN 201010106430 A CN201010106430 A CN 201010106430A CN 102142768 A CN102142768 A CN 102142768A
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Abstract

本发明实施例公开了一种快速跟踪电源装置、控制方法及通信设备，其中，快速跟踪电源装置包括：基本电压输出单元，通过对一个或多个电平进行切换选择输出基本电压；补偿电压输出单元，与基本电压输出单元串联，包括并联的线性放大器与基本电流输出单元；其中，基本电流输出单元通过对一个或多个恒流源进行切换选择输出基本电流，线性放大器用于输出补偿电压及补偿电流，对基本电压及基本电流进行补偿。通过本发明实施例，可以输出高精度、高带宽的信号，并提升整个快速跟踪电源装置的效率。

Description

一种快速跟踪电源装置、控制方法及通信设备
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种快速跟踪电源装置、控制方法及通信设备。
背景技术
现代无线通信系统如码分多址(Code Division Multiple Address，CDMA)、宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Address，WCDMA)、通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunication System，UMTS)、下一代网络(Long Term Evolution，LTE)为充分利用频谱，采用同时调幅和调相的可变包络调制技术，此类技术具有较高的峰均功率比(Peak-to-Average PowerRatio，PAPR)和较宽的动态范围，而PAPR过高会使得发送端对功率放大器的线性要求很高，且经常运行在包络峰值水平以下。
可变包络调制技术需要使用线性功率放大器进行信号放大，为保证线性度并提高功放效率，常采用基于包络跟踪(Envelope Tracking，ET)的技术来实现，如图1所示：射频信号输入后，经驱动放大器进行驱动放大后输出给射频功率放大器，同时包络检测器提取射频信号的包络波形信号，通过快速跟踪电源对包络信号进行放大，将放大后的包络信号作为射频功率放大器漏极电压；最终由射频功率放大器输出放大后的射频信号。
随着多载波技术的发展，快速跟踪电源在对提取的包络信号进行线性放大时，对快速跟踪电源的带宽及效率有了更高的要求，例如，在进行包络放大的过程中，包络信号的带宽可达几十MHz，普通开关电源由于半导体技术和开关频率等因素的限制，带宽很难满足包络跟踪带宽的要求，且输出的噪声和畸变会被调制到载波，导致带外频谱扩散，严重影响信号的ACPR(Adjacent ChannelPower Ratio，邻信道功率比)。因此，需要一种新的高效高带宽的快速跟踪电源来适应不断发展的应用需求。
发明内容
本发明实施例提供一种快速跟踪电源装置、控制方法及通信设备，用于输出高带宽、高效率的跟踪电源。其中，
本发明实施例提供了一种快速跟踪电源装置，包括：
基本电压输出单元，包括电平提供单元，用于提供一个或多个电平输出；电平切换单元，用于根据接收到的第一控制信号对所述电平提供单元中的电平输出进行切换选择，输出基本电压；
补偿电压输出单元，包括基本电流输出单元，线性放大器；
所述线性放大器与所述基本电流输出单元并联后与所述基本电压输出单元串联；
所述基本电流输出单元包括电流源提供单元，用于提供一个或多个恒流源；电流切换单元，用于根据接收到的第二控制信号对所述电流源提供单元中的恒流源进行切换选择，输出基本电流；
所述线性放大器，用于输出补偿电流，并根据第三控制信号输出补偿电压；所述补偿电流用于对所述基本电流进行补偿，所述补偿电压用于对所述基本电压进行补偿。
本发明实施例还提供了一种快速跟踪电源控制方法，基于本发明实施例提供的快速跟踪电源装置，包括如下步骤：
根据参考信号控制所述电平切换单元对所述电平提供单元中提供的电平输出进行切换选择，输出基本电压；
根据所述参考信号控制所述电流切换单元对所述电流提供单元中提供的电流进行切换选择，输出基本电流；
根据所述参考信号控制所述线性放大器输出补偿电压，根据负载电流及所述基本电流决定所述线性放大器输出的补偿电流；所述补偿电压用于对所述基本电压进行补偿；所述补偿电流用于对所述基本电流进行补偿。
本发明实施例还提供了一种通信设备，包括：
射频放大单元，用于对所述接收的射频信号进行射频放大；
处理单元，用于对所述射频放大单元放大后的射频信号进行处理；
其中，所述射频放大单元包括：
包络检测器，用于对接收的射频信号包络进行检测，获取包络信号；
本发明实施例提供的快速跟踪电源装置，用于接收所述包络检测器输出的所述包络信号，并对所述包络信号进行放大；
驱动放大器，用于对接收的射频信号进行信号放大；
射频功率放大器，用于接收所述快速跟踪电源放大后的包络信号以及所述驱动放大器单元输出的放大信号，对所述射频信号进行放大。
上述技术方案中具有如下的优点：
本发明实施例通过基本电压输出单元输出高效、低带宽、低精度信号，并通过线性放大器输出低效、高带宽、高精度信号，串联后输出高带宽、高精度的信号，且效率大于只用线性放大器时的效率；同时，线性放大器还与高效、低带宽、低精度的基本电流输出单元并联，通过基本电流输出单元提供基本电流，可以减少线性放大器的输出电流，降低线性放大器输出功率，使得因线性放大器输出效率低而造成的功率损失减少，从而进一步提升了整个快速跟踪电源装置的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术基于包络跟踪技术的射频信号放大示意图；
图2A为本发明实施例一快速跟踪电源装置结构示意图；
图2B为本发明实施例一快速跟踪电源装置等效电路原理图
图2C为本发明实施例一快速跟踪电源装置中控制单元示意图；
图3为本发明实施例二快速跟踪电源装置一种具体实现电路图；
图4为本发明实施例二快速跟踪电源装置采用多个隔离电源示意图；
图5A为本发明实施例二快速跟踪电源装置各单元电压输出波形示意图；
图5B为本发明实施例二快速跟踪电源装置各单元电流输出波形示意图；
图6为本发明实施例二快速跟踪电源装置等效电路原理图；
图7A为本发明实施例二快速跟踪电源装置另一等效电路原理图；
图7B为本发明实施例二快速跟踪电源装置无基本电流输出单元时的等效电路原理图；
图8为本发明实施例三快速跟踪电源装置一等效电路原理图；
图9为本发明实施例三另一快速跟踪电源装置结构示意图；
图10为本发明实施例四快速跟踪电源控制方法流程图；
图11为本发明实施例五通信设备结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。
实施例一
本发明方法实施例一提供了一种快速跟踪电源装置方法，参见图2A，包括：
基本电压输出单元11，包括电平提供单元111，用于提供一个或多个电平输出；电平切换单元112，用于根据接收到的第一控制信号对所述电平提供单元中的电平输出进行切换选择，输出基本电压；
补偿电压输出单元12，包括基本电流输出单元121，线性放大器122；
所述线性放大器与所述基本电流输出单元并联后与所述基本电压输出单元串联；
所述基本电流输出单元包括电流源提供单元1211，用于提供一个或多个恒流源；电流切换单元1212，用于根据接收到的第二控制信号对所述电流源提供单元中的恒流源进行切换选择，输出基本电流；
所述线性放大器122，用于输出补偿电流，并根据第三控制信号输出补偿电压；所述补偿电流用于对所述基本电流进行补偿，所述补偿电压用于对所述基本电压进行补偿。
参见图2B，本发明实施例可以等效成如下电路，包括第一电压源M11、第二电压源M122以及电流源M121。其中，第一电压源M11相当于上述基本电压输出单元11，用于输出基本电压；第二电压源M122和电流源M121相当于上述补偿电压输出单元12，其中，第二电压源M122相当于上述线性放大器122，用于输出补偿电压对基本电压进行补偿；电源流M121相当于上述基本电流输出单元121，用于输出基本电流；同时，第二电压源M122也用于对基本电流进行补偿。
本发明实施例最终要输出的为放大后的跟踪信号，上述基本电压与最终要输出的跟踪信号的电压相比，精度比较低，因此，需要通过补偿电压来对基本电压进行补偿、校正；补偿电压通过本发明实施例中的线性放大器单元(相当于图3中的第二电压源，可输出高精度信号)来实现。
线性放大器在对基本电压进行补偿时，还与基本电流输出单元(相当于图3中的电流源)并联，之后再与基本电压串联进行补偿；其中，基本电流单元用于提供输出电流中的主要部分即基本电流，线性放大器输出补偿电流对基本电流进行补偿；线性放大器对基本电流的补偿方式可以看成是一种被动补偿，即线性放大器并不主动控制电流输出，其输出由负载电流与基本电流输出单元的差值决定，当基本电流输出单元输出基本电流时，线性放大器输出所述基本电流与最终需要负载电流的差值。
上述基本电压、基本电流是指最终输出电压及电流的主要部分；补偿电压及补偿电流分别用于对基本电压和基本电流进行补偿、校正，使得最终输出的信号与想要输出的理想信号尽量相一致。
参见图2C，本发明实施例还可以包括控制单元，用于接收参考信号，根据接收到的参考信号，输出上述第一控制信号、第二控制信号以及第三控制信号。
控制单元的参考信号来自包络检测器，该信号电压及功率一般较小，需要通过本发明实施例中的快速跟踪电源装置将其电压及功率进行放大；参考信号可以是模拟信号，也可以是数字信号。
控制单元接收到参考信号后，在向各单元输出控制信号时，还包括对各个控制信号进行延时匹配，使得各单元输出信号在时间上相对应，从而在叠加后得到正确的输出信号。
需要说明的是，线性放大器接收的第三控制信号也可以不通过控制单元输出得到，而直接由参考信号经延时匹配后得到；当参考信号为数字信号时，由于线性放大器需要模拟输入，因此，还需要通过D/A转换将参考信号转换成模拟信号。
在实现方式上，控制单元可以由DSP、FPGA等处理芯片或其他具有类似功能的处理单元实现。
本发明实施例中的基本电压输出单元中的电平提供单元用于提供包括一个或多个电平输出，例如，可以采用隔离电源进行电平输出，隔离电源可以使用反激、正激、半桥、推挽、全桥等拓扑(但不限于所列隔离电平拓扑)组成，其结构形式可以采用同一原边变压器耦合多路输出的方式或多个原边变压器耦合单路或多路输出的电路形式。
基本电压输出单元中的电平切换单元包括多路开关器件、驱动器件、二极管等元件构成的电平选择支路，其中，开关器件为电平选择支路中最重要的器件，用于切换选择电平提供单元提供的不同电平，开关器件可以选择高速MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应管)或三极管等器件；驱动器件用于对开关管提供驱动，根据实际应用情况，可以采用自举驱动器件或隔离驱动器件；二极管用于防止不同电平直通，提供反向阻止。上述选择支路具体电路实现并不限定，根据具体器件的不同(如三极管或MOSFET)选择具体电路进行实现。
通过电平切换单元的切换选择，最后输出的电压为呈阶梯状的波形，带宽较低。
本发明实施例中的基本电流输出单元包括电流源提供单元以及电流切换单元；电流源提供单元包括一个或多个恒流源；电流切换单元与电平切换单元类似，也由多路电流选择支路组成，每个支路也由开关器件、二极管、驱动器件等元件组成，上述器件功能与电平切换单元中的功能类似，在此不再赘述。通过电流切换单元切换选择电流源提供单元中的一个恒流源作为基本电流输出单元的输出；
需要说明的是，基本电流输出单元通过电流选择支路对多个恒流源进行选择输出时，可以选择其中一路进行输出，也可以选择多路进行输出。
通过电流切换单元的切换选择，最后输出的基本电流波形与基本电压类似，也为低带宽的阶梯状的波形。
本发明实施例中，线性放大器可以采用Push-Pull结构的放大器，根据实际要求可以但不限于采用Class A、Class B、C1ass AB类型的线性放大器，线性功率管可以采用MOSFET、三极管或频率特性较好的高频功率管，为提高跟踪精度线性放大器还可以采用输出反馈控制。
本发明实施例中各单元的参考电平可根据实际应用选择，例如，可以使所述补偿电压输出单元参考电平为地电平，所述基本电压输出单元参考电平为所述补偿电压输出单元的输出电平；或者，
将所述基本电压输出单元参考电平为地电平，所述补偿电压输出单元参考电平为所述基本电压输出单元的输出电平。
本发明实施例中，线性放大器可以输出高精度、高带宽的信号，但其效率较低；与之相反，基本电压输出单元输出效率很高，但输出信号的带宽较低、精度差；本发明实施例将两者串联后输出，基本电压输出单元输出基本信号(高效低带宽低精度)，线性放大器输出补偿信号(低效高带宽高精度)，串联后输出高带宽、高精度的信号，且效率要大于只用线性放大器时的效率。
同时，本发明实施例中，线性放大器还与基本电流输出单元并联，基本电流输出单元也是一个高效低带宽低精度输出单元，用于输出基本电流(占最后输出电流的大部分)，从而可以减少线性放大器的输出电流，降低线性放大器输出功率，使得因线性放大器输出效率低而造成的功率损失减少，进一步提升了整个快速跟踪电源装置的效率。
实施例二
本发明实施例在基本实施例一的基础上提供了一种快速跟踪电源装置，参见图3，包括：
基本电压输出单元21，用于提供基本电压；
补偿电压输出单元22，用于提供补偿电压；
本发明实施例快速跟踪电源装置需要将输出的信号进行放大后输出，输出信号的电压分两部分，一部分由基本电压输出单元21提供，输出基本电压，这里的基本电压波形与需要输出的目标电压基本相似，但是精度并不高；为了得到高精度的输出电压，需要通过补偿电压输出单元输出补偿电压进行补偿。
具体的，基本电压输出单元21包括电平提供单元211以及电平切换单元212。其中，电平提供单元包括一个或多个隔离电源，并采用变压器耦合的方式进行输出；如图3所示，为采用一个隔离电源通过变压器耦合的方式进行多路输出(这里为5路)的示意图；在实际应用中，也可以采用多个隔离电源，并对每个隔离电源进行单路或多路输出，参见图4，为采用3个隔离电源进行输出的示意图，其中，最上面的隔离电源为单路输出，其余两个隔离电源都为两路输出的形式。
电平切换单元212包括多路由二级管(如D2、D4)、MOSFET(如M1、M2)、驱动器件(如DRV1、DRV2)组成的选择支路，每个支路都与电平提供单元的一路输出相连；例如，本发明实施例电平提供单元共有5路输出，则这里设置5组选择单元分别与这5路输出相连；其中，二极管用于防止不同电平直通，提供反向阻止的功能；MOSFET相当于一个开关管，用于通过控制信号选择是否输出与之相连的那一路电源信号，有多路时，根据控制信号进行多路切换，在实际应用中，需要根据信号的带宽选择开关速度能满足性能的MOSFET；驱动器件用于为MOSFET提供驱动，具体形式可以采用自举驱动器件或隔离驱动器件。
当需要输出某个电平时，控制信号通过驱动器件控制MOSFET导通，输出对应隔离电源的输出信号。参见图5，为本发明实施例电压输出信号波形示意图，其中，曲线10000为最终需要输出的电压，曲线10001为基本电压输出单元输出的电压，可以看到，通过电平切换电路选择相应的电平进行输出后，基本电压输出单元最后输出的基本电压为一阶梯状的波形曲线。
需要说明的是，上述电平切换单元的组成形式并不唯一，实际应用中也可以通过其他类似的功能电路或具有相应功能的集成器件来完成，例如MOSFET也可以用三极管等器件来代替，在此并不限定。
上述基本电压输出单元21通过切换电平的方法只能输出低精度的信号，此时，需要通过补偿电压输出单元来对基本电压输出单元的输出信号进行补偿。
具体的，补偿电压输出单元22包括基本电流输出单元221以及线性放大器222，基本电流输出单元221与线性放大器222并联后(图3中节点N1为并联节点)与基本电压输出单元串联。
其中，线性放大器222与基本电流输出单元221并联，用于对基本电压输出单元输出的基本电压进行补偿；基本电流输出单元221用于输出基本电流，线性放大器222同时也输出补偿电流对基本电流进行补偿。
本发明实施例中，线性放大器222的输出通过正向串联二极管D0后与基本电压输出单元21输出相连；二极管D0用于为基本电压输出单元21提供“零电平”，即当所需基本电压接近零电平时，提供负载电流通路。
线性放大器可以输出高带宽、高精度的信号(但效率较低)，其输入为模拟信号，如果接收的原始控制信号是个数字信号，需要进行数模(D/A)转换，将其转化为模拟信号，如图3所示，信号经D/A转换后输出给线性放大器；
参见图5A，线性放大器输出的补偿电压波形如曲线10002所示，通过对基本电压10001进行补偿，本发明实施例最终输出信号的波形如曲线10000所示。
基本电流输出单元包括多恒流源及多路选择支路，如图3所示，I1～I5为5个恒流源，每个恒流源都对应于一路选择电路，例如，恒流源I1对应的选择电路为二极管D11、MOSFETM2以及驱动器件DRV11；二极管D11的作用与电平切换单元中的二极管类似，用于防止不同电流源直通，提供反向阻止的功能；MOSFET相关于一个开关管，用于选择该路的恒流源是否进行输出；驱动器件DRV11的功能与电平切换电路中的驱动器件类似，用于对MOSFET进行驱动。
参见图3，本发明实施例中，提供了5个电流源及5路选择支路，需要说明的是，这5路并不代表分别与基本电压输出单元的某一路相对应。实际应用过程中，可以对5路电流源输出进行自由组合，输出需要的电流，例如，5路电流源分别可以输出1A、2A、3A、4A、5A；则可以只控制第1路输出，为1A，或者可以控制第2路、第4路输出，为2+4＝6A，或者控制5路都输出，为1+2+3+4+5＝15A。
参见图5B，基本电流输出单元的输出波形如曲线10011所示；曲线10012为线性放大器输出的补偿电流，最终输出的电流波形如曲线10010所示。
为了对上述各单元电路进行控制，本发明实施例还包括控制单元23，控制单元用于根据输入的参考信号来输出控制信号对基本电压输出电路中的电路选择电路及基本电流输出电路中的电流选择电路进行控制，为了叙述方便，下文统一称作用于不同单元(基本电压输出单元、基本电流输出单元、线性放大器)的控制信号为控制信号，而不区分第一/第二/第三控制信号。
这里的参考信号为经过包络检测器检测后的包络信号，该包络信号可以是模拟信号，或者为包络检测器进行数字化后的数字信号，在此并不限定。控制单元根据参考信号控制基本电压输出单元输出合适的电压；同时，也控制基本电流输出单元输出合适的电流。
例如，控制单元接收的参考信号为10mV，最终想要放大输出的信号为22V；此时，可以让基本电压输出单元里电平选择电路中的某个MOSFET导通，输出与这路选择单元对应的电平(假设为20V)；同时，由于负载特征已知，因此，需要输出的电流也已知(例如负载R＝3欧，则需要输出的负载电流为20/3＝6.6667A)，则可以采用与电平切换电路类似的方法选择一个与需要输出电流相近的恒流源进行输出(或多个组合后输出)；此外，为了得到需要的输出信号，还需要控制线性放大器对上述基本电压进行补偿，最终各单元的电压及电流输出波形如图5A、5B所示。
控制单元在对各个进行控制的过程中，还需要进行延时匹配，使得各个模块输出的电平及电流在同一时刻进行信号叠加，得到正确的输出信号。
参见图6，为本发明实施例图3对应的等效电路原理图，其中：
M21部分包括多个电压源以及一个切换开关，等效于图3中的基本电压输出单元21；
M22部分包括M221以及M222，等效于图3中的补偿电压输出单元22；
具体的，M22部分包括M221和M222，其中，M221部分包括多个电流源以及一个切换开关，等效于图3中的基本电流输出单元221；M222部分等效于图3中的线性放大器222。
在图6所示的电路中，线性放大器M222可以输出高带宽、高效率精度信号(由器件特性决定)，但输出效率较低；与之相反，由切换电路构成的基本电压输出单元M21及基本电流输出单元M221部分可以输出高效率的信号，但带宽及精度较低。本发明实施例通过将线性放大器M222与基本电压输出单元M21串联后进行输出，可以既兼顾了高带宽、高精度的需求，又不会使系统效率过低。
同时，在本发明实施例中，线性放大器M222还与基本电流输出单元M221并联，基本电流输出单元M221的作用在于提升整个装置的效率。线性放大器M222虽然可以输出高带宽、高精度信号，但其效率较低；而基本电压输出单元M21和基本电流输出单元M221正好相反，它们输出的信号带宽和精度没有线性放大器高，但是输出效率远高于线性放大器M222，通过基本电流输出单元M221提供基本电流(也即大部分的电流)，可以让线性放大器M222只提供小部分电流，使得线性放大器M222的功率在装置整体输出功率中的比重降低，从而提升整个装置的效率。
上述并联基本电流输出单元M211的作用具体可以用图7A、图7B来解释(M21、M221、M222部分简化为用一个电压源或电流源表示)，由于负载的参数在系统设计时是可以确定的，因此，本发明实施例中最终输出的电压及电流参数也是确定的，假设最终输出的电压为Vo，电流为Io；同时，假设基本电压输出单元M21的效率为ηm1，基本电流输出单元M221的效率为ηm2，线性放大器M222的效率为ηn，其中，ηm1、ηm2较大(可达90％以上)；而ηn较少(一般为40％以下)；
参见图7A，为有电流源与线性放大器进行并联的等效电路原理图，假设基本电压单元M21输出电压为V1，基本电流输出单元M221输出电流I1；则线性放大器M222输出电压为Vo-V1，线性放大器输出电流Io-I1；为了最终输出电压Vo，电流Io，整个装置需要输入功率为：
Pin_1＝V1*Io/ηm1+(Vo-V1)*(Io-I1)/ηn+(Vo-V1)*I1/ηm2    (S1)
参见图7B，为没有电流源与线性放大器进行并联的等效电路原理图，假设基本M21输出电压为V1，线性放大器M222输出电压为Vo-V1，为了最终输出电压Vo，电流Io，整个装置需要输入功率为：
Pin_2＝(V1*Io)/ηm1+(Vo-V1)*Io/ηn    (S2)
将S2式进行变形，加上再减去(Vo-V1)*I1/ηn，得
Pin_2＝V1*Io/ηm1+(Vo-V1)*(Io-I1)/ηn+(Vo-V1)*I1/ηn    (S3)
比较S1和S3式可知，这两个多项式前两项相同，只有最后一项不同；观察最后一项多项式可知，两者分子都相同，分母ηm2比较大(如80％-90％)，ηn比较小(如＜40％)，因此：
(Vo-V1)*I1/ηm2＜(Vo-V1)*I1/ηn；
使得最终装置功率输入Pin_1＜Pin_2，即输出同样的功率时，并联有电流源的装置总输入功率要小于没有并联电流源的装置；可以看到，本发明实施例进一步提升了整个装置的效率。
综上所述，本发明实施例通过对基本电压输出单元、基本电流输出单元以及线性放大器进行串并联结构组合输出，并充分利用了各自特点(如线性放大器的高带宽、高精度；基本电压输出单元和基本电流输出单元的高效率)，输出高带宽、高精度、高效率的信号，更好地满足了快速跟踪电源的应用需求。
实施例三
本发明实施例在实施例二的基础上进行了一些调整，在实施例二中，如图3所示，补偿电压输出单元22参考电平为地电平，其输出作为基本电压输出单元21的参考电平，补偿电压输出单元22通过串联基本电压输出单元21后与负载相连。
参见图8，为本发明实施例的原理示意图中，基本电压输出单元21以及补偿电压输出单元22的具体实现方式可以参考实施例二中的实现方式，在此不再赘述。在本发明实施例中，基本电压输出单元21的参考电平为地电平，其输出作为补偿电压输出单元22的参考电平，基本电压输出单元21通过串联补偿电压输出单元22后与负载相连。
此外，在本发明另一实施例中，线性放大器的控制信号输入也可以不经控制单元处理后输入，而是直接与参考信号相连，参见图9，为本发明另一实施例线性放大器的控制信号不经过控制单元，而直接由参考信号通过延时匹配后输出；如果参考信号是数字信号，而还需要经过D/A变换转化成模拟信号后输入给线性放大器。
实施例四
本发明实施例提供了一种快速跟踪电源装置控制方法，本发明基于图2A所示的快速跟踪电源装置，该装置具体实现形式可以参考实施例二及实施例三中的相关实施例，在此不再赘述，参见图10，本发明实施例快速跟踪电源装置控制方法包括如下步骤：
S401、根据参考信号控制所述电平切换单元对所述电平提供单元中提供的电平输出进行切换选择，输出基本电压；
S402、根据所述参考信号控制所述电流切换单元对所述电流提供单元中提供的电流进行切换选择，输出基本电流；
S403、根据所述参考信号控制所述线性放大器输出补偿电压，根据负载电流及所述基本电流决定所述线性放大器输出的补偿电流；所述补偿电压用于对所述基本电压进行补偿；所述补偿电流用于对所述基本电流进行补偿。
这里的参考信号为包络检测器输出后的信号，一般较小，如几毫伏，需要通过快速跟踪电路对其进行跟踪放大，放大后信号为几伏到几十伏。采用本发明实施例快速跟踪电源装置在进行放大输出时，信号的电压及电流都由基本电压/电流以及补偿电压/电流两部分组成；当需要输出一定的电压/电流时，例如，参考电压为10mV，根据系统参数要求以及负载特征，经快速跟踪电源放大后需要输出的信号为22V，6.6667A，则可以通过电平切换单元对电平提供单元进行选择控制，输出一个基本电压，如输出20V；同理，通过电流切换单元对电流源提供单元进行选择控制，输出一个基本电流，如输出6A；此时的电压/电流(20V/6A)与最后需要输出的电压/电流(22V/6.6667A)还有一定的误差，该误差通过线性放大器输出补偿电压/电流来进行补偿。
需要说明的是，上述三个步骤的执行顺序并不严格要求，但最后输出时，快速跟踪电源的各单元需要在同一时刻将各自的信号进行输出；在实际应用中一般高带宽信号难以做到通过参考信号直接控制各单元同时输出，因此，还需要进行延时匹配来使得各单元输出信号在时间上相对应。
本发明实施例中，线性放大器可以输出高带宽、高精度的信号，但其效率较低；与之相反，基本电压输出单元输出效率很高，但跟踪带宽及跟踪精度较低；本发明实施例将两者串联后输出，基本电压输出单元输出基本信号(高效低带宽、低精度)，线性放大器输出补偿信号(低效高带宽、高精度)，串联后输出高带宽、高精度的信号，且效率要大于只用线性放大器时的效率。
同时，本发明实施例中，线性放大器还与基本电流输出单元并联，基本电流输出单元也是一个高效低带宽、低精度输出单元，用于输出基本电流(占负载电流的大部分)，从而可以减少线性放大器的输出电流，降低线性放大器输出功率，使得因线性放大器输出效率低而造成的功率损失减少，进一步提升了整个快速跟踪电源装置的效率。
实施例五
本发明实施例提供了一种通信设备，参见图11，包括：
射频放大单元52，用于对所述接收的射频信号进行射频放大；
发射处理单元53，用于对所述射频放大单元放大后的射频信号进行发射处理；
所述射频放大单元52包括：
包络检测器521，用于对接收的射频信号包络进行检测，获取包络信号；
快速跟踪电源522，用于接收所述包络检测器输出的所述包络信号，并对所述包络信号进行放大；所述快速跟踪电源采用所述实施例一中的快速跟踪电源装置，其具体实现及控制方法可以参考实施例二、实施例三及实施例四中的相关实施例，在此不再赘述。
驱动放大器523，用于对接收的射频信号进行驱动放大；
射频功率放大器524，用于接收所述快速跟踪电源放大后的包络信号以及所述驱动放大器单元输出的放大信号，对所述射频信号进行放大。
可以将本发明实施例中的驱动放大器看成是整个射频放大单元52的其中一级放大电路，将射频功率放大器看成是另一级放大电路。
本发明实施例还包括：信号处理单元51，用于向所述射频放大单元提供射频信号。
所述通信设备可以为基站或其他需要用到射频放大器的通信设备。
本发明实施例中，快速跟踪电源中的线性放大器可以输出高带宽的信号，但其效率较低；与之相反，基本电压输出单元输出效率很高，但输出信号的带宽较低；本发明实施例将两者串联后输出，基本电压输出单元输出基本信号(高效低带宽、低精度)，线性放大器输出补偿信号(低效高带宽、高精度)，串联后输出高带宽的信号，且效率要大于只用线性放大器时的效率。
同时，本发明实施例中，线性放大器还与基本电流输出单元并联，基本电流输出单元也是一个高效低带宽、低精度输出单元，用于输出基本电流(占最后输出负载电流的大部分)，从而可以减少线性放大器的输出电流，降低线性放大器输出功率，使得因线性放大器输出效率低而造成的功率损失减少，进一步提升了整个快速跟踪电源装置的效率。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种快速跟踪电源装置，其特征在于，包括：
基本电压输出单元，包括电平提供单元，用于提供一个或多个电平输出；电平切换单元，用于根据接收到的第一控制信号对所述电平提供单元中的电平输出进行切换选择，输出基本电压；
补偿电压输出单元，包括基本电流输出单元，线性放大器；
所述线性放大器与所述基本电流输出单元并联后与所述基本电压输出单元串联；
所述基本电流输出单元包括电流源提供单元，用于提供一个或多个恒流源；电流切换单元，用于根据接收到的第二控制信号对所述电流源提供单元中的恒流源进行切换选择，输出基本电流；
所述线性放大器，用于输出补偿电流，并根据第三控制信号输出补偿电压；所述补偿电流用于对所述基本电流进行补偿，所述补偿电压用于对所述基本电压进行补偿。
2.如权利要求1所述的快速跟踪电源装置，其特征在于，还包括：
控制单元，用于根据参考信号向所述基本电压输出单元输出所述第一控制信号、向所述补偿电压输出单元输出所述第二控制信号以及向所述线性放大器输出第三控制信号；
或者，
所述控制单元用于根据参考信号向所述基本电压输出单元输出所述第一控制信号、向所述补偿电压输出单元输出所述第二控制信号。
3.如权利要求1所述的快速跟踪电源装置，其特征在于：
所述线性放大器还用于，根据所述基本电流与最终需要输出的负载电流差值输出所述补偿电流。
4.如权利要求1所述的快速跟踪电源装置，其特征在于：
所述电平提供单元包括一个或多个隔离电源，每个所述隔离电源输出一路或多路电平；
所述电平切换单元包括一路或多路电平选择支路，每路所述电平选择支路与所述隔离电源输出的电平对应，所述电平选择支路包括开关器件，用于切换选择所述隔离电源输出的一路或多路电平，输出基本电压。
5.如权利要求1所述的快速跟踪电源装置，其特征在于：
所述电流切换单元包括一路或多路电流选择支路，每路所述电流选择支路包括开关器件，用于切换选择所述电流源提供单元中的一个恒流源作为所述基本电流输出单元的输出；
通过一路或多路所述电流选择支路的切换选择，输出基本电流。
6.如权利要求2所述的快速跟踪电源装置，其特征在于，所述控制单元还用于：
对所述第一控制信号、所述第二控制信号以及所述第三控制信号进行延时匹配。
7.如权利要求2所述的快速跟踪电源装置，其特征在于：
所述补偿电压输出单元参考电平为地电平，所述基本电压输出单元参考电平为所述补偿电压输出单元的输出电平；
或者，
所述基本电压输出单元参考电平为地电平，所述补偿电压输出单元参考电平为所述基本电压输出单元的输出电平。
8.一种快速跟踪电源控制方法，其特征在于，用于对权利要求1-7任一所述的快速跟踪电源装置进行控制，包括如下步骤：
根据参考信号控制所述电平切换单元对所述电平提供单元中提供的电平输出进行切换选择，输出基本电压；
根据所述参考信号控制所述电流切换单元对所述电流提供单元中提供的电流进行切换选择，输出基本电流；
根据所述参考信号控制所述线性放大器输出补偿电压，根据负载电流及所述基本电流决定所述线性放大器输出的补偿电流；所述补偿电压用于对所述基本电压进行补偿；所述补偿电流用于对所述基本电流进行补偿。
9.如权利要求8所述的快速跟踪电源控制方法，其特征在于，还包括：
对所述第一控制信号、所述第二控制信号以及所述第三控制信号进行延时匹配。
10.一种通信设备，其特征在于，包括：
射频放大单元，用于对所述接收的射频信号进行射频放大；
发射处理单元，用于对所述射频放大单元放大后的射频信号进行处理；
其中，所述射频放大单元包括：
包络检测器，用于对射频信号包络进行检测，获取包络信号；
如权利要求1-7任一所述的快速跟踪电源装置，用于接收所述包络检测器输出的所述包络信号，并对所述包络信号进行放大；
驱动放大器，用于对接收的射频信号进行信号放大；
射频功率放大器，用于接收所述快速跟踪电源放大后的包络信号以及所述驱动放大器单元输出的放大信号，对所述射频信号进行放大。
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