Un aparato de fuente de suministro de energía eléctrica para un amplificador de potencia de radiofrecuencias(RFPA),

caracterizado porque el aparato de fuente de suministro de energía comprende una fuente de tensión controladapor tensión lineal VCVS (100) y dos fuentes de suministro de corriente controlada por corriente conmutadas, CCCSs(101), en donde la fuente de suministro de tensión controlada por tensión, VCVS (100) está configurada para recibir unaseñal de radiofrecuencia, RF, y para el seguimiento de una señal de envolvente de la señal de RF y un extremo de salidade la VCVS está conectado al extremo de salida de las dos fuentes de suministro CCCSs en paralelo y el aparato defuente de suministro de energía comprende, además:

una primera unidad de muestreo (201), configurada para muestrear la corriente de salida de la VCVS (100) para obteneruna primera señal de muestreo;

una primera unidad de filtrado (401), configurada para filtrar la primera señal de muestreo obtenida por la primera unidadde muestreo en función de una primera banda de paso predefinida y para proporcionar a la salida la primera señal demuestreo filtrada a una primera CCCS (101), con lo que se controla la corriente de salida de la primera CCCS (101);una segunda unidad de muestreo (202), configurada para muestrear una suma de corriente de salida de la primeraCCCS (101) y de la VCVS (100) para obtener una segunda señal de muestreo yuna segunda unidad de filtrado (402), configurada para filtrar la segunda señal de muestreo en función de una segundabanda de paso predefinida y proporcionar a la salida la segunda señal de muestreo filtrada a la segunda CCCS (102),con lo que se controla una corriente de salida de la segunda CCCS (102);

en donde la primera banda de paso de la primera unidad de filtrado (401) es más alta que la segunda banda de paso dela segunda unidad de filtrado (402); una frecuencia de conmutación de la primera CCCS (101) es más alta que unafrecuencia de conmutación de la segunda CCCS (102).

Método de alimentación eléctrica, aparato y sistema para un amplificador de potencia de radiofrecuencias

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere al campo de la alimentación eléctrica y en particular, a un método de suministro de energía eléctrica, un aparato y un sistema para un amplificador de potencia de radiofrecuencias (RFPA) .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Las radiocomunicaciones tienden, en su desarrollo, a la tercera generación (3G) y la evolución a largo plazo (LTE) con las características de transmisión de datos a alta velocidad y gran capacidad. De este modo, la modulación de datos eficiente y las técnicas de codificación tales como modulación por desplazamiento de fase en cuadratura (QPSK) y modulación de amplitud en cuadratura (QAM) deben adoptarse para modular la amplitud y la fase de las portadoras de radiofrecuencias (RF) . Además, se realiza la superposición de múltiples portadoras. Después del procesamiento previo, las señales de RF suelen tener un alto máximo para la relación de potencia media (PAPR) . Por ejemplo, la PAPR de señales de RF de acceso múltiple por división de código de banda ancha (WCDMA) alcanza más de 6, 5 dB. Para las señales de RF con una alta PAPR, la eficiencia es baja si un amplificador RFPA se alimenta por una fuente de tensión constante.

La eficiencia se puede mejorar, en gran medida, si amplificador RFPA se alimenta por una fuente de suministro eléctrica de seguimiento de la señal de envolvente (ET) . El principio es: la extracción de una señal de envolvente a partir de una señal de RF y el ajuste de la tensión de salida de la fuente de suministro ET con la señal de envolvente, de modo que el amplificador RFPA funcione en un área casi-lineal próxima a un área saturada y la mejora de la eficiencia del amplificador RFPA, en gran medida, utilizando tecnologías de procesamiento de señal digital, tal como una pre-distorsión digital. El ancho de banda de una señal de envolvente suele ser superior a 1 MHz; por lo tanto, la fuente de suministro ET debe efectuar un seguimiento rápido de la señal de envolvente y se requiere una alta eficiencia de conversión.

La idea básica de una fuente de suministro ET anterior, para un amplificador RFPA, es dividir una fuente de suministro en una fuente de suministro lineal A y una fuente de suministro de conmutación B, que están conectadas en paralelo en los extremos de salida a la fuente de suministro para el amplificador RFPA. La fuente de suministro lineal A proporciona a la salida la potencia de la parte de alta frecuencia y la fuente de suministro de conmutación B proporciona, a la salida, la potencia de la parte de baja frecuencia. La fuente de suministro lineal A utiliza un bucle de tensión cerrado para el seguimiento de las señales de envolvente de alta frecuencia y es una fuente de tensión controlada por tensión (VCVS) . La fuente de suministro de conmutación B utiliza un bucle de corriente cerrado para detectar la corriente de salida de la fuente de suministro lineal A y ajustar la corriente de salida de la fuente de suministro de conmutación B de modo que la corriente de salida de la fuente de suministro lineal A sea lo más baja posible. La fuente de suministro de conmutación B es una fuente de corriente controlada por corriente CCCS.

El documento US 2005/064830 A1 da a conocer que un convertidor de corriente continua a corriente continua (DC-DC) que tiene una parte de modo de conmutación para acoplamiento entre una fuente de corriente continua DC y una carga, la parte del modo de conmutación proporciona una cantidad x de potencia de salida y además, tiene una parte de modo lineal acoplado en paralelo con la parte del modo de conmutación entre la fuente de corriente continua (DC) y la carga, proporcionando la parte de modo lineal una cantidad y de potencia de salida en donde x es preferentemente mayor que y y la relación de x a y se puede optimizar para limitaciones de aplicaciones particulares. En otro aspecto existe un transmisor (TX) de radiofrecuencias (RF) para acoplamiento a una antena, en donde el transmisor TX tiene una estructura polar que tiene un recorrido de modulación en amplitud (AM) acoplado a una fuente de suministro eléctrica de un amplificador de potencia (PA) y un recorrido de modulación en fase (PM) acoplado a una entrada del PA, en donde la fuente de suministro de energía eléctrica incluye la parte del modo de conmutación para acoplamiento entre una batería y el amplificador PA y la parte de modo lineal acoplada en paralelo con la parte del modo de conmutación entre la batería y el amplificador PA.

El documento US 2009/011728 da a conocer que un convertidor DCDC de corriente continua incluye una unidad divisora de señales que divide una señal de entrada en N componentes de señales; los N elementos del convertidor DCDC que procesan individualmente las N señales divididas y un sumador que añade salidas desde los elementos del convertidor DCDC plurales para generar señales de salida. Cada uno de los elementos del convertidor DCDC tiene una banda operativa más estrecha que una banda de frecuencia aplicable de la señal de entrada y selecciona un parámetro de diseño que permite la optimización de una eficiencia de conversión de los elementos del convertidor DCDC para cualquier banda de las bandas de frecuencia aplicables. Por ejemplo, el parámetro de un transistor PMOS y un transistor NMOS, que configuran un inversor está diseñado para optimizar la eficiencia en cualquiera de las bandas de frecuencia. La banda de frecuencias de la señal de entrada está dividida y cada una de las salidas divididas se aplica a un elemento del convertidor DCDC, que tiene una característica correspondiente de frecuencia y de alto rendimiento.

El documento WO 2005/096481 A1 da a conocer un sistema de fuente de suministro A que comprende una disposición en paralelo de una primera fuente de suministro en el modo conmutado (1) que tiene un primer ancho de banda del

sistema (LB 1) y una segunda fuente de suministro del modo conmutado (2) que tiene un segundo ancho de banda del sistema (LB 2) que cubre más altas frecuencias que el primer ancho de banda del sistema (LB 1) . La primera fuente de suministro del modo conmutado (1) está dimensionada para suministrar una primera potencia de salida máxima (P1m) , estando la segunda fuente de suministro del modo conmutado (2) dimensionada para suministrar una segunda potencia de salida máxima (P2m) que es más pequeña que la primera potencia de salida máxima (P1m) . Un circuito de control (3) varía una tensión de referencia (Vr) de la primera fuente de suministro del modo conmutado (1) y la segunda fuente de suministro del modo conmutado (2) para obtener una variación correspondiente de una tensión de salida (Vout) de la disposición en paralelo.

Si la eficiencia global se espera que sea bastante alta, la potencia de salida de la fuente de suministro lineal A debe ser lo más baja posible y la potencia de salida de la fuente de suministro de conmutación B debe ser lo más alta posible. El requisito previo es que el ancho de banda de la fuente de suministro de conmutación B sea suficientemente alto y que se puedan cubrir los espectros de potencia suficientes. Debido a las limitaciones de factores tales como componentes de potencia en el diseño real, existe una limitación determinada entre la potencia de salida, la frecuencia de conmutación y la eficiencia. Actualmente, no existe ninguna fuente de suministro de conmutación independiente que pueda cumplir las condiciones de alta potencia de salida, alto ancho de banda y alta eficiencia. Por lo tanto, la eficiencia global en la técnica anterior no es alta.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Formas de realización de la presente invención dan a conocer un método de suministro de energía eléctrica, un aparato y un sistema para un amplificador RFPA para mejorar la eficiencia de la fuente de suministro global de un sistema.

Un aparato de suministro de energía eléctrica para un amplificador de potencia de radiofrecuencias (RFPA) , caracterizado porque el aparato de suministro de energía eléctrica comprende una fuente de tensión controlada por tensión VCVS y dos fuentes de corriente controladas por corriente, CCCS, en donde la fuente de tensión controlada por tensión, VCVS, está configurada para recibir una señal de radiofrecuencia, RF, y para el seguimiento de una señal de envolvente de la señal de RF y un extremo de salida de la fuente VCVS está conectado a los extremos de salida... [Seguir leyendo]

1. Un aparato de fuente de suministro de energía eléctrica para un amplificador de potencia de radiofrecuencias (RFPA) , caracterizado porque el aparato de fuente de suministro de energía comprende una fuente de tensión controlada por tensión lineal VCVS (100) y dos fuentes de suministro de corriente controlada por corriente conmutadas, CCCSs (101) , en donde la fuente de suministro de tensión controlada por tensión, VCVS (100) está configurada para recibir una señal de radiofrecuencia, RF, y para el seguimiento de una señal de envolvente de la señal de RF y un extremo de salida de la VCVS está conectado al extremo de salida de las dos fuentes de suministro CCCSs en paralelo y el aparato de fuente de suministro de energía comprende, además:

una primera unidad de muestreo (201) , configurada para muestrear la corriente de salida de la VCVS (100) para obtener una primera señal de muestreo;

una primera unidad de filtrado (401) , configurada para filtrar la primera señal de muestreo obtenida por la primera unidad de muestreo en función de una primera banda de paso predefinida y para proporcionar a la salida la primera señal de muestreo filtrada a una primera CCCS (101) , con lo que se controla la corriente de salida de la primera CCCS (101) ;

una segunda unidad de muestreo (202) , configurada para muestrear una suma de corriente de salida de la primera CCCS (101) y de la VCVS (100) para obtener una segunda señal de muestreo y

una segunda unidad de filtrado (402) , configurada para filtrar la segunda señal de muestreo en función de una segunda banda de paso predefinida y proporcionar a la salida la segunda señal de muestreo filtrada a la segunda CCCS (102) , con lo que se controla una corriente de salida de la segunda CCCS (102) ;

en donde la primera banda de paso de la primera unidad de filtrado (401) es más alta que la segunda banda de paso de la segunda unidad de filtrado (402) ; una frecuencia de conmutación de la primera CCCS (101) es más alta que una frecuencia de conmutación de la segunda CCCS (102) .

2. El aparato según la reivindicación 1, en donde la primera CCCS comprende:

un módulo de control (910) , configurado para obtener una señal de diferencia efectuando la sustracción de una referencia predefinida desde la primera señal de muestreo filtrada por la primera unidad de filtrado y para generar una señal de pulsos compensando y modulando la señal de diferencia y

un módulo de potencia (810) , configurado para controlar la corriente de salida de la primera CCCS en función de la anchura de la señal de pulsos.

3. El aparato según la reivindicación 1, en donde la segunda CCCS comprende:

un módulo de control (920) , configurado para obtener una señal de diferencia efectuando la sustracción de una referencia predefinida desde la segunda señal de muestreo filtrada por la segunda unidad de filtrado y para generar una señal de pulsos compensando y modulando la señal de diferencia y

un módulo de potencia (820) configurado para controlar la corriente de salida de la segunda CCCS en función de la anchura de la señal de pulsos.

4. El aparato según la reivindicación 1, en donde la primera señal de muestreo es una señal de tensión o una señal de corriente.

5. Un método de fuente de suministro de energía eléctrica para un amplificador de potencia de radiofrecuencias (RFPA) , caracterizado porque un extremo de salida de una fuente de suministro de tensión controlada por tensión lineal (VCVS) que recibe una señal de radiofrecuencias (RF) y efectúa el seguimiento de la señal de envolvente de la señal de RF está conectada a los extremos de salida de dos fuentes de suministro de corriente controlada por corriente (CCCSs) conmutadas en paralelo, comprendiendo el método de la fuente de suministro de energía eléctrica:

el muestreo (S120) (S130) (S140) de la corriente de salida de la VCVS para obtener una primera señal de muestreo y el filtrado de la primera señal de muestreo en función de una primera banda de paso predefinida y proporcionando a la salida la primera señal de muestreo filtrada a una primera CCCS, con lo que se controla la corriente de salida de la primera CCCS, en donde el método de la fuente de suministro de energía eléctrica comprende, además:

el muestreo (S220) de una suma de corrientes de salida de la primera CCCS y de la VCVS para obtener una segunda señal de muestreo y

el filtrado (S230) de la segunda señal de muestreo en función de una segunda banda de paso predefinida y proporcionando a la salida (S240) la segunda señal de muestreo filtrada a una segunda CCCS, con lo que se controla (S240) una corriente de salida de la segunda CCCS,

en donde la primera banda de paso es más alta que la segunda banda de paso; una frecuencia de conmutación de la primera CCCS es más alta que una frecuencia de conmutación de la segunda CCCS.

6. El método según la reivindicación 5, en donde la n-ésima señal de muestreo es una señal de tensión o una señal de corriente.

Señal de envolvente

Fuente suministro

lineal A

Conexión a un RFPA

Fuente

suministro conmutación B

Fuente de tensión en un Fuente suministro de

alto ancho de banda

corriente en un bajoancho de banda

Conexión a un RFPA

Extremo de salida 301

Primera unidad filtrado

Primera unidad muestreo

Señal envolvente

Extremo de salida 301

Segundaunidad muestreo

N-ésima unidad muestreo Primera CCCS

Segundaunidad filtrado

Segunda CCCS

N-ésima unidad filtrado

N-ésima CCCS

Conexión a un RFPA

Primera unidad filtrado

Módulo de control 910

UnidadUnidad compensa_Primera unidad referencia ción y modulación muestreo

Módulo depotencia 810 Módulo de control 920Segunda unidad SegundaUnidad

muestreo unidad filtrado Unidad compensa

referencia ción y modulación

Módulo depotencia 820

Señal de envolvente

A FIG. 5B A FIG. 5B

DESDE DESDE

Tercera unidad

Tercera unidad Módulo de control 930

filtrado

muestreo

UnidadUnidad compensa_referencia ción y modulación

Módulo depotencia 830

Cuarta unidad CuartaMódulo de control 940muestreo unidad filtrado

UnidadUnidad compensareferencia ción y modulación

Módulo de potencia 840

Conexión a un RFPA

Extremo de salida 301

Conexión a un RFPA

Extremo de salida 301

Unidad muestreo

Señal envolvente

Extremo de salida 301

Conexión a un RFPA

Primera unidad filtrado

Primera CCCS

Segunda unidad filtrado

Segunda CCCS

N-ésima unidad filtrado

N-ésima CCCS

Una VCVS recibe una señal RF y efectúa el seguimiento de la señal de envolvente de la señal RF

Muestrear la corriente de salida de la VCVS para obtener una primera señal de muestreo

Realizar el primer filtrado de la primera señal de muestreo obtenida en la etapa S120 en función de una primera banda de paso preestablecida

Proporcionar la primera señal de muestreo después del primer filtrado a una primera CCCS para controlar la corriente de salida de la primera CCCS

Muestrear la suma de las corrientes de salida de la VCVS y de la primera CCCS para obtener una segunda señal de muestreo

Realizar el segundo filtrado de la segunda señal demuestreo obtenida en la etapa S150 en función de una segunda banda de paso preestablecida

Proporcionar la segunda señal de muestreo después del segundo filtrado a una segunda CCCS para controlar lacorriente de salida de la segunda CCCS Una VCVS recibe una señal RF y efectúa el seguimiento de la señal de envolvente de la señal RF

Muestrear la suma de las corrientes de salida de la VCVS y de las primeras (n-1) CCCSs para obtener una n-ésima señal de muestreo

Realizar el n-ésimo filtrado de la n-ésima señal de muestreo obtenida en la etapa S220 en función deuna n-ésima banda de paso preestablecida

Proporcionar la n-ésima señal de muestreo después del n-ésimo filtrado a una n-ésima CCCS para controlar la corriente de salida de la n-ésima CCCS

Una VCVS recibe una señal RF y efectúa el seguimiento de la señal de envolvente de la señal RF

Muestrear la corriente de salida de la VCVS para obtener una señal de muestreo

Realizar el primer filtrado de la señal de muestreoobtenida en la etapa S320 en función de una primera banda de paso preestablecida

Proporcionar la señal de muestreo después del primer filtrado a una primera CCCS para controlar la corriente de salida de la primera CCCS

Realizar el segundo filtrado de la señal de muestreo obtenida en la etapa S320 en función de una segundabanda de paso preestablecida

Proporcionar la señal de muestreo después del segundo filtrado a una segunda CCCS para controlar lacorriente de salida de la segunda CCCS