应用于3G手机射频功率放大器的混合型电源调制

摘要

射频功放（Radio Frequency Power Amplifier，RF PA）是当今手机甚至移动设备功耗最大的器件。随着3G、4G时代的到来，手机和移动设备对待机时间要求越来越长，功能越来越复杂，因此也越来越费电，所以对RF PA的性能要求也便越来越高。极地坐标发射器电源调制方法可以使高效的非线性RF PA应用于手机中，而其线性度并不会影响工作性能，是一种有效解决功耗高的方法。
　　本文研究并优化极地坐标发射器的幅度调制方法，采用class-AB线性放大器和DC-DC开关放大器混合结构，并在其基础上将DC-DC设计为数字控制，并且数字DC-DC可以单独作为一种工作状态用于低频率输入信号，以此优化功放电源管理效率。模拟电路部分设计一个宽带宽低阻抗的class-AB；片上前馈带通滤波器用于拓宽带宽，而没有对开关频率有更高的要求；由可编程延时单元构成的振荡器可以根据数字控制部分调节振荡频率。
　　数字电路部分，采用二阶Σ-Δ DPWM数字化方案，4-bit的core DPWM可以获得10-bit的分辨率，从而提高了数字系统中功耗最大的core DPWM模块的效率。在单独工作时，数字DC-DC部分不仅可以达到10 MHz开关频率且具有可移植可编程的数字化特性，因此能根据手机不同的工作模式动态调整开关频率，从而提高效率。与模拟部分一同协作成极地坐标发射器模式时，系统仿真也能得到较好的性能。
　　本题完成晶体管级前馈带通滤波器、振荡器等；RTL级数字DC-DC各个模块。系统设计带宽达到100 MHz GBW，可以良好的跟随10 MHz正弦波输入；数字DC-DC开关频率可调节，满足对系统不同模式下的调节。

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图表清单

缩略词

1第一章 绪论

1.1 课题背景与研究内容

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的组织结构

2第二章 用于射频功放的混合型电源调制的关键技术与基础

2.1 极地坐标发射器原理

2.2 混合模式的幅度调制

2.3 DC-DC数字化改进

3第三章 模拟线性放大器部分设计

3.1 电流环路和前馈带通滤波器设计

3.2 Class-AB设计

4第四章DC-DC数字化研究

4.1 二阶Σ-Δ PWM实现

4.2 多模控制

4.3 非线性ADC设计

5第五章 系统仿真与结果分析

5.1 系统框图性能分析

5.2 各模块实现与仿真

6第六章 总结与展望

参考文献

致谢

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