張良鈿 鮑景富 黃洪云 電子科技大學 電子工程學院 (四川成都 611731)

　　摘要：本文設計并實現了一種基于MASH結構控制的多級電源調制器，該調制器具有超過100KHz的跟蹤帶寬以及高于87%的調制效率。

　　關鍵字：包絡跟蹤;電源調制器;多階噪聲成型;功率放大器

　　射頻功率放大器被廣泛應用于各種無線通信發射機中，影響著整個系統的性能。隨著第三代移動通信系統的迅猛發展，對射頻功放的效率和線性度提出了更高的要求。包絡跟蹤功放技術(ET)能有效提高功放的效率，越來越受到人們的重視。在包絡跟蹤功放中，末級RF功放晶體管由固定電壓供電改為隨已調RF信號的包絡同步動態變化的電源供電，使得晶體管工作在臨界飽和的線性區，從而提高功放效率。

　　ET技術

　　包絡跟蹤功放的原理如圖1所示，可分為射頻路徑和包絡路徑。

　　射頻路徑是普通的線性功率放大器，雖然效率不高，但線性度很好，不對信號的幅值和相位產生失真。以B類線性功放為例，漏極效率可寫為：

　　其中，是B類功放理論上的最大效率，Vrf是功放輸出射頻信號的包絡，Vdd是功放漏極供電電壓。如果Vdd=Vrf，那么功放就能獲得理論上的最高效率。

　　包絡路徑能取樣輸入信號的包絡，并控制一個電源調制器，使輸出電壓隨信號包絡同步變化，即Vdd=Vrf近似成立。因此如何設計一個高效的電源調制器成為包絡跟蹤功放技術研究的一個重要課題。

　　本文提出了一種基于多階噪聲成型(MASH)結構控制的電源調制器，該調制器跟蹤帶寬超過100KHz，直流轉換效率高達87%，并具有很小的電源紋波。

　　MASH調制器

　　MASH通過將幾個低階的sigma-delta調制器級聯而成，前一級的量化誤差作為后一級的輸入，這樣通過誤差校正函數可以將前幾級的量化誤差抵消，調制器的最終輸出只保留最后一級的量化誤差，并將該誤差噪聲整型到高頻區，從而使得量化器的通帶信噪比大大提高。

　　一個典型的2階MASH調制器如圖2所示。其中X(z)為輸入信號， Y(z)為輸出信號，Eq1(z)和Eq2(z)分別為2個1-bit量化器的量化誤差。

　　一階sigma-delta調制器的傳輸函數為：