專利名稱：供電裝置、信號輸出設(shè)備和供電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及 一種供電裝置，用于向輸出裝置提供電源電壓； 一種 信號輸出設(shè)備，用于輸出信號；以及一種供電方法，用于提供電源電壓。
背景技術(shù)：
常規(guī)的向放大器或信號生成器提供電源電壓的供電裝置是已知的。 被提供來自供電裝置的電源電壓的放大器或信號生成器是供電裝置的負(fù) 載，在這個意義上，放大器或信號生成器稱為負(fù)載裝置。放大器或信號 生成器輸出信號，在這個意義上，它們也是輸出裝置。負(fù)載裝置中的損耗與向該負(fù)載裝置提供的電源電壓與從該負(fù)載裝置 輸出的信號電壓之間的差成比例。有鑒于此，已提出了一種根據(jù)信號電 壓控制電源電壓來減少損耗的技術(shù)。例如，日本特開第2001-69241號公 報披露了一種發(fā)出振鈴信號的振鈴信號發(fā)送裝置。該振鈴信號發(fā)送裝置 中包括的供電裝置沿與振鈴信號的振幅同步的曲線，改變向放大振鈴信 號的放大器電路提供的電源電壓，來減少放大器電路中的損耗。然而，例如在通信設(shè)備等中，負(fù)載裝置輸出的信號的頻率很高。因 此可以預(yù)知，如果將所提出的常規(guī)技術(shù)直接應(yīng)用到內(nèi)部電源，那么在將 電源電壓與信號同步方面將產(chǎn)生困難，并且認(rèn)為不能獲得適當(dāng)?shù)臏p少損 耗的效果。發(fā)明內(nèi)容考慮以上情況作出了本發(fā)明，本發(fā)明具有以下目標(biāo)提供一種即使 在向輸出高頻信號的輸出裝置提供電力的情況下也能夠適當(dāng)?shù)販p少損耗 的供電裝置； 一種適當(dāng)?shù)販p少損耗的信號'^出設(shè)備；以及一種能夠適當(dāng) 地減少損耗的供電方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)的供電裝置包括供電部，其用于向被 提供電源電壓并輸出輸出信號的輸出裝置提供電源電壓；以及電壓控制 部，其用于控制供電部，使電源電壓遵循來自輸出裝置的輸出信號的包 絡(luò)線。在根據(jù)本發(fā)明的供電裝置中，電源電壓遵循來自輸出裝置的輸出信 號的包絡(luò)線。與該遵循的程度對應(yīng)，減少了電源電壓與輸出信號之間的 電壓差，因此減少了損耗。此外，在通信設(shè)備等中，即使輸出信號是高 頻信號，輸出信號的包絡(luò)線的頻率也足夠低，電源電壓可以遵循包絡(luò)線， 因此獲得了適當(dāng)?shù)膿p耗減少效果。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的供電裝置具有如下形式"其中輸出裝置接收 輸入信號并輸出強(qiáng)度根據(jù)輸入信號的信號強(qiáng)度的輸出信號，以及其中電壓控制部根據(jù)輸出裝置接收的輸入信號，控制電源電壓，因 此使電源電壓遵循輸出信號的包絡(luò)線"。例如，在輸出裝置為諸如輸出強(qiáng)度根據(jù)輸入信號的信號強(qiáng)度的輸出 信號的放大器的情況下，可以從輸入信號預(yù)知輸出信號，因此，可以根 據(jù)輸入信號獲得輸出信號的包絡(luò)線。使電源電壓遵循根據(jù)輸入信號獲得 的包絡(luò)線。以此方式，與使電源電壓直接遵循輸出信號的包絡(luò)線的情況 相比較，產(chǎn)生了時間裕量，因此提高了遵循性能并提高了損耗減少的效 果。并且優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的供電裝置具有如下形式"其中供電部包括恒定電壓生成部，其用于生成恒定電壓；以及斷續(xù)部，其用于接收脈沖信號，并根據(jù)脈沖信號的開關(guān)狀態(tài)對恒定 電壓生成部生成的恒定電壓進(jìn)行開關(guān)，以將恒定電壓轉(zhuǎn)換為電源電壓， 以及其中電壓控制部生成開/關(guān)率根據(jù)輸出信號的包絡(luò)線而變化的脈沖 信號，并將具有該開/關(guān)率的脈沖信號輸入到供電部中的斷續(xù)部"。在該優(yōu)選形式中的供電裝置中，脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制或脈沖頻率調(diào)制(PFM)控制對電源電壓進(jìn)行控制。因此，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的高精度電壓控制，結(jié)果，使得電源電壓對包絡(luò)線的遵循更適當(dāng)，并提高了損 耗減少的效果。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)的信號輸出設(shè)備包括信號輸出部，其 被提供電源電壓并輸出輸出信號；供電部，其用于向信號輸出部提供電 源電壓；以及電壓控制部，其用于控制供電部使電源電壓遵循來自信號 輸出部的輸出信號的包絡(luò)線。在根據(jù)本發(fā)明的信號輸出設(shè)備中，電源電壓遵循來自信號輸出部的 輸出信號的包絡(luò)線，因此，減少了電源電壓與輸出信號之間的電壓差， 因此如上所述減少了損耗。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的信號輸出設(shè)備具有如下形式"其中信號輸出 部接收輸入信號，并輸出強(qiáng)度根據(jù)輸入信號的信號強(qiáng)度而變化的輸出信 號，以及其中電壓控制部根據(jù)信號輸出部接收的輸入信號，控制電源電壓， 因此使電源電壓遵循輸出信號的包絡(luò)線"。使電源電壓遵循根據(jù)輸入信號獲得的包絡(luò)線。以此方式，與使電源 電壓直接遵循輸出信號的包絡(luò)線的情況相比較，產(chǎn)生了時間裕量，因此 提高了遵循性能并提高了損耗減少的效果。并且優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的信號輸出設(shè)備具有如下形式"其中供電 部包括恒定電壓生成部，其用于生成恒定電壓；以及斷續(xù)部，其用于接收脈沖信號，并根據(jù)脈沖信號的開關(guān)狀態(tài)對恒定 電壓生成部生成的恒定電壓進(jìn)行開關(guān)，以將恒定電壓轉(zhuǎn)換為電源電壓， 以及其中電壓控制部生成開/關(guān)率隨輸出信號的包絡(luò)線改變的脈沖信號， 并將具有該幵/關(guān)率的脈沖信號輸入到供電部中的斷續(xù)部"。在該優(yōu)選形式中的信號輸出設(shè)備中，PWM控制或PFM控制對電源 電壓進(jìn)行控制。因此實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的高度精確的電壓控制。結(jié)果，使得電 源電壓對包絡(luò)線的遵循更適當(dāng)，并且提高了損耗減少效果。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)的供電方法包括以下步驟包絡(luò)線獲得步驟，其用于直接或間接地獲得輸出裝置的包絡(luò)線，該輸出裝置被提供電源電壓并輸出輸出信號；以及供電步驟，其用于向輸出裝置提供遵循包絡(luò)線獲得步驟中獲得的包絡(luò)線的電源電壓。根據(jù)本發(fā)明的供電方法，電源電壓遵循來自輸出裝置的輸出信號的 包絡(luò)線，因此，減少了電源電壓與輸出信號之間的電壓差，因此如上所 述減少了損耗。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的供電方法具有如下形式"其中輸出裝置接收 輸入信號并輸出強(qiáng)度隨輸入信號的信號強(qiáng)度變化的輸出信號，以及其中包絡(luò)線獲得步驟是通過獲得輸出裝置接收的輸入信號的包絡(luò)線 來間接獲得輸出信號的包絡(luò)線的步驟"。例如，在例如輸出強(qiáng)度根據(jù)輸入信號的信號強(qiáng)度改變的輸出信號的 放大器的輸出裝置的情況下，可以從輸入信號預(yù)知輸出信號，因此，可 以根據(jù)輸入信號獲得輸出信號的包絡(luò)線。使電源電壓遵循根據(jù)輸入信號 獲得的包絡(luò)線。以此方式，與使電源電壓直接遵循輸出信號的包絡(luò)線相 比較，產(chǎn)生了時間裕量，因此提高了遵循性能并提高了損耗減少的效果。因此，根據(jù)本發(fā)明，可適當(dāng)?shù)販p少損耗。


圖1是表示與本發(fā)明的信號輸出設(shè)備的實(shí)施方式對應(yīng)的通信設(shè)備的圖；以及圖2是通信信號和電源電壓的圖。
具體實(shí)施方式
參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1是示出了與根據(jù)本發(fā)明的信號輸出設(shè)備的實(shí)施方式對應(yīng)的通信 設(shè)備的圖。圖1概述了用作便攜式電話系統(tǒng)中的基站的通信設(shè)備100。通信設(shè) 備100具有發(fā)送信號生成器10，該發(fā)送信號生成器10被輸入有表示將 被發(fā)送的數(shù)據(jù)的內(nèi)容的數(shù)字發(fā)送數(shù)據(jù)，并生成表示將被發(fā)送的數(shù)據(jù)的內(nèi)容的模擬發(fā)送信號；放大器20，用于放大所述發(fā)送信號并輸出放大后的 通信信號；天線30，該天線30被輸入所述通信信號，并發(fā)射電波；恒定 電壓電源50;電壓轉(zhuǎn)換器40，用于通過所謂PWM對恒定電壓電源50 的電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并向放大器20提供轉(zhuǎn)換的電壓；低通濾波器60; AD 轉(zhuǎn)換器70和脈沖生成電路80。這里，放大器20與根據(jù)本發(fā)明的輸出裝置的實(shí)施例和根據(jù)本發(fā)明的 信號輸出部的實(shí)施例對應(yīng)。恒定電壓電源50與根據(jù)本發(fā)明的恒定電壓生 成部的實(shí)施例對應(yīng)。電壓轉(zhuǎn)換器40與根據(jù)本發(fā)明的斷續(xù)部(chopper section)的實(shí)施例對應(yīng)。恒定電壓電源50和電壓轉(zhuǎn)換器40構(gòu)成了根據(jù)本 發(fā)明的供電部的實(shí)施例。低通濾波器60、 AD轉(zhuǎn)換器70和脈沖生成電路 80構(gòu)成了根據(jù)本發(fā)明的電壓控制部的實(shí)施例。進(jìn)一步，恒定電壓電源50、 電壓轉(zhuǎn)換器40、低通濾波器60、 AD轉(zhuǎn)換器70以及脈沖生成電路80構(gòu) 成了根據(jù)本發(fā)明的供電裝置的實(shí)施方式。為了方便描述，圖1中示出的放大器20和電壓轉(zhuǎn)換器40的電路配 置不表示放大器20和電壓轉(zhuǎn)換器40的實(shí)際配置，而是表示極度簡化的 原理等價電路的配置。在常規(guī)通信設(shè)備中，向放大器20提供額定電壓。然而，向放大器 20提供的提供電壓與從放大器20輸出的通信信號的電壓之間的差是放大 器20中的損耗。因此，在本發(fā)明中的通信設(shè)備100中，為了減少功率損 耗的目的，并入了通過使提供給放大器20的電壓遵循從放大器20輸出 的通信信號，將向放大器20提供的電壓設(shè)定為微高于該通信信號的電壓 的提供電壓的機(jī)制。然而，在通信設(shè)備100中，沒有使用放大器20的輸 出本身，而是使用輸入到放大器20的發(fā)送信號，來使提供的電壓遵循該 輸出，從而獲得用于遵循來自放大器20的輸出的時間裕量。在本實(shí)施方 式中，發(fā)送信號和通信信號的基頻大約是2GHz，根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)的內(nèi)容， 包絡(luò)線大約在20 MHz改變。然而，很難調(diào)整2 GHz的提供的電壓，因 此，提供了用于使提供電壓遵循通信信號的包絡(luò)線的機(jī)制。以下描述該 機(jī)制；將發(fā)送信號生成器10生成的發(fā)送信號輸入到放大器20，并且輸入到低通濾波器60。將幾十MHz的濾波器用作低通濾波器60。通過低通 濾波器60提取發(fā)送信號的包絡(luò)線。由2GHz的AD轉(zhuǎn)換器70對提取的 包絡(luò)線進(jìn)行釆樣，將采樣信號發(fā)送到脈沖生成電路80。脈沖生成電路80 是用于通過PWM控制生成用于對電源電壓進(jìn)行控制的脈沖信號以及向 電壓轉(zhuǎn)換器40輸入脈沖信號的電路。該電路通過2 GHz的基頻的開關(guān)控 制，生成恒定頻率的脈沖信號。即，定義一套預(yù)定數(shù)目的基本脈沖；將 該套基本脈沖之前的區(qū)域假定為"開"，而將該套基本脈沖之后的區(qū)域假 定為"關(guān)"；然后將"開"與"關(guān)"之間的邊界的位置調(diào)整為AD轉(zhuǎn)換器 70采樣的包絡(luò)線的位置，由此調(diào)整脈沖信號的脈沖寬度。由于脈沖信號 的頻率恒定，因此通過調(diào)整上述脈沖寬度，對脈沖信號的占空比(即， 開/關(guān)率)進(jìn)行調(diào)整。因?yàn)橹婪糯笃?0的放大特征，所以如果知道向放 大器20輸入的發(fā)送信號的包絡(luò)線的大小，則可以獲得從放大器20輸出 的通信信號的包絡(luò)線的大小。并且，可以提前確定脈沖信號的占空比， 從而電源電壓微高于通信信號的包絡(luò)線。在脈沖生成電路80中，根據(jù)上 述已知關(guān)系，在相關(guān)表中提前設(shè)定針對從AD轉(zhuǎn)換器70獲得的包絡(luò)線的 大小的脈沖寬度；通過使用相關(guān)表，根據(jù)發(fā)送信號的包絡(luò)線，高速獲得 脈沖信號的脈沖寬度，生成具有這樣確定出的脈沖寬度的脈沖信號。向 電壓轉(zhuǎn)換器40輸入以此方式生成的脈沖信號。在電壓轉(zhuǎn)換器40中，兩個半導(dǎo)體開關(guān)41和42根據(jù)處于彼此反相關(guān) 系的脈沖信號，進(jìn)行開關(guān)操作。恒定電壓電源50連接到電壓轉(zhuǎn)換器40。 恒定電壓電源50是被設(shè)計為穩(wěn)定輸出電壓的電源。從恒定電壓電源50 向電壓轉(zhuǎn)換器40提供穩(wěn)定電壓。通過半導(dǎo)體開關(guān)41和42的開關(guān)操作， 將該穩(wěn)定電壓轉(zhuǎn)換為根據(jù)脈沖信號的占空比的電壓，并從電壓轉(zhuǎn)換器40 輸出轉(zhuǎn)換的電壓。在進(jìn)行這樣的開關(guān)操作的電路中， 一般進(jìn)行輸出的反 饋控制，以穩(wěn)定輸出。然而，在本實(shí)施方式中，因?yàn)橄螂妷恨D(zhuǎn)換器40提 供的電壓是來自恒定電壓電源50的穩(wěn)定電壓，所以省略了反饋。結(jié)果， 來自電壓轉(zhuǎn)換器40的輸出可以高速遵循從放大器20輸出的通信信號的 包絡(luò)線。因此，向放大器20提供通過遵循通信信號包絡(luò)線而改變的電壓，作為電源電壓。放大器20根據(jù)如上所述的電源電壓改變對發(fā)送信號進(jìn)行放大，以輸出通信信號。圖2是通信信號和電源電壓的圖。 該圖的橫坐標(biāo)表示時間，縱坐標(biāo)表示電壓。在該圖中，示出了通信信號201，通信信號201中的細(xì)微振動(finely vibration)與2 GHz的基頻對應(yīng)。連接通信信號201中的細(xì)微振動的峰的 線是通信信號201的包絡(luò)線，如上所述大體上以大約20 MHz的周期改變。在該圖中，在通信信號201上方還示出了電源電壓202?？梢岳斫?的是，該電源電壓202遵循通信信號201的包絡(luò)線，并且微高于包絡(luò)線 的電壓。盡可能多地減少該電源電壓202，留下用于圖1中示出的放大器 20的操作的最小必要裕量。向放大器20提供該電源電壓202，以大量減 少放大器20中的損耗和通信設(shè)備100中的損耗。雖然已描述了根據(jù)本發(fā)明的通過PWM控制對電壓進(jìn)行控制的電壓 控制部的實(shí)施例，但是可將根據(jù)本發(fā)明的電壓控制部設(shè)置為通過PFM控 制對電壓進(jìn)行控制，或者通過不使用脈沖信號的控制方法對電壓進(jìn)行控 制。并且，雖然已描述了根據(jù)本發(fā)明的根據(jù)放大器的輸入信號對電源電 壓進(jìn)行控制，以使電源電壓遵循輸出信號的電壓控制部的實(shí)施例，但是 可將根據(jù)本發(fā)明的電壓控制部設(shè)置為直接使用來自輸出裝置的輸出信號 本身來使電源電壓遵循該輸出信號。并且，雖然已描述了在通信設(shè)備中包括向放大器提供電源電壓的供 電裝置作為本發(fā)明的供電裝置的實(shí)施方式，但是可能將本發(fā)明的供電裝 置設(shè)置為向不同于通信設(shè)備和放大器的單元或電路提供電源電壓。
權(quán)利要求
1、一種供電裝置，所述供電裝置包括供電部，其用于向被提供電源電壓并輸出輸出信號的輸出裝置提供電源電壓；以及電壓控制部，其用于控制所述供電部，使電源電壓遵循來自所述輸出裝置的所述輸出信號的包絡(luò)線。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的供電裝置，其中，所述輸出裝置接收輸入信號并輸出強(qiáng)度隨輸入信號的信號強(qiáng)度改變的輸出信號，以及其中所述電壓控制部根據(jù)所述輸出裝置接收的所述輸入信號，控制 所述電源電壓，從而使所述電源電壓遵循所述輸出信號的包絡(luò)線。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的供電裝置，其中，所述供電部包括 恒定電壓生成部，其用于生成恒定電壓；以及斷續(xù)部，其用于接收脈沖信號，并根據(jù)所述脈沖信號的開關(guān)狀態(tài)對 所述恒定電壓生成部生成的恒定電壓進(jìn)行開關(guān)，以將隨時恒定電壓轉(zhuǎn)換 為所述電源電壓，并且其中所述電壓控制部生成開/關(guān)率隨輸出信號的包絡(luò)線改變的脈沖 信號，并將具有該開/關(guān)率的脈沖信號輸入到供電部中的所述斷續(xù)部。
4、 一種信號輸出設(shè)備，所述信號輸出設(shè)備包括 信號輸出部，其被提供電源電壓并輸出輸出信號； 供電部，其用于向所述信號輸出部提供電源電壓；以及 電壓控制部，其用于控制所述供電部使電源電壓遵循來自信號輸出部的輸出信號的包絡(luò)線。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的信號輸出設(shè)備，其中，所述信號輸出部接 收輸入信號，并輸出強(qiáng)度隨輸入信號的信號強(qiáng)度改變的輸出信號，并且其中所述電壓控制部根據(jù)信號輸出部接收的輸入信號，控制電源電 壓，因此使電源電壓遵循輸出信號的包絡(luò)線。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的信號輸出設(shè)備，其中，所述供電部包括 恒定電壓生成部，其用于生成恒定電壓；以及斷續(xù)部，其用于接收脈沖信號，并根據(jù)脈沖信號的開關(guān)狀態(tài)對所述 恒定電壓生成部生成的所述恒定電壓進(jìn)行開關(guān)，以將所述恒定電壓轉(zhuǎn)換 為所述電源電壓，并且其中所述電壓控制部生成開/關(guān)率隨輸出信號的包絡(luò)線改變的脈沖 信號，并將具有該開/關(guān)率的脈沖信號輸入到所述供電部中的所述斷續(xù)部。
7、 一種供電方法，該方法包括如下步驟包絡(luò)線獲得步驟，其用于直接或間接地獲得輸出裝置的包絡(luò)線，該 輸出裝置被提供電源電壓并輸出輸出信號；以及.供電步驟，其用于向所述輸出裝置提供遵循在所述包絡(luò)線獲得步驟 中獲得的包絡(luò)線的電源電壓。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的供電方法，其中，所述輸出裝置接收輸入信號并輸出強(qiáng)度隨輸入信號的信號強(qiáng)度改變的輸出信號，以及其中，所述包絡(luò)線獲得步驟是通過獲得所述輸出裝置接收的輸入信 號的包絡(luò)線來間接獲得輸出信號的包絡(luò)線的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了供電裝置、信號輸出設(shè)備和供電方法。即使在向輸出高頻信號的輸出裝置提供電源的情況下，該供電裝置也能夠適當(dāng)?shù)販p少損耗。該信號輸出設(shè)備能適當(dāng)?shù)販p少損耗。該供電方法能夠適當(dāng)?shù)販p少損耗。該供電裝置具有供電部，其用于向被提供有電源電壓并輸出輸出信號的輸出裝置提供電源電壓；以及電壓控制部，其用于控制供電部，從而電源電壓遵循來自輸出裝置的輸出信號的包絡(luò)線。
文檔編號H04M19/00GK101252629SQ200810004090
公開日2008年8月27日 申請日期2008年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月22日
發(fā)明者三好清司, 古山義人, 宮近詠史, 平原實(shí) 申請人:富士通株式會社