本發明涉及一種包絡跟蹤電源控制系統及方法，特別是涉及一種基于FPGA信號處理的包絡跟蹤電源控制系統及方法。

背景技術：

數字射頻線性功率放大器是一種新型的高效射頻線性放大器，高速數字包絡跟蹤電源是數字射頻線性功率放大器的重要組件，其控制技術是實現包絡跟蹤電源快速、準確跟蹤射頻信號包絡變化的關鍵技術。

包絡跟蹤電源通常采用脈沖寬度調制(PWM)產生，即通過比較器，產生PWM信號，直接驅動MOS管開關電路，經濾波得到包絡跟蹤電源輸出。為了改善包絡跟蹤電源性能，有的設計采用多路比較器，多路工作電源，根據不同的輸入電平產生多路PWM信號，驅動多路MOS管開關電路，經合并和濾波得到包絡跟蹤電源輸出。

現有技術存在的問題是：包絡跟蹤電源主要的作用是什么射頻線性功率放大，其最終的目標是輸出線性射頻功率信號，由于實際電路不理想，包絡跟蹤電源輸出電壓與射頻線性功率輸出不完全是線性關系，會產生非線性失真和誤差，需要通過包絡跟蹤電源對輸出信號進行校正和補償，模擬PWM調制的包絡跟蹤電源校正和補償難度較大。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于FPGA信號處理的包絡跟蹤電源控制系統及方法，其能夠采用FPGA數字信號處理方式，產生包絡電源控制信號，并可以通過對射頻功率信號的包絡檢測，來進行校正和補償，已達到射頻功率放大器輸出的線性度要求。

本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的：一種基于FPGA信號處理的包絡跟蹤電源控制系統，其包括：

模數轉換器，將輸入的包絡信號數字化；

FPGA芯片，進行信號處理，依據當前的信號電平和下一采樣時刻的電平變化值，包括電平上升和下降情況，計算變化速率(斜率)；變換速率計算產生相應寬度的驅動脈沖，輸出對應電壓上升的驅動脈沖和電壓下降的減扣脈沖的雙路信號，通過升壓驅動信號和降壓減扣脈沖信號控制數字包絡跟蹤電源快速、準確跟蹤射頻信號包絡變化；

FPGA芯片包括以下模塊：

電平比較分析模塊，與誤差調整模塊相連；

誤差調整模塊，與驅動脈沖模塊相連，根據目標輸出信號包絡的誤差，進行校正和補償；

驅動脈沖模塊，依據變化速率計算產生相應寬度的驅動脈沖，并根據檢測信號，對誤差進行補償和校正，輸出對應電壓上升的驅動脈沖和電壓下降的減扣脈沖的雙路信號，通過升壓驅動信號和降壓減扣脈沖信號控制數字包絡跟蹤電源快速、準確跟蹤射頻信號包絡變化；

雙向驅動開關電源與驅動脈沖模塊相連；

濾波輸出模塊輸入端與雙向驅動開關電源相連，輸出端與模擬轉換器相連。

本發明還提供一種基于FPGA信號處理的包絡跟蹤電源控制方法，其包括以下步驟：

步驟一，測試包絡跟蹤電源特性，當包絡電源初始電平為0，充電脈沖連續為1時，可以測得包絡跟蹤電源特性曲線，確定實際工作的線性范圍；

步驟二，根據射頻輸出功率要求，確定包絡跟蹤電源輸出電平比例系數；

步驟三，根據當前和后續的電平P值，計算電平P值變化斜率，按照P值和變化斜率確定輸出包絡電源驅動脈沖的數量；

步驟四，通過升壓驅動信號和降壓減扣脈沖信號控制數字包絡跟蹤電源快速、準確跟蹤射頻信號包絡變化，并檢測射頻功率輸出包絡電平，根據射頻輸出包絡電平誤差，進行誤差補償。

本發明的積極進步效果在于：本發明能夠采用數字信號處理方式，易于信號的分析處理，準確反映包絡信號的瞬時變化，控制電平范圍寬、響應速度快；采用數字信號處理方式，易于誤差信號進行校正和補償，對射頻信號輸出而言，能更好的達到線性度要求；采用FPGA芯片實現，具有電路結構簡單，集成度高，易于實現，可通過軟件升級不斷改進完善。本發明實現了數字包絡跟蹤開關電源對輸入的射頻信號包絡電平的快速、準確跟蹤，便于應用數字方法進行誤差校正和補償，滿足了數字射頻線性功率放大電路對包絡跟蹤電源的要求。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

圖2為本發明的流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖給出本發明較佳實施例，以詳細說明本發明的技術方案。

如圖1所示，本發明基于FPGA信號處理的包絡跟蹤電源控制系統包括：

模數轉換器，將輸入的包絡信號數字化；

FPGA芯片，進行信號處理，依據當前的信號電平和下一采樣時刻的電平變化值，包括電平上升和下降情況，計算變化速率(斜率)；變換速率計算產生相應寬度的驅動脈沖，輸出對應電壓上升的驅動脈沖和電壓下降的減扣脈沖的雙路信號，通過升壓驅動信號和降壓減扣脈沖信號控制數字包絡跟蹤電源快速、準確跟蹤射頻信號包絡變化；

FPGA芯片包括以下模塊：

電平比較分析模塊，與誤差調整模塊相連；

誤差調整模塊，與驅動脈沖模塊相連，根據目標輸出信號包絡的誤差，進行校正和補償；

驅動脈沖模塊，依據變化速率計算產生相應寬度的驅動脈沖，并根據檢測信號，對誤差進行補償和校正，輸出對應電壓上升的驅動脈沖和電壓下降的減扣脈沖的雙路信號，通過升壓驅動信號和降壓減扣脈沖信號控制數字包絡跟蹤電源快速、準確跟蹤射頻信號包絡變化；

雙向驅動開關電源與驅動脈沖模塊相連；

濾波輸出模塊輸入端與雙向驅動開關電源相連，輸出端與模擬轉換器相連。

本發明基于FPGA信號處理的包絡跟蹤電源控制方法包括以下步驟：

步驟S1，測試包絡跟蹤電源特性，當包絡電源初始電平為0，充電脈沖連續為1時，可以測得包絡跟蹤電源特性曲線，確定實際工作的線性范圍；

步驟S2，根據射頻輸出功率要求，確定包絡跟蹤電源輸出電平比例系數；

步驟S3，根據當前和后續的電平P值，計算電平P值變化斜率，按照P值和變化斜率確定輸出包絡電源驅動脈沖的數量；

步驟S4，通過升壓驅動信號和降壓減扣脈沖信號控制數字包絡跟蹤電源快速、準確跟蹤射頻信號包絡變化，并檢測射頻功率輸出包絡電平，根據射頻輸出包絡電平誤差，進行誤差補償。

以上所述的具體實施例，對本發明的解決的技術問題、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不的作用是什么限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。