[發明專利]效率自適應調整的功率放大器及其實現方法

無效

• 申請號: 200810026975.6
• 申請日: 2008-03-24
• 公開（公告）號: CN101247109A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發明（設計）人: 張占勝;劉大能;劉海濤;潘栓龍
• 申請（專利權）人: 京信通信系統（中國）有限公司
• 主分類號: H03F3/20
• 分類號: H03F3/20;H03F3/21;H03F1/02;H03F1/30
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司
• 代理人: 劉延喜

【技術領域】

本發明涉及移動通信系統中功率放大器的設計領域，尤其涉及一種效率自適應調整的功率放大器及其實現方法。

【技術背景】

近年來，隨著3G網絡的大規模建設，為了降低CAPEX(設備投資)和OPEX(運營成本)，功率放大器效率的提高越來越成為運營商關注的焦點。功率放大器的核心問題是線性化和高效率，因此，新一代功率放大器線性化技術數字預失真(DPD)技術得到了極大的發展。而增強效率的技術發展相對比較滯后，可以提高功率放大器效率的技術常見的有：Doherty技術、包絡跟蹤(Envelope?tracking)、包絡消除再生技術(Envelope?eliminationrestoration)、自適應偏置技術(adaptive?bias)、峰值減小技術(Crest?factorreduction)等。更高的效率不僅能夠為運營商節省電費，還能節省電源等配套設施的投資，而且由于生產工藝的簡化，降低了整機散熱的要求，增加設備穩定性，使網絡性能更好。

在功率放大器中，功率管的柵壓作為一個可控制參數，它對功率放大器的效率起著舉足輕重的作用。目前常見的柵壓控制技術主要有兩種：

第一種柵壓控制技術采用的方案是：在功率放大器最大輸出功率處，調整柵壓，使功率放大器效率達到最大，并固定該柵壓值。在這種技術中，固定的柵壓值只保證了功率放大器在最大輸出功率處效率最高，但是當功率放大器輸出功率減小時，效率會很快降低。而功率放大器在實際工程應用中，功率放大器大部分工作時間在低輸出功率處，這就導致了功率放大器在低輸出功率時，浪費了大量的能源。

第二種柵壓控制技術采用的方案是：如圖1所示的原理圖中，功率放大器的柵壓控制電路采用模擬電路搭建，使功率放大器中末級功放管的柵壓值隨著推動級功放管電流的變化而變化，從而自適應提高功率放大器低輸出功率處效率。這種方法中，采用和推動級功放管電流有關的柵壓控制電路，雖然提高了功率放大器在低輸出功率時效率，但是由于采用純硬件的柵壓控制電路，會導致功率放大器中末級功放管增益發生很大的波動，不能夠增益補償，而為了使增益波動滿足系統指標，就必須犧牲功率放大器效率，因此效率提高有限。另外，另外一個關鍵點是實際工程使用中，末級功放管的柵壓值會隨著溫度的變化而發生比較大的變化，如果采用圖1電路，就不能夠彌補由于溫度的變化而帶來的柵壓值的變化，從而降低功率放大器整體性能。

【發明內容】

本發明的第一目的就是要克服上述兩種柵壓控制技術的不足，提高功率放大器的整體效率，而提出一種效率自適應調整的功率放大器，同時，也作為本發明的第二目的，提供一種自適應調整功率放大器效率的方法。

為實現所述第一目的，本發明采用如下技術方案：

本發明效率自適應調整的功率放大器，包括級聯的至少兩級功放管，各級功放管依次對信號進行推進放大，該功率放大器還包括：

電流檢測電路，用于從首級的功放管中提取與所輸出的電流值；

控制模塊，對應所述電流值計算出至少一個功放管中將要進行重設的柵極電壓值，依據該柵極電壓值在相應的功放管的柵極施加電壓。

所述控制模塊存儲至少一個主映射關系表格，該主映射關系表格表征所述電流值與至少一個功放管的將要進行重設的柵極電壓值之間的映射關系，供直接對應電流值使用柵極電壓值。

所述控制模塊存儲的主映射關系表格的個數與功放管的級數相等，主映射關系表格表征所述電流值與其中一個功放管的將要進行重設的柵極電壓值之間的映射關系。

所述控制模塊與至少一個功放管之間串接有控制接口電路，該控制接口電路對控制模塊所輸出的電壓實施穩壓和整型，以便輸出穩定的電壓至相應的功放管。

該功率放大器還包括增益補償電路，該控制模塊根據所述電流值計算出增益補償值，該增益補償電路依據該增益補償值對輸入首級功放管的信號進行增益補償。

所述控制模塊還儲存表征所述電流值與增益補償值的輔映射關系表格，供直接對應電流值使用增益補償值。

所述控制模塊包括控制芯片、A/D變換器和D/A變換器，A/D變換器串接于控制芯片與所述電流檢測電路之間，用于將所述電流檢測電路檢測出的電流值轉換為數字信號并傳輸至控制芯片；控制芯片存儲所述主、輔映射關系表格，并負責對應所述電流值計算出相應的柵極電壓值和增益補償值；所述D/A變換器串接于控制芯片與各功放管/增益補償電路之間，將所述柵極電壓值/增益補償值轉換為模擬信號并傳輸至相應的功放管/增益補償電路。

所述控制芯片為單片機、DSP、FPGA和ARM中任意一種。