專利名稱：功率放大器自動增益補償與線性控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型技術適用于高線性大功率放大器，具體適用于射頻功率晶 體管LDMOS (Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor)、射頻集成 電路類由單片機控制的高線性大功率放大器，是采用由單片機進行控制的 一種功率放大器自動增益補償與線性控制裝置。
背景技術：
為使高線性功率放大器在-25。C ~ +85°。范圍內，線性(IMD/ACPR) 始終保持在最佳情況下，就必須在溫度每變化1°C,對功放管進行相應溫 度下的柵壓補償。在低溫環境中，裝置的增益會變高。在高溫環境中，裝 置的增益會變小。為使裝置在-25。C +85卩范圍內，高線性功率放大器的 增益保持穩定，在每一個溫度點，對放大器內部增益補償的PIN管進行相 應的衰減。為了實現上述兩種功能，功率放大器應對裝置溫度進行實時的 溫度檢測。
現有技術中深圳市中興通訊股份有限公司上海第二研究所于2002年3 月29日申請的專利號為02216507.X,名稱為可自動控制的線性功率;^文大 器；深圳市中興通訊股份有限公司于2002年9月5日申請的專利號為 02266974.4，名稱為用于功率放大器增益控制的溫度補償裝置和華為技術 有限公司于2001年6月1日申請的專利號為01121344.2,名稱為一種線性 功率放大方法及其裝置的專利文件中都對功率放大器自動增益補償技術進 行了說明。但是，這些技術中對于功率放大器自動增益補償效果不明顯， 不能根據溫度的細微變化進行實時的增益補償，增益補償的穩定性較差。
實用新型內容
為了解決現有技術中存在的對于功率放大器自動增益補償效果不明 顯，不能根據溫度的細微變化進行實時的增益補償，增益補償的穩定性較 差這一技術問題，本實用新型提供了 一種功率放大器自動增益補償與線性 控制裝置。
為解決現有技術中存在的問題，本實用新型還提供了一種功率放大器 自動增益補償與線性控制裝置，所述功率》支大器自動增益補償與線性控制 裝置包括壓控衰減單元、功放單元、隔離控制單元、檢波單元、溫度測
3試單元、控制單元和勤模轉換單元；其中，所述壓控衰減單元與所述功放 單元連接；所述功放單元與所述隔離控制單元連接；所述檢波單元與所述 功放單元連接；所述控制單元分別與所述4企波單元、所述溫度測試單元和 所述數/模轉換單元連接。
根據本實用新型的一優選技術方案所述功放單元包括推動級功放單 元和末級功放單元。
根據本實用新型的一優選技術方案所述壓控衰減單元與所述推動級 功放單元連接，所述推動級功放與所述隔離控制單元連接。
根據本實用新型的一優選技術方案所述檢波單元為檢波器。
根據本實用新型的一優選技術方案所述檢波單元連接在所述末級功 放單元的輸出端至所述隔離控制單元的輸入端之間。
根據本實用新型的一優選技術方案所述控制單元為自動控制芯片。
根據本實用新型的一優選技術方案所述溫度測試單元為溫度傳感器。
根據本實用新型的一優選技術方案所述數/模轉換單元為數/模轉換 芯片。
根據本實用新型的一優選技術方案所述壓控衰減單元為壓控衰減器。
根據本實用新型的一優選技術方案所述隔離控制單元為嵌入式隔離
器
本實用新型的有益效果在于采用本實用新型所述技術方案后，使功 率放大器滿功率時和回退時的線性更加理想化，可以將溫度補償曲線更加 接近于功率管自身變化曲線特性。可以確保功率^:大器的線性指標受溫度 影響變化非常小，實時檢測末級功率管的工作狀態并輸出功率，高線性功 率放大器根據實時檢測到的功率值，對功放管的柵壓進行相應電壓值的及 時補償。確保放大器功率在ldB壓縮點與回退9dB之間，線性均能保持最 佳指標。
圖1 .本實用新型功率》文大器自動增益補償與線性控制裝置中功率》文大 器自動增益補償方法流程圖；圖2.本實用新型功率;^文大器自動增益補償與線性控制裝置中功率放 大器自動增益線性控制方法流程圖3.本實用新型功率放大器自動增益補償與線性控制裝置中功率放 大器自動增益補償與線性控制裝置結構框圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明
請參閱圖1本實用新型功率放大器自動增益補償與線性控制裝置中功 率^L大器自動增益補償方法流程圖。如圖1所示功率;^文大器自動增益補償 方法，所述功率放大器自動增益補償方法包括步驟第一步、將射頻信號 轉為電信號送至控制單元6判斷輸出功率；第二步、通過所述控制單元6 對溫度檢測單元進行溫度檢測；第三步、當溫度發生變化時，所述控制單 元6將小于功放管正常工作的偏置電壓1V的電壓值、實時溫度情況下所 述功率放大器需要補償的柵級電壓值與所述功率放大器輸出的相應功率下 需要補償的柵級電壓值相加得到所述功放管正常工作的偏置電壓值；第四 步、根據得到的所述功放管正常工作的偏置電壓值進行增益補償。
在本實用新型的一優選技術方案中所述第 一步進一步包括子步驟 一、所述射頻信號經壓控衰減單元1進入推動級功^:2單元；二、通過末 級功放3單元將功率推到所需功率值；三、在所述末級功放3單元的輸出 端至隔離控制單元4的輸入端取出射頻信號；四、通過射頻檢波單元8將 射頻信號轉為電信號送至控制單元6判斷輸出功率。所述第二步中所述控 制單元6對所述溫度^r測單元進行實時溫度^r測。所述第三步進一步包括 子步驟 一、得到所述功放管正常工作的偏置電壓值;二、通過數/模轉換 單元5將所述功放管正常工作的偏置電壓值的數字信號轉換為電信號供給 所述功放管的柵極。
請參閱圖2本實用新型功率放大器自動增益補償與線性控制裝置中功 率放大器自動增益線性控制方法流程圖。如圖2所示，為使本實用新型技 術方案中的功率放大器自動增益補償方法能更加接近于功》文管自身變化特 性，本實用新型提供了一種功率放大器自動增益線性控制方法，所述功率 放大器自動增益線性控制方法包括步驟 一步、確定所述功率放大器的工 作環境溫度范圍；二步、在所述溫度范圍內劃分溫度校準段；三步、根據小于功放管正常工作的偏置電壓1V的電壓值、實時溫度情況下所述功率
放大器需要補償的柵級電壓值與所述功率放大器輸出的相應功率下需要補 償的柵級電壓值相加計算出所述功率放大器的工作環境溫度范圍選定的每 個溫度點相對應的所述功放管正常工作的偏置電壓值，并根據所述偏置電
壓值得到所述功率^:大器的工作環境溫度范圍選定的每個溫度點相對應的 需補償的電壓值；四步、根據所述三步中得到的電壓值確定功放管溫度補 償線性曲線；五步、根據所述功放管溫度補償線性曲線對溫度變化情況下 所述功放管的柵極進行較準補償。
本實用新型中所述一步中所述功率放大器的工作環境溫度范圍為 -25°C~ +85°C。所述二步中以1°C、 5。C或10。C為單位劃分溫度校準段。 所述二步中在采用相應溫度劃分溫度校準^R后，對相應功率檔的柵極電壓 采用點核對的調節方法，并將每個功率檔所需的柵極電壓存儲在所述控制 單元6內。
在本實用新型功率放大器自動增益補償與線性控制方法及裝置中為了 實現在環境變化過程和功率回退過程中，；改大器的線性(IMD/ACPR)始 終保持最佳性能。放大器的每個功放管的偏置電壓均按以下公式計算
VGS 壓=VGS基礎+ VGS溫度+ VGS回
式中-.
VGSM——功放管正常工作的偏置電壓(最佳性能時的偏置電壓)； VGS基礎——小于功放管正常工作的偏置電壓1V的電壓值； VGS溫度——實時溫度情況下，放大器需要補償的柵級電壓值； VGS回——放大器輸出的相應功率下，需要補償的柵級電壓值。 如何將柵壓補償值更加接近于功放管自身變化特性。 一般情況下，功 率放大器的工作環境溫度為-25。C ~ +85°C，在這個范圍內，功放管受溫度 影響每變化5"C， 4冊壓變化^f見為線性變化。才艮據兩點確定一條直線的原則， 校準出每5。C變化的直線。由公式VGS柵壓=VGS基礎+ VGS溫度+ VGS回計算 出每5。C內，每個溫度點需補償的對應電壓值。在-25。C ~ +85°。范圍內， 分為23個溫度校準段。因此，即可更準確設定功放管溫度補償線性曲線。 使功放管在溫度每變化rC下，均能得到相應的調整電壓。使得在-25。C + 85"€內，每個溫度點都對功放管柵壓進行補償。在不同溫度下，使功放 管輸出性能處于最佳狀態在不同功率檔，功放管輸出最佳性能所需的柵壓是不一樣的，因此， 必須對不同功率檔的柵壓進行相應調節。在本實用新型中采用點校準方式，
將每個功率檔所需的VGS樹壓記憶在單片機內。可根據需要進行相應功率檔 的校準。
為了實現上述功能，引入公式VGS柵壓=VGS基礎+ VGS溫度+ VGS回， 就可以根據不同溫度和功率下的VGS (柵壓)進行補償。
在-25。C ~ +85°。范圍內，放大器受溫度影響每變化10°C,增益變化 值視為線性變化。根據兩點確定一條直線的原則，校準出每10。C變化的直 線。在由公式VGS棚壓-VGS基礎+ VGS溫度+ VGS回計算出每10。C內，每個 溫度點需給壓控衰減單元1 (PIN管)相對應的電壓值。-25°C ~ + 85。C范 圍內，分為11個校準段，因些，即可算出-25。C +85°Ct,每個溫度點 需給壓控衰減器(PIN管)的電壓值。
請參閱圖3本實用新型功率放大器自動增益補償與線性控制方法及裝 置中功率》文大器自動增益補償與線性控制裝置結構框圖。如圖3所示功率 放大器自動增益補償與線性控制裝置，所述功率;^文大器自動增益補償與線 性控制裝置包括壓控衰減單元l、功放單元、隔離控制單元4、檢波單元 8、溫度測試單元7、控制單元6和數/模轉換單元5;其中，所述壓控衰減 單元1與所述功放單元連接；所述功放單元與所述隔離控制單元4連接； 所述檢波單元8與所述功放單元連接；所述控制單元6分別與所述檢波單 元8、所述溫度測試單元7和所述數/模轉換單元5連接。
在本實用新型的技術方案中所述功放單元推動級功放2單元和末級 功放3單元。所述壓控衰減單元1為壓控衰減器；所述隔離控制單元4為 嵌入式隔離器；所述檢波單元8為檢波器；所述溫度測試單元7為溫度傳 感器；所述控制單元6為自動控制芯片；所述勤模轉換單元5為勤模轉 換芯片。
具體實施方式
的工作原理為射頻信號經壓控衰減器，進入放大器的推 動級功放2，由末級功放3將功率推到需要的功率值后，經大功率隔離器 輸出。從末級功放3的輸出至大功率隔離器的輸入端，取出射頻信號由射 頻檢波器件將射頻信號轉為電信號，送至自動控制芯片處理，判斷輸出功 率值。自動控制芯片對溫度傳感器進行實時檢測，當溫度傳感器檢測到溫 度發生變化時，自動控制芯片會根據公式VGS柵壓- VGS+ VGS溫度+ VGS回算出VGS柵壓相應電壓值，由^t/模轉換芯片將數字信號轉為電信號直接 供給功放管的柵級。放大器的增益受溫度影響而變化。自動控制芯片會根 據溫度傳感器檢測的溫度進行實時增益補償，以此控制壓控衰減器的衰減 值。
采用本實用新型所述技術方案后，使功率》文大器滿功率時和回退時的 線性更加理想化，可以將溫度補償曲線更加接近于功率管自身變化曲線特 性。可以確保功率放大器的線性指標受溫度影響變化非常小，實時檢測末 級功率管的工作狀態并輸出功率，高線性功率放大器4艮據實時檢測到的功 率值，對功放管的柵壓進行相應電壓值的及時補償。確保放大器功率在ldB 壓縮點與回退9dB之間，線性均能保持最佳指標。
說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新 型所屬技術領域的普通技術人員來說,在不脫離本實用新型構思的前提下， 還可以做出若干推演或替換，都應當視為屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求1. 一種功率放大器自動增益補償與線性控制裝置，其特征在于所述功率放大器自動增益補償與線性控制裝置包括壓控衰減單元(1)、功放單元、隔離控制單元(4)、檢波單元(8)、溫度測試單元(7)、控制單元(6)和數/模轉換單元(5)；其中，所述壓控衰減單元(1)與所述功放單元連接；所述功放單元與所述隔離控制單元(4)連接；所述檢波單元(8)與所述功放單元連接；所述控制單元(6)分別與所述檢波單元(8)、所述溫度測試單元(7)和所述數/模轉換單元(5)連接。
2. 根據權利要求1所述功率放大器自動增益補償與線性控制裝置，其 特征在于所述功力文單元包括推動級功放(2)單元和末級功;^文(3)單元。
3. 根據權利要求1或2所述功率放大器自動增益補償與線性控制裝置， 其特征在于所述壓控衰減單元(1)與所述推動級功放(2)單元連接，所述推 動級功放(2)與所述隔離控制單元(4)連接。
4. 根據權利要求1所述功率放大器自動增益補償與線性控制裝置，其 特征在于所述4全波單元(8)為^r波器。
5. 根據權利要求1或4所述功率放大器自動增益補償與線性控制裝置， 其特征在于所述檢波單元(8)連接在所述末級功放(3)單元的輸出端至所述 隔離控制單元(4)的輸入端之間。
6. 根據權利要求1所述功率放大器自動增益補償與線性控制裝置，其 特征在于所述控制單元(6)為自動控制芯片。
7. 根據權利要求1所述功率放大器自動增益補償與線性控制裝置，其 特征在于所述溫度測試單元(7)為溫度傳感器。、
8. 根據權利要求1所述功率放大器自動增益補償與線性控制裝置，其 特征在于所述粉模轉換單元(5)為粉模轉換芯片。
9. 根據權利要求1所述功率放大器自動增益補償與線性控制裝置，其 特征在于所述壓控衰減單元(l)為壓控衰減器。
10. 根據權利要求1所述功率放大器自動增益補償與線性控制裝置， 其特征在于所述隔離控制單元(4)為嵌入式隔離器。
專利摘要本實用新型涉及功率放大器自動增益補償與線性控制裝置。所述功率放大器自動增益補償與線性控制裝置包括壓控衰減單元、功放單元、隔離控制單元、檢波單元、溫度測試單元、控制單元和數/模轉換單元；其中，所述壓控衰減單元與所述功放單元連接；所述功放單元與所述隔離控制單元連接；所述檢波單元與所述功放單元連接；所述控制單元分別與所述檢波單元、所述溫度測試單元和所述數/模轉換單元連接。本實用新型技術可以確保功率放大器的線性指標受溫度影響變化非常小，確保放大器功率在1dB壓縮點與回退9dB之間，線性均能保持最佳指標。
文檔編號H03G3/20GK201290093SQ20082021250
公開日2009年8月12日 申請日期2008年10月14日 優先權日2008年10月14日
發明者劉聰江, 陳玉輝 申請人:福建先創電子有限公司;深圳市星辰華興通信有限公司