专利名称：一种功放模块栅压自动补偿装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种通信系统中功率放大器领域，尤其涉及一种功放模块栅压自动补 偿装置及方法。
背景技术：
射频功放管的静态工作点有温度特性，其静态工作电流变化会影响系统的增益、 效率和线性等指标。因此，在工作中维持功放管的静态工作点恒定是功放模块设计的关键 点之一。维持功放管的静态工作点恒定就需要实时按功放模块的工作状态补偿栅极电压， 现在业界的栅压补偿方案主要有两种热敏电路模拟温补和查表式数字温补。热敏电路模拟温补的原理是利用热敏器件的温度特性来驱动三极管改变输出电 压，再用该电压来控制功放管的栅极。达到使功放管的栅压随温度变化而变化，保持静态工 作电流恒定的目的。该方案的优点是电路简单、成本低廉；缺点是调试麻烦、成品功放的 一致性不好、热敏器件的温漂曲线难以覆盖功放管的温漂曲线。查表式数字温补的原理是利用单片机和EEPROM存储的随温度变化的栅压补偿 表，工作时循环检测温度并根据温度值查表得到栅压补偿值，再通过数模转换器来输出控 制电压。该方案的优点是可以拟合出不同曲率的线段，因为功放管的温度特性也不是完全 线性的，因此可以做出完美的温补曲线；该方案的缺点是没有考虑到超温时对功放管的 保护和补偿、用独立的EEPROM来存储温补数据导致成本增加、没有考虑到漏压变化对功放 管静态工作点的影响。
发明内容
针对现有技术中存在的功放模块栅压补偿装置和补偿方法中存在的热敏器件的 温漂曲线难以覆盖功放管的温漂曲线、没有超温时对功放管的保护，也没有考虑漏压变化 对功放管静态工作点的影响问题，因此有必要提供一种功放模块栅压自动补偿装置及方法 来解决这些问题。本发明提供一种功放模块栅压自动补偿装置，其特征在于，包括功放模块电路、温 度传感器电路、A/D电路，D/A电路、MCU控制电路；所述温度传感器电路包含温度感应器，用 以感应功放模块电路中对应功放管的温度，所述温度传感器电路的输出端与所述MCU控制 电路的输入端有连接关系；所述A/D电路的输出端与所述MCU控制电路的输入端有连接关 系，所述MCU控制电路的输出端与所述D/A电路的输入端有连接关系。本发明还提供一种功放模块栅压自动补偿方法，其包含以下步骤
(1)将功放模块的数据常温栅压补偿表、超温栅压补偿系数、漏压分区栅压偏移表、 拟合温补曲线用三次系数，分别存入MCU的Flash中；
(2)温度传感器读取相应功放管的温度值Tcmrently；
(3)根据功放管指标的温度变化线性度是否良好，采用读取常温栅压补偿表或者计算 的方式来得到当前温度的栅压补偿值；(4)如果T。umntly的温度超过功放管正常工作温度范围，依据超温栅压补偿系数，得 出超温栅压补偿值=(Tcurrently -超温方向极限温度值)X超温1次补偿系数；如果功放 管的温度未超正常工作温度范围，则超温栅压补偿值=0 ；
(5)连续多次检测功放的漏压值，然后取其平均值，如果该平均值在漏压分区栅压偏 移表定义的漏压范围内，读取漏压分区栅压偏移表得到当前漏压条件下的功放管的栅压偏 移值；如果该平均值不在漏压分区栅压偏移表的任何一个区域内，则D/A输出到功放管的 栅极控制电压置零；
(6)栅压补偿值=常温栅压补偿值+超温栅压补偿值+栅压偏移值，得到栅压补偿值 后，控制D/A更新输出电压。优选地，在于功放模块上电后，在初始化阶段D/A控制所有通道输出零电压。如果 功放管指标的温度变化线性度不好，则读取常温栅压补偿值表得到常温栅压补偿值；如果 T。UMtly超过功放模块的正常工作温度范围，则以超温方向的极限温度为指针读取常温栅 压补偿表得到常温栅压补偿值。如果功放管指标的温度变化线性度好，则读取拟合温补曲 线用三次系数表得到该功放管的一次系数K1、二次系数K2、三次系数K3、参考温度值Tref和 参考栅压值VMf，常温栅压补偿值=Vref+ K1X (Tcurrently - T
ref) + K2 X ( TcurrentIy Tref) +
K3X (Tcurrently- Tref)3,其中如果Teurraitly超过功放模块的正常工作温度范围，则将超温方向 的极限温度代入公式计算得出常温栅压补偿值。本发明中功放管指标的温度变化线性度是否良好是指如果用一次三次系数拟合 可以拟合出功放管的温漂曲线，则认为功放管指标的温度变化线性度好。如果用一次三次 系数拟合不能拟合出功放管的温漂曲线，则认为功放管指标的温度变化线性度不好。本发明的有益效果本发明可以在环境温度低于下限的情况下补偿功放的功率， 通过识别功放管指标的温度变化线性度不同而选择不同的方法取得常温栅压补偿值，针对 线性度不好的功放管，通过读取常温栅压补偿表可以更准确的获取常温栅压补偿值；对于 线性度良好的功放管则通过计算取得常温栅压补偿值。使得不需要单独的存储器就可实现 对温补数据的存储，降低了对Flash空间的要求。通过超温时对功放管的保护和考虑漏压 变化对功放管静态工作点的影响，保护攻放管不因温度超过正常工作温度范围而损坏，针 对漏压变化调整栅压补偿值，更好的维持功放管的静态工作点恒定。说明书附图
图1是功放管栅压补偿流程图； 图2是常温栅压补偿表； 图3是超温栅压补偿系数表； 图4是漏压分区栅压偏移表； 图5是拟合温补曲线用三次系数表； 图6是栅压补偿的实现电路。
具体实施例方式下面结合说明书附图具体说明本发明的具体实施方式
。如图1所示的功放管栅压补偿流程图，在功放模块上电后，在初始化阶段命令D/A 所有通道输出零电压，以保护功放管。
4
功放模块初始化完成后进入循环检测和补偿工作流程，每个循环的工作流程如 下
(1)将功放模块的数据图2常温栅压补偿表、图3超温栅压补偿系数表、图4漏压分 区栅压偏移表、图5拟合温补曲线用三次系数、分别存入MCU的Flash中；
(2)温度传感器读取相应功放管的温度值Tcmrently；
(3)根据功放管指标的温度变化线性度是否良好，读取常温栅压补偿表或计算出常温 栅压补偿值；
(4)如果T。umntly的温度超过功放管正常工作温度范围，依据超温栅压补偿系数，得 出超温栅压补偿值=(Tcurrently -超温方向极限温度值)X超温1次补偿系数；如果功放 管的温度未超正常工作温度范围，则超温栅压补偿值=0 ；
(5)连续多次(如10-20次)检测功放的漏压值，然后取其平均值，如果该平均值在漏 压分区栅压偏移表定义的漏压范围内，读取漏压分区栅压偏移表得到当前漏压条件下的功 放管的栅压偏移值；如果该平均值不在漏压分区栅压偏移表的任何一个区域内，则D/A输 出到功放管的栅极控制电压置零；
(6 )栅压补偿值=常温栅压补偿值+超温栅压补偿值+栅压偏移值，得到栅压补偿值 后，控制D/A更新输出电压。优选地，如果指标的温度变化线性度不好，则读取常温栅压补偿值表得到常温栅 压补偿值；如果过功放模块的正常工作温度范围，则以超温方向的极限温度为 指针读取常温栅压补偿表得到常温栅压补偿值。如果功放指标的温度变化线性度不好，则 读取拟合温补曲线用三次系数表得到该功放管的一次系数K1、二次系数K2、三次系数K3、参 考温度值Trrf和参考栅压值VMf，常温栅压补偿值=Vref + K1X (Tcurrently - Tref )+ K2X (TcurrentIy Tref ) + K3 X (Tcurrent^y Tref )3，其中如果Teumntly超过功放模块的正常工 作温度范围，则将超温方向的极限温度代入公式计算得出常温栅压补偿值。本发明中功放管指标的温度变化线性度是否良好是指如果用一次三次系数拟合 可以拟合出功放管的温漂曲线，则认为功放管指标的温度变化线性度好。如果用一次三次 系数拟合不能拟合出功放管的温漂曲线，则认为功放管指标的温度变化线性度不好。如图6所示，本发明还提供一种功放模块栅压自动补偿装置，其特征在于，包括功 放模块电路、温度传感器电路、A/D电路，D/A电路、MCU控制电路；所述温度传感器电路包含 温度感应器，用以感应功放模块电路中对应功放管的温度，所述温度传感器电路的输出端 与所述MCU控制电路的输入端有连接关系；所述A/D电路的输出端与所述MCU控制电路的 输入端有连接关系，所述MCU控制电路的输出端与所述D/A电路的输入端有连接关系。如 果功放模块对漏压的变化敏感可选用独立高分辨率的A/D，如果功放模块对漏压的变化不 敏感则可用MCU自带的A/D来实现漏压检测功能；MCU的选用要考虑内部Flash空间足够 存放参数表和温补数据的；温度传感器尽量放置在离目标功放管最近的地方，由于部分大 功率功放模块的各级功放管的温差较大，建议尽量每只需要进行栅压温补的功放管附近都 放置一颗温度传感器；D/A的选用要考虑需要进行栅压补偿的功放管数量和栅压补偿的精 度要求。本发明并不局限于前述的具体实施方式
。本发明扩展到任何在本说明书中披露的 新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
权利要求
一种功放模块栅压自动补偿装置，其特征在于，包括功放模块电路、温度传感器电路、A/D电路、D/A电路、MCU控制电路；所述温度传感器电路包含温度感应器，用以感应功放模块电路中对应功放管的温度，所述温度传感器电路的输出端与所述MCU控制电路的输入端有连接关系；所述A/D电路的输出端与所述MCU控制电路的输入端有连接关系，所述MCU控制电路的输出端与所述D/A电路的输入端有连接关系。
2.一种功放模块栅压自动补偿方法，其包含以下步骤将功放模块的数据常温栅压补偿表、超温栅压补偿系数、漏压分区栅压偏移表、拟合 温补曲线用三次系数，分别存入MCU的Flash中；温度传感器读取相应功放管的温度值T。umntly ；根据功放管指标的温度变化线性度是否良好，读取常温栅压补偿表或者计算的方式来 得到当前温度的栅压补偿值；如果Tcmrartly的温度超过功放管正常工作温度范围，依据超温栅压补偿系数，得出超 温栅压补偿值=(Tcurrently -超温方向极限温度值)X超温1次补偿系数；如果功放管的温 度未超正常工作温度范围，则超温栅压补偿值=0 ；连续检测功放的漏压值，然后取其平均值，如果该平均值在漏压分区栅压偏移表定义 的漏压范围内，读取漏压分区栅压偏移表得到当前漏压条件下的功放管的栅压偏移值；如 果该平均值不在漏压分区栅压偏移表的任何一个区域内，则D/A输出到功放管的栅极控制 电压置零；栅压补偿值=常温栅压补偿值+超温栅压补偿值+栅压偏移值，得到栅压补偿值后，控 制D/A更新输出电压。
3.如权利要求2所述的功放模块栅压自动补偿方法，其特征在于功放模块上电后，在 初始化阶段D/A控制所有通道输出零电压。
4.如权利要求2或3所述的功放模块栅压自动补偿方法，其特征在于如果指标的温度 变化线性度不好，则读取常温栅压补偿值表得到常温栅压补偿值；如果T。UMtly超过功放模 块的正常工作温度范围，则以超温方向的极限温度为指针读取常温栅压补偿表得到常温栅 压补偿值。
5.如权利要求2或3所述的功放模块栅压自动补偿方法，其特征在于指标的温度变化 线性度好，则读取拟合温补曲线用三次系数表得到该功放管的一次系数K1、二次系数K2、三 次系数K3、参考温度值TMf和参考栅压值Vref，常温栅压补偿值=Vref + K1XCTcurrently - Tref )+ K2 X (Tcurrently — Tref ) + K3 X (Tcurrently — Tref )其中，如果Tcmraitly超过功放模块的正常工作温度范围，则将超温方向的极限温度代入 公式计算得出常温栅压补偿值。
全文摘要
本发明公开一种功放模块栅压自动补偿装置，包括功放模块电路、温度传感器电路、A/D电路、D/A电路、MCU控制电路；所述温度传感器电路包含温度感应器，用以感应功放模块电路中对应功放管的温度，所述温度传感器电路的输出端与所述MCU控制电路的输入端有连接关系；所述A/D电路的输出端与所述MCU控制电路的输入端有连接关系，所述MCU控制电路的输出端与所述D/A电路的输入端有连接关系。本发明还公开一种功放模块栅压自动补偿方法。本发明通过提供上述装置和方法更好的维持功放管的静态工作点恒定。
文档编号H03F1/30GK101944884SQ20101029192
公开日2011年1月12日 申请日期2010年9月26日 优先权日2010年9月26日
发明者黄文建 申请人:芯通科技(成都)有限公司