功率放大装置和方法与流程

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种功率放大装置和方法。

背景技术：

功率放大装置在通信技术领域的应用极为广泛。目前通信行业的射频功放一般仅满足单频的通信需要，对于多个频段的调制信号，很难通过同一个功率放大设备对其进行功率放大，若需要针对不同的频段的通信信号进行放大处理，则需要分别针对各个频段的通信信号设计相应的功放设备，比如在进行通信基站建设时针对不同的频段要单独设计功放。这样容易导致针对多频段的通信信号进行功率放大的成本高。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统方案容易导致对多频段通信信号进行功率放大的成本高的技术问题，提供一种功率放大装置和方法。

一种功率放大装置，包括鉴频器、峰均比检测装置、模拟预失真模块、功率放大模块以及处理器；

所述鉴频器、峰均比检测装置、模拟预失真模块和功率放大模块依次连接；所述鉴频器、峰均比检测装置、模拟预失真模块和功率放大模块分别连接所述处理器；

所述鉴频器检测输入的通信信号的频率参数，将所述通信信号输出至峰均比检测装置，以及将所述频率参数发送至处理器；

所述峰均比检测装置检测所述通信信号的信号峰值和信号均值，将所述通信信号输出至模拟预失真模块，以及将所述信号峰值和信号均值发送至处理器；

所述处理器根据接收的频率参数选择接通所述模拟预失真模块内置的模拟预失真器；根据接收的信号峰值和信号均值，计算所述通信信号的峰均比，根据所述峰均比配置所述功率放大模块的供电电压；

所述模拟预失真模块通过所述处理器接通的模拟预失真器对所述通信信号进行预失真处理，将预失真处理得到的预失真信号输出至所述功率放大模块；

所述功率放大模块在所述处理器配置的供电电压下对所述预失真信号进行功率放大，输出放大后的线性信号。

上述功率放大装置，将鉴频器、峰均比检测装置、模拟预失真模块和功率放大模块依次连接，使通信信号依次经过上述鉴频器、峰均比检测装置、模拟预失真模块和功率放大模块进行功率放大的过程中，处理器可以通过上述鉴频器获取上述通信信号的频率参数。根据上述频率参数实现对模拟预失真模块内置的模拟预失真器的选取，还可以通过上述峰均比检测装置检测上述通信信号的峰均比，以实现对功率放大模块供电电压的配置，通过从模拟预失真模块内置的多个模拟预失真器中选取通信信号对应的模拟预失真器，以及根据具体通信信号配置功率放大模块的供电电压，实现对多频段通信信号进行的功率放大，在保证放大效果的基础上，降低了多频段通信信号功率放大的成本。

一种基于上述功率放大装置的功率放大方法，包括如下步骤：

鉴频器接收通信信号后，检测所述通信信号的频率参数，将所述通信信号输出至峰均比检测装置，并将所述频率参数发送至处理器；

峰均比检测装置接收所述通信信号后，检测所述通信信号的信号峰值和信号均值，将所述通信信号输出至模拟预失真模块，并将所述信号峰值和信号均值发送至处理器；

处理器在接收所述频率参数后，选择接通所述频率参数对应的模拟预失真器，接收所述信号峰值和信号均值后，计算所述通信信号的峰均比，根据所述峰均比配置所述功率放大模块的供电电压；其中，所述模拟预失真模块内置的模拟预失真器对应处理特定频段的通信信号；

模拟预失真模块通过所述处理器接通的模拟预失真器对所述通信信号进行预失真处理，将预失真处理得到的预失真信号输出至所述功率放大模块；

功率放大模块在所述处理器配置的供电电压下对所述预失真信号进行功率放大，输出放大后的线性信号。

上述基于上述功率放大装置的功率放大方法中，处理器可以根据待放大的通信信号的频率参数选择相应的模拟预失真器，根据上述通信信号的峰均比配置相应功率放大模块的供电电压，以实现对多个频段的通信信号进行相应的功率放大处理，使对多频段通信信号进行功率放大的成本得到降低。

附图说明

图1为一个实施例的功率放大装置结构示意图；

图2为一个实施例的峰均比检测装置结构示意图；

图3为一个实施例的多路开关设备结构示意图；

图4为一个实施例的模拟预失真器结构示意图；

图5为一个实施例的功率放大模块结构示意图；

图6为一个实施例的功率放大装置结构示意图；

图7为一个实施例的功率放大方法流程图；

图8为一个实施例的功率放大装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的功率放大装置和方法的具体实施方式进行详细阐述。

参考图1，图1所示为一个实施例的功率放大装置结构示意图，包括鉴频器11、峰均比检测装置20、模拟预失真模块30、功率放大模块40以及处理器13；上述模拟预失真模块30可以内置多个模拟预失真器，各个模拟预失真器可以对某个特定频段范围内的通信信号进行预失真处理；上述处理器可以为mcu(microcontrollerunit，微控制单元)等具备智能处理功能的控制设备；

所述鉴频器11、峰均比检测装置20、模拟预失真模块30和功率放大模块40依次连接；所述鉴频器11、峰均比检测装置20、模拟预失真模块30和功率放大模块40分别连接所述处理器13；

所述鉴频器11检测输入的通信信号的频率参数，将所述通信信号输出至峰均比检测装置20，以及将所述频率参数发送至处理器13；

所述峰均比检测装置20检测所述通信信号的信号峰值和信号均值，将所述通信信号输出至模拟预失真模块30，以及将所述信号峰值和信号均值发送至处理器13；

所述处理器13根据接收的频率参数选择接通所述模拟预失真模块30内置的模拟预失真器；根据接收的信号峰值和信号均值，计算所述通信信号的峰均比，根据所述峰均比配置所述功率放大模块40的供电电压；

所述模拟预失真模块30通过所述处理器接通的模拟预失真器对所述通信信号进行预失真处理，将预失真处理得到的预失真信号输出至所述功率放大模块40；

所述功率放大模块40在所述处理器13配置的供电电压下对所述预失真信号进行功率放大，输出放大后的线性信号。

本实施例提供的功率放大装置，将鉴频器11、峰均比检测装置20、模拟预失真模块30和功率放大模块40依次连接，使通信信号依次经过上述鉴频器11、峰均比检测装置20、模拟预失真模块30和功率放大模块40进行功率放大的过程中，处理器13可以通过上述鉴频器11获取上述通信信号的频率参数，根据上述频率参数实现对模拟预失真模块30内置的模拟预失真器的选取，还可以通过上述峰均比检测装置20检测上述通信信号的峰均比，以实现对功率放大模块40供电电压的配置，通过从模拟预失真模块30内置的多个模拟预失真器中选取通信信号对应的模拟预失真器，以及根据具体通信信号配置功率放大模块40的供电电压，实现对多频段通信信号进行的功率放大，在保证放大效果的基础上，降低了多频段通信信号功率放大的成本。

参考图2，图2所示为一个实施例的峰均比检测装置结构示意图，如图2所示，上述峰均比检测装置可以包括第一耦合器21、第二耦合器22、峰值检波器23和均值检波器24；

所述第一耦合器21的输入端连接所述鉴频器的输出端，所述第一耦合器21的输出端连接第二耦合器22的输入端，所述第一耦合器21的耦合端通过峰值检波器23连接处理器13，所述第二耦合器22的耦合端通过均值检波器24连接处理器13；

所述第一耦合器21从所述通信信号中耦合出第一信号分量输出至峰值检波器23，所述峰值检波器23检测所述第一信号分量的信号峰值，将所述信号峰值输出至处理器13；

所述第二耦合器22从所述通信信号中耦合出第二信号分量输出至均值检波器24，所述均值检波器24检测所述第二信号分量的信号均值，将所述信号均值输出至处理器13。

上述信号峰值为第一信号分量(即通信信号)在一个信号周期内的最大幅值，信号均值为第二信号分量(即通信信号)在一个信号周期内的平均值。处理器13在获取上述信号峰值和信号均值之后，可以计算上述通信信号的峰均比，根据上述峰均比配置功率放大模块的供电电压。

作为一个实施例，处理器可以根据峰均比所处的范围配置功率放大模块的供电电压。具体地，可以在处理器和功率放大模块之间接入可调电源，处理器通过控制可调电源的输出电压实现配置功率放大模块供电电压的目的。例如，处理器检测到峰均比大于8db(分贝)时，将可调电源输出电压设置为30v(伏特)；在峰均比在6db～8db这一范围内时，控制可调电源输出28v电压；在峰均比为3db～6db这一范围内时，控制可调电源输出26v电压。

作为一个实施例，参考图2所示，上述第一耦合器21的隔离端通过第一电阻25接地，所述第二耦合器22的隔离端通过第二电阻26接地。具体地，上述第一电阻25和第二电阻26可以分别为50ω(欧姆)电阻。

本实施例中，第一耦合器21的隔离端通过第一电阻25接地，第二耦合器22的隔离端通过第二电阻26接地，可以保证上述第一耦合器21和第二耦合器22在工作过程中的稳定性。

在一个实施例中，上述模拟预失真模块可以包括多路开关设备以及多个模拟预失真器，所述多路开关设备的各路通道分别连接一个模拟预失真器，所述多路开关设备的控制端连接处理器；

所述多路开关设备的各路通道分别在处理器的控制下接通所述频率参数对应的模拟预失真器；各个模拟预失真器分别对特定频段的通信信号进行预失真处理。

上述多路开关设备的通道路数与模拟预失真模块中模拟预失真器的个数相同，多路开关设备中一路开关通道控制一个模拟预失真器的通断，上述各个模拟预失真器分别对一个特定频段的通信信号进行预失真处理，模拟预失真器对应的特定频段可以根据上述模拟预失真器的性能特点以及经过模拟预失真模块的通信信号特点进行确定。如第一模拟预失真器可以对第一频段的通信信号进行预失真处理，第二模拟预失真器可以对第二频段的通信信号进行预失真处理，第三模拟预失真器可以对第三频段的通信信号进行预失真处理等等。处理器在获取通信信号的频率参数后，可以判断上述频率参数属于哪个频段，再接通上述频率参数所属频段对应的一路开关通道，以实现对相应模拟预失真器的接通。

本实施例在模拟预失真模块设置多个模拟预失真器，使各个模拟预失真器可以分别对相应频段内的通信信号进行预失真处理，可以保证对各个频段的通信信号进行预失真处理的效果。

作为一个实施例。可以参考图3所示，上述多路开关设备包括第一射频开关31和第二射频开关32；所述模拟预失真模块可以包括第一模拟预失真器33和第二模拟预失真器34；

所述第一射频开关31的输入端连接所述峰均比检测装置的输出端，所述第一射频开关31的第一输出端通过第一模拟预失真器33连接第二射频开关32的第一输入端，所述第一射频开关31的第二输出端通过第二模拟预失真器34连接第二射频开关32的第二输入端，所述第二射频开关32的输出端连接功率放大模块的输入端。

本实施例在模拟预失真模块设置并行排列的第一模拟预失真器33和第二模拟预失真器34，通过上述第一射频开关31和第二射频开关32控制接通上述第一模拟预失真器33或者第二模拟预失真器34。

具体地，本实施例提供的功率放大装置可以对频率在1.8ghz(吉赫)～2.6ghz这一范围内的通信信号进行功率放大。当处理器13检测到通信信号的频率参数在1.8ghz～2.2ghz这一频率范围内时，可以控制第一射频开关31的输入端接通第一射频开关31的第一输出端，控制第二射频开关32的第一输入端接通第二射频开关32的输出端，即接通上述第一模拟预失真器33，使第一模拟预失真器33对上述通信信号进行预失真处理；当处理器13检测到通信信号的频率参数在2.2ghz～2.6ghz这一频率范围内时，可以控制第一射频开关31的输入端接通第一射频开关31的第二输出端，控制第二射频开关32的第二输入端接通第二射频开关32的输出端，即接通上述第二模拟预失真器34，使第二模拟预失真器33对上述通信信号进行预失真处理。

在一个实施例中，上述模拟预失真器可以如图4所示，包括分路器61、第一放大器62、第二放大器63以及合路器64；

所述分路器61的输入端连接所述峰均比检测装置的输出端，所述分路器61的第一输出端通过第一放大器62连接所述合路器64的第一输入端，所述分路器61的第二输出端通过第二放大器63连接所述合路器64的第二输入端，所述合路器64的输出端连接所述功率放大模块的输入端。

本实施例利用分路器61将输入模拟预失真模块的通信信号分离为相位差为90度的两路线性信号(第一线性信号和第二线性信号)，将第一线性信号通过第一放大器62的放大后，输出非线性信号至合路器64，将第二线性信号通过第二放大器63的放大输出线性信号至合路器64，最后使放大后的非线性信号和线性信号在合路器64处进行合成处理，保证为线性信号，合路器64输出非线性的预失真信号。

作为一个实施例，如图4所示，上述模拟预失真器还可以包括第一衰减器65和第二衰减器66；

所述第一衰减器65连接在所述第一放大器62与所述合路器64的第一输入端之间，所述第二衰减器66连接在所述分路器61的第二输出端与第二放大器63之间。

上述第一衰减器65用于对第一放大器62输出的非线性信号进行衰减，第二衰减器66将分路器61分离的线性信号进行衰减处理后，将上述线性信号输出至第二放大器63，并保证输入合路器64的线性信号和非线性信号的功率，从而保证合路器64对上述线性信号和非线性信号的合成效果。具体地，上述第一衰减器65可以为9db衰减器，第二衰减器66可以为6db衰减器，以优化上述第一衰减器65和第二衰减器66的取值。

作为一个实施例，如图4所示，上述分路器61可以通过第三电阻67接地，上述合路器64可以通过第四电阻68接地。具体地，上述第三电阻67和第四电阻68可以分别为50ω电阻；上述50ω电阻主要用于吸收相应分路器/合路器隔离端的泄露功率，并做到端口匹配，使分路器61和合路器64的安全、稳定地进行相应的工作。

作为一个实施例，上述第一放大器和第二放大器可以均为a类放大器。

本实施例中，第一放大器和第二放大器分别采用a类放大器，可以实现成本低，性能稳定的技术效果。

在一个实施例中，上述分路器可以包括第一宽带90°3db电桥，所述合路器可以包括第二宽带90°3db电桥；

所述第一宽带90°3db电桥的输入端连接所述峰均比检测装置的输出端，所述第一宽带90°3db电桥的第一输出端通过第一放大器连接所述第二宽带90°3db电桥的第一输入端，所述第一宽带90°3db电桥的第二输出端通过第二放大器连接所述第二宽带90°3db电桥的第二输入端，所述第二宽带90°3db电桥的输出端连接所述功率放大模块的输入端。

本实施例采用第一宽带90°3db电桥将通信信号分离为线性信号，分离后的信号相位与原信号相位可以相差90°；由于衰减器65和衰减器66的存在，放大器62输出非线性信号，放大器63输出线性信号，采用第二宽带90°3db电桥将线性信号和非线性信号进行合成，使上述线性信号和非线性信号在相移90°的基础上再进行相位移动90°，因而合成后的信号与原通信信号的相位相差180°，这样，第二宽带90°3db电桥输出的预失真信号经过功率放大模块的放大处理后，可以较高精度的对原通信信号进行还原，以保证放大后的通信信号的信号质量。

在一个实施例中，上述功率放大模块可以包括依次连接的多个宽带功率放大器，其中，第一个宽带功率放大器的输入端连接所述模拟预失真模块的输出端，最后一个宽带功率放大器的输出端用于输出放大后的线性信号，各个宽带功率放大器的控制端分别连接处理器。

上述各个宽带功率放大器的电源端可以分别连接可调电源，以便通过可调电源实现对各个宽带功率放大器供电电压的配置。

本实施例通过依次连接的多个宽带功率放大器对模拟预失真模块输出的预失真信号进行功率放大，可以保证功率放大的强度，使相应的预失真信号放大至相应的目标信号，从而保证了相应通信信号的功率放大效果。

作为一个实施例，为了保证通信信号的功率放大精度，上述功率放大模块可以如图5所示，包括依次连接的可调衰减器41、第一宽带功率放大器42、第二宽带功率放大器43以及第三宽带功率放大器44；上述可调衰减器41的输入端连接模拟预失真模块的输出端，第三宽带功率放大器44输出放大后的通信信号。上述可调衰减器41、第一宽带功率放大器42、第二宽带功率放大器43以及第三宽带功率放大器44还可以分别连接处理器，在处理器的控制下，协同对输入的预失真信号进行放大处理，以保证输出的通信信号的精度。具体地，上述处理器可以通过分别配置可调衰减器41、第一宽带功率放大器42、第二宽带功率放大器43以及第三宽带功率放大器44的供电电压，实现对上述可调衰减器41、第一宽带功率放大器42、第二宽带功率放大器43以及第三宽带功率放大器44的控制。

作为一个实施例，若处理器通过可调电源配置上述第一宽带功率放大器42、第二宽带功率放大器43以及第三宽带功率放大器44的供电电压，则处理器可以通过调节可调电源输出至第一宽带功率放大器42漏极、第二宽带功率放大器43漏极以及第三宽带功率放大器44漏极的供电电压，实现对各个宽带功率放大器的供电电压配置。

在一个实施例中，参考图6所示，上述功率放大装置还可以包括可调电源15，所述可调电源15连接在所述处理器13和功率放大模块40之间；

所述可调电源15在处理器40的控制下提供所述功率放大模块40的供电电压。

具体地，上述可调电源15可以连接功率放大模块40的电源端。

本实施例通过可调电源15实现对功率放大模块40供电电压的配置，可以保证对功率放大模块40供电电压配置的便利性。

参考图7，图7所示为一个实施例的基于上述功率放大装置的功率放大方法流程图，包括如下步骤：

s1，鉴频器接收通信信号后，检测所述通信信号的频率参数，将所述通信信号输出至峰均比检测装置，并将所述频率参数发送至处理器；

s2，峰均比检测装置接收所述通信信号后，检测所述通信信号的信号峰值和信号均值，将所述通信信号输出至模拟预失真模块，并将所述信号峰值和信号均值发送至处理器；

s3，处理器在接收所述频率参数后，选择接通所述频率参数对应的模拟预失真器，接收所述信号峰值和信号均值后，计算所述通信信号的峰均比，根据所述峰均比配置所述功率放大模块的供电电压；其中，所述模拟预失真模块内置的模拟预失真器对应处理特定频段的通信信号；

上述模拟预失真模块包括多个并列连接的模拟预失真器，各个模拟预失真器分别对应处理一个特定频段的通信信号，以保证模拟预失真器对通信信号进行预失真处理的效果。处理器可以根据模拟预失真器的性能特征预先设置各个模拟预失真器分别对应的信号频段，在读取到通信信号的频率参数后，检测上述频率参数所处的目标频段，并接通上述目标频段对应的模拟预失真器，使上述通信信号对应的目标模拟预失真器对通信信号进行预失真处理。

上述处理器还可以预先设置峰均比与功率放大模块供电电压之间的对应关系，比如某段峰均比范围对应一个设定电压值，在处理器检测到峰均比处于该段段峰均比范围时，并将功率放大模块的供电电压配置为上述设定电压值。

s4，模拟预失真模块通过所述处理器接通的模拟预失真器对所述通信信号进行预失真处理，将预失真处理得到的预失真信号输出至所述功率放大模块；

s5，功率放大模块在所述处理器配置的供电电压下对所述预失真信号进行功率放大，输出放大后的线性信号。

上述功率放大方法可以基于图8所示的功率放大装置，参考图8所示，上述鉴频器11、峰均比检测装置20、模拟预失真模块20和功率放大模块40依次连接，鉴频器11、峰均比检测装置20、模拟预失真模块30和功率放大模块40分别连接所述处理器13；上述模拟预失真模块30内置模拟预失真器1和模拟预失真器2，处理器通过控制射频开关1和射频开关2的通断接通上述模拟预失真器1或者模拟预失真器2。处理器13可以通过可调电源13配置功率放大模块40的供电电压。

需要进行功率放大的通信信号输入鉴频器11后，依次通过峰均比检测装置20、模拟预失真模块20和功率放大模块40；在上述功率放大模块40中进行放大以及还原处理后，进行相应的输出。

鉴频器11检测通信信号的频率参数，将检测到的频率参数发送至处理器13；峰均比检测装置20具体可以通过其内置的耦合设备耦合出通信信号的信号分量，将上述信号分量输出至相应检波器(如峰值检波器和均值检波器)检测信号峰值和信号均值，并将检测得到的信号峰值和信号均值发送至处理器13；处理器13可以选择接通所述频率参数对应的模拟预失真器，计算所述通信信号的峰均比，通过控制可调电源15的输出电压配置功率放大模块40的供电电压；使上述通信信号通过其对应的模拟预失真器进行预失真处理后，还可以根据其峰均比特征配置功率放大模块的供电电压，以对上述通信信号进行功率放大，其可以针对多个频段的通信信号进行功率放大处理，具有较低的成本。

本发明提供的基于上述功率放大装置的功率放大方法中，处理器可以根据待放大的通信信号的频率参数选择相应的模拟预失真器，根据上述通信信号的峰均比配置相应功率放大模块的供电电压，以实现对多个频段的通信信号进行相应的功率放大处理，使对多频段通信信号进行功率放大的成本得到降低。

在一个实施例中，在处理器接收所述频率参数后，检测所述频率参数所处的频段范围，将检测得到的频段范围确定为目标频段，在所述模拟预失真模块内置的模拟预失真器识别所述目标频段对应的目标模拟预失真器，接通所述目标模拟预失真器。

本实施例通过检测通信信号频率参数所处的频段确定相应的模拟预失真器，可以保证上述模拟预失真器对通信信号进行预失真处理的质量。以图8所示包括两个模拟预失真器的功率放大装置为例，若输入鉴频器的通信信号频率在1.8ghz(吉赫)～2.6ghz这一范围内。当处理器13检测到通信信号的频率参数在1.8ghz～2.2ghz这一频率范围内时，可以控制接通模拟预失真器1，使模拟预失真器1对上述通信信号进行预失真处理；当处理器13检测到通信信号的频率参数在2.2ghz～2.6ghz这一频率范围内时，可以控制接通模拟预失真器2，使模拟预失真器2对上述通信信号进行预失真处理。

参考图8所示，在一个实施例中，处理器13可以通过调节可调电源15输出至功率放大模块40的电压，实现对功率放大模块40供电电压的配置。具体地，上述处理器13检测到峰均比大于8db时，可以将可调电源15输出电压设置为30v，即将功率放大模块40的供电电压配置为30v；在峰均比处于6db～8db这一范围内时，控制可调电源15输出28v电压；在峰均比处于3db～6db这一范围内时，控制可调电源15输出26v电压。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。