一种基站射频单元功率放大器的校准方法及系统与流程

1.本发明涉及射频单元技术领域，具体而言，涉及一种基站射频单元功率放大器的校准方法及系统。


背景技术：

2.随着绿色节能越来越受到重视，在无线通信基站领域，随着5g的有序展开，基站功耗的问题越来越受关注，绿色基站的趋势也越来越明显。对于设备厂家来说，基站中功耗最大的来源是射频单元。如何有效地降低基站射频单元功耗，成为运营商的核心关注点之一。
3.宏基站是目前射频单元做室外覆盖的主流设备，每个单频段射频单元的总输出功率从20w到320w不等。而宏基站射频单元中大部分的功耗来自于功率放大器，以典型的5g基站为例，功率放大器的功耗占射频单元整体功耗约70-90%，因此如何有效地降低功率放大器本身的功耗是设备商的核心竞争力之一。
4.宏基站射频单元的功率放大器是射频单元的核心模块，其功能是放大相应的射频信号到系统所需的功率，再经过天线发射出去。从射频单元系统的需求来说，功率放大器必须达到相应的峰值功率以确保信号可以按照要求的质量发射出去。因此在设计功率放大器时，峰值功率是设计角度必须达到的一个指标。峰值功率与信号的峰值需求相关，我们用峰均比来表示信号的峰值大小，即峰值功率和平均功率的比值，以db为单位，典型值为7.5db。
5.但是峰值功率和功率放大器的功耗本质上是互相矛盾的。功率放大器本质上为高功率的三极管，三极管涉及的配置参数主要为基极的电压（）以及漏极的电压()。在器件可允许的范围内，越高的通常意味着更高的峰值功率，但是功率放大器的功耗，其中是漏极的电流。提升会带来更高的功耗（随的变化通常很小）。
6.在当前的功率放大器校准中，有以下的方式：第一种基本的校准方式，由设计人员给出确定的以及预设的静态，然后生产时在设定好的下，通过调整dac（digital to analog）调整，达到漏极电压的目标值。最后记录对应的dac值作为功率放大器的校准值，存入产品数据库。
7.第二种更进一步的校准方式，由设计人员给出期望的峰值功率，在完成基本校准之后，通过测量功率放大器的峰值功率，对于不满足峰值功率要求的功率放大器，调整和来确保最终满足峰值功率要求，确定最终的参数。
8.这些校准方法主要是从功率放大器本身的角度来做相关的优化，做到了局部最优，但是并不是整个射频单元的系统最优。
9.同时，对于功率放大器来说，其器件特性决定了其峰值功率存在较大的波动。请参
考图1，如下图1所示为典型的射频功率放大器饱和功率分布图，大致会有1db左右的波动范围。如果只从功率放大器角度来校准，必然存在要么使用更大的器件，要么必须容忍较大的良率损失。


技术实现要素：

10.本发明的目的在于提供一种基站射频单元功率放大器的校准方法及系统，其能够基于射频单元整机要求，以提升良率、降低成本和降低功耗为目标，形成全局优化的校准方案，提升产品的竞争力。
11.本发明的实施例是这样实现的：第一方面，本技术实施例提供一种基站射频单元功率放大器的校准方法，其包括如下步骤：s110：响应上电初始化操作，完成初始的功放栅压校准；s120：选取输出功率，其中，，为正常输出的额定功率值；s130：选取功放，其中，，为最小漏极电压；s140：选取功放，其中，，为最小基极电压；s150：配置参数，同时按照最大带宽建立载波，调整发射链路增益达到；s160：测量aclr性能，并判断aclr性能是否达标，若aclr性能达标，则表示校准完成，同时记录当前参数；s170：若aclr性能未达标，则利用公式调整值，若调整后的值满足，则返回s140，若不满足，则利用公式调整值，且此时值仍为初始值0；s180：若调整后的值满足，则返回s130，若不满足，则利用公式调整值，且此时g=d=0；s190：若调整后的值满足，则返回s120，若不满足，则表示本次校准失败。
12.在本发明的一些实施例中，上述s110的步骤包括：获取并根据数据库预设的设定功放漏压，同时读取数据库中预设的功放静态工作电流；扫描预设的栅压范围，直到获得对应的漏电流；
根据漏电流，获得，为初始校准结果。
13.在本发明的一些实施例中，上述s150的步骤包括：配置参数，按照最大带宽建立载波，将数控衰减值设定到预设值；根据仪器读到的功率以1db为步进逐步调整数控衰减值达到功率后，根据仪器读到的功率以0.1db为步进逐步调整数控衰减值达到功率；当功率达到时，停止调整数控衰减值，等待预设时间，以确保性能稳定。
14.在本发明的一些实施例中，上述预设时间为20秒。
15.在本发明的一些实施例中，上述测量aclr性能的步骤包括：采用频谱仪的标准模板测量aclr性能。
16.在本发明的一些实施例中，上述判断aclr性能是否达标的步骤包括：获取校准参考值；根据校准参考值，判断aclr性能是否达标。
17.在本发明的一些实施例中，上述校准参考值包括为-4.5v、为44v。
18.第二方面，本技术实施例提供一种基站射频单元功率放大器的校准系统，其包括：功放栅压校准模块，用于响应上电初始化操作，完成初始的功放栅压校准；输出功率选取模块，用于选取输出功率，其中，，为正常输出的额定功率值；功放vd选取模块，用于选取功放，其中，，为最小漏极电压；功放vg选取模块，用于选取功放，其中，，为最小基极电压；链路增益调整模块，用于配置参数，同时按照最大带宽建立载波，调整发射链路增益达到；性能测量模块，用于测量aclr性能，并判断aclr性能是否达标，若aclr性能达标，则表示校准完成，同时记录当前参数；性能判断模块，用于若aclr性能未达标，则利用公式调整值，若调整后的值满足，则返回功放vg选取模块，若不满足，则利用公式调整值，且此时值仍为初始值0；
调整模块，用于若调整后的值满足，则返回功放vd选取模块，若不满足，则利用公式调整值，且此时g=d=0；校准失败表示模块，用于若调整后的值满足，则返回输出功率选取模块，若不满足，则表示本次校准失败。
19.第三方面，本技术实施例提供一种电子设备，其包括存储器，用于存储一个或多个程序；处理器。当一个或多个程序被处理器执行时，实现如上述第一方面中任一项的方法。
20.第四方面，本技术实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面中任一项的方法。
21.相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：本发明提供一种基站射频单元功率放大器的校准方法及系统，其包括如下步骤：s110：响应上电初始化操作，完成初始的功放栅压校准。s120：选取输出功率，其中，，为正常输出的额定功率值。s130：选取功放，其中，，为最小漏极电压。s140：选取功放，其中，，为最小基极电压。s150：配置参数，同时按照最大带宽建立载波，调整发射链路增益达到。s160：测量aclr性能，并判断aclr性能是否达标，若aclr性能达标，则表示校准完成，同时记录当前参数。与传统的采用峰值功率作为衡量标准的校准方法相比，直接采用最终线性化性能指标aclr作为最终衡量标准，避免了峰值功率的冗余导致的性能过剩以及功耗过大。s170：若aclr性能未达标，则利用公式调整值，若调整后的值满足，则返回s140，若不满足，则利用公式调整值，且此时值仍为初始值0。s180：若调整后的值满足，则返回s130，若不满足，则利用公式调整值，且此时g=d=0。s190：若调整后的值满足，则返回s120，若不满足，则表示本次校准失败。从而当aclr性能未达标时，选取恰当的步进进行组合测试，完成校准，则该校准方法及系统吸收了功率放大器的器件不确定性，间接确保了在选择功率放大器时，可以选择更低功率的器件，降低了成本。该方法及系统在满足输出功率准确度的前提下，将aclr和功耗作为校准的目标，同时考虑到实际生产校准的时间成本以及测量的误差，选取恰当的步进进行组合测试，然后根据组合测试结果做出判决，完成校准。实现了基于射频单元整机要求，以提升良率、降低成本和降低功耗为目标，形成全局优化的校准方案的目的，从而提升了产品的竞争力。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
23.图1为典型的射频功率放大器饱和功率分布图；图2为本发明实施例提供的一种基站射频单元功率放大器的校准方法的流程图；图3为本发明实施例提供的另一种基站射频单元功率放大器的校准方法的流程图；图4为本发明实施例提供的相同输出功率下典型功率放大器vd和功耗的关系图；图5为本发明实施例提供的一种电子设备的示意性结构框图；图6为本发明实施例提供的一种典型的aclr指标的测试结果图；图7为本发明实施例提供的一种基站射频单元功率放大器的校准系统的结构框图。
24.图标：110-功放栅压校准模块；120-输出功率选取模块；130-功放vd选取模块；140-功放vg选取模块；150-链路增益调整模块；160-性能测量模块；170-性能判断模块；180-调整模块；190-校准失败表示模块；101-存储器；102-处理器；103-通信接口。
具体实施方式
25.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
26.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
27.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本技术的描述中，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，若出现术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，若出现由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
29.在本技术的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方
位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
30.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
31.下面结合附图，对本技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的各个实施例及实施例中的各个特征可以相互组合。
实施例
32.请参照图2，图2所示为本发明实施例提供的一种基站射频单元功率放大器的校准方法的流程图。本技术实施例提供一种基站射频单元功率放大器的校准方法，其包括如下步骤：s110：响应上电初始化操作，完成初始的功放栅压校准；s120：选取输出功率，其中，，为正常输出的额定功率值；s130：选取功放，其中，，为最小漏极电压；s140：选取功放，其中，，为最小基极电压；s150：配置参数，同时按照最大带宽建立载波，调整发射链路增益达到；s160：测量aclr性能，并判断aclr性能是否达标，若aclr性能达标，则表示校准完成，同时记录当前参数；示例性的，判断aclr性能是否达标需要结合功率放大器设计的实际情况以及厂家器件的波动范围来确定，一组典型的校准参考值如下表1所示：表1：典型的校准参考值
参数典型值备注vgmin-4.5v峰值功率放大器的栅压vdmin44v典型高压功率放大器cmax0.4输出功率可接受的误差范围dmax8高压功率放大器不超过52vgmax0.5扫描范围不超过0.5vaclr性能达标要求-48dbc协议要求45dbc，预留3db给器件老化等；取左边和右边aclr较差值为准则
s170：若aclr性能未达标，则利用公式调整值，若调整后的值满足，则返回s140，若不满足，则利用公式调整值，
且此时值仍为初始值0；s180：若调整后的值满足，则返回s130，若不满足，则利用公式调整值，且此时g=d=0；s190：若调整后的值满足，则返回s120，若不满足，则表示本次校准失败。
33.需要说明的是，在射频单元发射链路中，广泛采用功率放大器线性化技术，比如dpd（数字预失真）技术，以确保发射链路的aclr（邻信道泄露比）指标；功率放大器的峰值功率等参数并不等同于最终的aclr指标。因此，从射频单元整机的指标来说，跟功率放大器校准相关的指标是：输出功率准确度，aclr以及功耗。其中，aclr是衡量射频单元整机非线性失真的关键指标，aclr用功率差来衡量，单位是db。请参考图6，图6所示为本发明实施例提供的一种典型的aclr指标的测试结果图。具体的aclr指标为左边是x-y1（db）以及右边是x-y2(db)。在射频单元整机性能中，aclr指标性能是功率放大器射频性能的最终验证标准。
34.上述实现过程中，当利用该方法对基站射频单元功率放大器进行校准时，首先上电初始化，并完成初始的功放栅压校准。然后选取输出功率，选取功放，选取功放。配置参数，同时按照最大带宽建立载波，调整发射链路增益达到后，测量aclr性能，并判断aclr性能是否达标。与传统的采用峰值功率作为衡量标准的校准方法相比，直接采用最终线性化性能指标aclr作为最终衡量标准，避免了峰值功率的冗余导致的性能过剩以及功耗过大。若aclr性能达标，则表示校准完成，同时记录当前参数，反之，如果aclr性能未达标，则选取恰当的步进进行组合测试，完成校准，则该校准方法吸收了功率放大器的器件不确定性，间接确保了在选择功率放大器时，可以选择更低功率的器件，降低了成本。该方法在满足输出功率准确度的前提下，将aclr和功耗作为校准的目标，同时考虑到实际生产校准的时间成本以及测量的误差，选取恰当的步进进行组合测试，然后根据组合测试结果做出判决，完成校准。实现了基于射频单元整机要求，以提升良率、降低成本和降低功耗为目标，形成全局优化的校准方案的目的，从而提升了产品的竞争力。
35.其中，在上述校准过程中，射频单元的功率放大器通常是doherty功放，分为平均功率放大器和峰值功率放大器，在校准过程中建议调整的是峰值功率放大器的，而是平均功率放大器和峰值功率放大器共用的。不调整平均功率放大器的，一方面是减少校准的时间，另一方面整体功率放大器的峰值输出能力基本依赖于峰值功率放大器。
36.请参照图4，图4所示为本发明实施例提供的相同输出功率下典型功率放大器vd和功耗的关系图。从总的批量产品的功耗看，该方法降低了整体的平均功率表现。在实际批量产品中可以降低整体5%左右的平均功耗。
37.请参照图3，图3所示为本发明实施例提供的另一种基站射频单元功率放大器的校准方法的流程图。在本实施例的一些实施方式中，上述s110的步骤包括：获取并根据数据库预设的设定功放漏压，同时读取数据库中预设的功放静
态工作电流；扫描预设的栅压范围，直到获得对应的漏电流；根据漏电流，获得，为初始校准结果。从而完成了初始的功放栅压校准。
38.在本实施例的一些实施方式中，上述s150的步骤包括：配置参数，按照最大带宽建立载波，将数控衰减值设定到预设值；根据仪器读到的功率以1db为步进逐步调整数控衰减值达到功率后，根据仪器读到的功率以0.1db为步进逐步调整数控衰减值达到功率；当功率达到时，停止调整数控衰减值，等待预设时间，以确保性能稳定。
39.在本实施例的一些实施方式中，上述预设时间为20秒。从而确保性能稳定。
40.在本实施例的一些实施方式中，上述测量aclr性能的步骤包括：采用频谱仪的标准模板测量aclr性能。
41.具体的，频谱仪是测试射频信号频谱的通用仪器，根据不同的载波宽度，aclr有标准的测试模板。
42.在本实施例的一些实施方式中，上述判断aclr性能是否达标的步骤包括：获取校准参考值；根据校准参考值，判断aclr性能是否达标。
43.在本实施例的一些实施方式中，上述校准参考值包括为-4.5v、为44v。
44.请参照图7，图7所示为本发明实施例提供的一种基站射频单元功率放大器的校准系统的结构框图。本技术实施例提供一种基站射频单元功率放大器的校准系统，其包括：功放栅压校准模块110，用于响应上电初始化操作，完成初始的功放栅压校准；输出功率选取模块120，用于选取输出功率，其中，，为正常输出的额定功率值；功放vd选取模块130，用于选取功放，其中，，为最小漏极电压；功放vg选取模块140，用于选取功放，其中，，为最小基极电压；链路增益调整模块150，用于配置参数，同时按照最大带宽建立载波，调整发射链路增益达到；
性能测量模块160，用于测量aclr性能，并判断aclr性能是否达标，若aclr性能达标，则表示校准完成，同时记录当前参数；性能判断模块170，用于若aclr性能未达标，则利用公式调整值，若调整后的值满足，则返回功放vg选取模块140，若不满足，则利用公式调整值，且此时值仍为初始值0；调整模块180，用于若调整后的值满足，则返回功放vd选取模块130，若不满足，则利用公式调整值，且此时g=d=0；校准失败表示模块190，用于若调整后的值满足，则返回输出功率选取模块120，若不满足，则表示本次校准失败。
45.上述实现过程中，当利用该系统对基站射频单元功率放大器进行校准时，首先上电初始化，并完成初始的功放栅压校准。然后选取输出功率，选取功放，选取功放。配置参数，同时按照最大带宽建立载波，调整发射链路增益达到后，测量aclr性能，并判断aclr性能是否达标。与传统的采用峰值功率作为衡量标准的校准方法相比，直接采用最终线性化性能指标aclr作为最终衡量标准，避免了峰值功率的冗余导致的性能过剩以及功耗过大。若aclr性能达标，则表示校准完成，同时记录当前参数，反之，如果aclr性能未达标，则选取恰当的步进进行组合测试，完成校准，则该校准系统吸收了功率放大器的器件不确定性，间接确保了在选择功率放大器时，可以选择更低功率的器件，降低了成本。该系统在满足输出功率准确度的前提下，将aclr和功耗作为校准的目标，同时考虑到实际生产校准的时间成本以及测量的误差，选取恰当的步进进行组合测试，然后根据组合测试结果做出判决，完成校准。实现了基于射频单元整机要求，以提升良率、降低成本和降低功耗为目标，形成全局优化的校准方案的目的，从而提升了产品的竞争力。
46.请参照图5，图5为本技术实施例提供的电子设备的一种示意性结构框图。电子设备包括存储器101、处理器102和通信接口103，该存储器101、处理器102和通信接口103相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。存储器101可用于存储软件程序及模块，如本技术实施例所提供的一种基站射频单元功率放大器的校准系统对应的程序指令/模块，处理器102通过执行存储在存储器101内的软件程序及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。该通信接口103可用于与其他节点设备进行信令或数据的通信。
47.其中，存储器101可以是但不限于，随机存取存储器（random access memory，ram），只读存储器（read only memory，rom），可编程只读存储器（programmable read-only memory，prom），可擦除只读存储器（erasable programmable read-only memory，eprom），电可擦除只读存储器（electric erasable programmable read-only memory，eeprom）等。
48.处理器102可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。该处理器102可以是通
用处理器，包括中央处理器（central processing unit，cpu）、网络处理器（network processor，np）等；还可以是数字信号处理器（digital signal processing，dsp）、专用集成电路（application specific integrated circuit，asic）、现场可编程门阵列（field－programmable gate array，fpga）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
49.可以理解，图5所示的结构仅为示意，电子设备还可包括比图5中所示更多或者更少的组件，或者具有与图5所示不同的配置。图5中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
50.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本技术的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
51.另外，在本技术各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
52.所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器（rom，read-only memory）、随机存取存储器（ram，random access memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
53.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。
54.对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。