一种提升功率放大器效率的方法及装置与流程

本发明涉及射频发射领域，更具体地说，涉及一种提升功率放大器效率的方法及装置。

背景技术：

目前，射频识别技术的应用与推广已日趋成熟和广泛，射频识别读写器有大量的手持类产品，采用的都是电池供电。电池供电对整机的功耗要求比较严格，降低的整机能耗,增强电池续航能力和待机时间。一般来讲，在手持式无线设备中，整机功耗的消耗大都集中在功率放大器单元，如果能提升功率放大器的工作效率，进而能降低整机的功耗。传统的读写器功率放大器的工作电压都是固定在一个不变的值，以确保功率放大器输出足够的功率。这样的设置虽然能够确保手持类产品的正常工作，但是在大多数情况下，功率放大器还是会消耗一些不必要的能量。例如，在一些情况下，实际上并不是非要维持功率放大器的设定电压才能够保证其输出功率不变。因此，在现有技术中，相对于功率放大器的供电电压来讲，并没有得到充分的应用或者讲其功率消耗的效率并不高。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述功率放大器的供电电压不变、效率不高的缺陷，提供一种功率放大器的供电电压可以调节、效率较高的一种提升功率放大器效率的方法及装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种提升功率放大器效率的方法，包括如下步骤：

测量得到当前功率放大器的输出功率，通过查询事先存储的功率和电压映射关系，取得所述功率放大器的供电电压值，并分别控制为所述功率放大器供电的电源，使其输出对应的电压值为所述功率放大器供电；

其中，所述功率和电压的映射关系是当功率放大器输出的功率为设定值时，使所述功率放大器的工作电压相应减小，但仍确保所述功率放大器输出的功率能够保持该设定值不变时的最小工作电压和该功率设定值的对应关系的集合。

更进一步地，所述功率设定值按照设定的步进长度均匀分布在所述功率放大器的最大输出功率值和最小输出功率值之间。

更进一步地，取得所述对应关系的集合包括如下步骤：

a)将所述功率放大器的射频输入及供电电压设置到最大值，得到该功率放大器的额定最大功率值；

b)减小所述功率放大器的射频输入值，使该功率放大器的射频输出值减少一个设定的步长值；然后减小所述功率放大器的供电电压值，使该功率放大器的输出功率符合该功率设定值的最低要求，使所述功率设定值和得到的最小供电电压值形成对照关系；

c)判断当前功率放大器的射频输出值是否小于最小射频输出值，如是，退出；如否，跳转到步骤b)。

更进一步地，所述功率放大器的供电电压包括电源电压和静态工作点电压。

更进一步地，所述步骤b)进一步包括：

b11)减小所述电源电压值，使得所述功率放大器的射频输出等于当前所述设定功率值，记录得到的当前电源电压值，并使其与所述当前设定功率值形成映射关系；然后增加所述电源电压值，使所述射频输出值大于所述当前设定功率值一个设定的百分比；

b12)减小所述静态工作点电压值，使得所述功率放大器的射频输出小于当前所述设定功率值，记录得到的当前静态工作点电压值，并使其与所述当前设定功率值形成映射关系；然后增加所述静态工作点电压值，使所述射频输出值大于所述当前设定功率值一个设定的百分比；

b13)对所述电源电压值或静态工作点电压值进行微调，确认并得到最小的电源电压值或静态工作点电压值并替换所述映射关系中的相应值，得到该功率点的映射关系；然后进一步按设定的步长减少所述射频输出功率并执行步骤b11)，对下一个功率点进行同样的操作。

更进一步地，所述步骤b13)进一步包括：

b131)由步骤b11)中得到的电源电压值开始减小所述电源电压，使得所述功率放大器的射频输出小于当前所述设定功率值，记录得到的第一当前电源电压值，并使其替代得到的映射关系中的当前电源电压值；

b132)比较所述当前电源电压值和所述第一当前电源电压值，如二者相等，则进一步按设定的步长减少所述射频输出功率并执行步骤b)；如所述第一当前电源电压值大于所述当前电源电压值，则执行下一步骤；

b133)由步骤b11)中得到的静态工作点电压值开始减小所述静态工作点电压值，使得所述功率放大器的射频输出小于当前所述设定功率值，记录得到的第一当前静态工作点电压值，并使其替代得到的映射关系中的当前静态工作点电压值；

b134)比较所述当前静态工作点电压值和所述第一当前静态工作点电压值，如二者相等，则进一步按设定的步长减少所述射频输出功率并执行步骤b)；如所述第一当前静态工作点电压值大于所述当前静态工作点电压值，则使其替代得到的映射关系中的当前静态工作点电压值并返回步骤b15)。

更进一步地，所述步骤b)进一步包括如下步骤：

b21)减少一个步进长度值后的所述功率放大器的射频输出值为当前射频输出值，判断所述当前射频输出值是否大于或等于一个事先设定的阈值，如是，执行步骤b22)；否则，执行步骤b23)；

b22)减小静态工作点电压的电压值，直到该功率放大器的射频输出值等于所述当前射频输出值，得到当前静态工作点电压值；将所述当前射频输出值和所述当前静态工作点电压值形成映射关系；然后执行下一步骤；

b23)减小电源电压的电压值，直到该功率放大器的射频输出值小于所述当前射频输出值，得到当前电源电压值；将所述当前射频输出值和所述当前电源电压值形成映射关系。

本实施例中还涉及一种实现上述方法的装置，包括功率放大器电压调节模块，所述模块用于测量得到当前功率放大器的输出功率，通过查询事先存储的功率和电压映射关系，取得所述功率放大器的供电电压值，并分别控制为所述功率放大器供电的电源，使其输出对应的电压值为所述功率放大器供电；

其中，所述功率和电压的映射关系由映射单元取得，该映射关系是当功率放大器输出的功率为设定值时，使所述功率放大器的工作电压相应减小，但仍确保所述功率放大器输出的功率能够保持该设定值不变时的最小工作电压和该功率设定值的对应关系的集合。

更进一步地，所述映射单元包括：

最大功率设定模块：用于将所述功率放大器的射频输入及供电电压设置到最大值，得到该功率放大器的额定最大功率值；

映射模块：用于减小所述功率放大器的射频输入值，使该功率放大器的射频输出值减少一个设定的步长值；然后减小所述功率放大器的供电电压值，使该功率放大器的输出功率符合该功率设定值的最低要求，使所述功率设定值和得到的最小供电电压值形成对照关系；

最小射频输出判断模块：用于判断当前功率放大器的射频输出值是否小于最小射频输出值，如是，退出；如否，再次调用所述映射模块。

更进一步地，所述映射模块进一步包括：

阈值判断子模块：用于将减少一个步进长度值后的所述功率放大器的射频输出值设置为当前射频输出值，判断所述当前射频输出值是否大于或等于一个事先设定的阈值，如是，调用静态工作点子模块；否则，调用电源电压子模块；

静态工作点子模块：用于减小静态工作点电压的电压值，直到该功率放大器的射频输出值等于所述当前射频输出值，得到当前静态工作点电压值；将所述当前射频输出值和所述当前静态工作点电压值形成映射关系；然后执行下一步骤；

电源电压子模块：用于减小电源电压的电压值，直到该功率放大器的射频输出值小于所述当前射频输出值，得到当前电源电压值；将所述当前射频输出值和所述当前电源电压值形成映射关系；

步进子模块：用于判断所述当前射频输出值是否小于该功率放大器的最小射频输出值，如是，退出；如否，在当前射频输出值的基础上减小一个步进长度，并调用阈值判断子模块。

实施本发明的一种提升功率放大器效率的方法及装置，具有以下有益效果：由于根据功率放大器的射频输出功率对提供给盖功率放大器的供电电压进行调节，使得该功率放大器能够在维持当前射频输出功率的情况下，采用最低的供电电压，从而使得在消耗同样多的电能的情况下，能够在相同的射频输出功率上维持更长的时间，从而提高了功率放大器的效率。因此，其供电电压可以调节、效率较高。

附图说明

图1是本发明一种提升功率放大器效率的方法及装置实施例中提升功率放大器效率时采用的射频输出功率和供电电压对应关系的取得流程图；

图2是所述实施例中一种情况下取得一个功率设定值及其最小电压对应关系的流程图；

图3是图2中微调步骤的具体流程图。

图4是所述实施例中另一种情况下取得一个功率设定值及其最小电压对应关系的流程图；

图5是所述实施例中装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例作进一步说明。

如图1所示，在本发明的一种提升功率放大器效率的方法及装置实施例中，通过测量得到当前功率放大器的输出功率，通过查询事先存储的功率和电压映射关系，取得所述功率放大器的供电电压值，并分别控制为所述功率放大器供电的电源，使其输出对应的电压值为所述功率放大器供电；其中，所述功率和电压的映射关系是当功率放大器输出的功率为设定值时，使所述功率放大器的工作电压相应减小，但仍确保所述功率放大器输出的功率能够保持该设定值不变时的最小工作电压和该功率设定值的对应关系的集合；所述功率设定值按照设定的步进长度均匀分布在所述功率放大器的最大输出功率值和最小输出功率值之间。图1则示出了上述方法中取得功率放大器的具体的一个射频输出功率值与在该功率值下能够选择的最小的供电电压之间的关系的流程。换句话说，在本实施例中，通过取得当前功率放大器输出的射频功率值，然后查找到事先存储的该射频功率值对应的最小供电电压，然后控制为上述功率放大器供电的电源，使其输出上述最小供电电压，从而实现既不影响功率放大器的输出，有能够节省电能消耗的目的，从而实现功率放大器的效率提升。在本实施例中，上述对功率放大器输出的测量，可以使用专用的设备进行，例如，使用功率计，也可以使用测量该功率放大器的某个输出电压的方式进行，在后面一种情况下，需要将测得的电压经过转换或计算变换为功率放大器的射频输出值。

图1示出了在本实施例中取得上述最小电压的过程。如图1所示，上述最小电压的取得包括如下步骤：

步骤s11使功放输出最大化：在本步骤中，将所述功率放大器的射频输入及供电电压设置到最大值，得到该功率放大器的额定最大功率值；也就是说，在本步骤中，将为电源提供给功率放大器的输出端的电压调节到最大，通常是最大的标称值，然后将上述功率放大器的输入信号的强度，也调节到最大的标称值，使得该功率放大器的输出功率，达到最大。在本实施例中，可以通过可编程电源来实现上述电源电压的调节，并通过信号发生器为上述功率放大器提供输入信号，以便于调节。

步骤s12减小功放输入，使其输出功率值下降达到一个设定的步进长度：在本在步骤中，通过调节上述信号源的输出幅度或功率，减小所述功率放大器的射频输入值，使该功率放大器的射频输出值减少一个设定的步长值。一般来讲，功率放大器的工作范围由最小输出功率和最大输出功率值决定，这个范围是连续的，在本实施例中，可以由多个功率点组成或代表，当功放的输出功率在一个功率点上时，就使用该点对应的最小电压为该功放供电。这些功率点均匀地分布在上述最大功率和最小功率之间。两个相邻的功率点之间的距离，称之为一个步进长度值或一个步长值，例如1dbm或0.5dbm。在本步骤中，就是将功放的输出功率由当前的一个功率点(在开始时，该功率点是最大功率值)，减小到小于该功率点的、与其相邻的一个功率点上。

步骤s13调节功放的供电电压，得到最小值，并与所述输出功率值对应：在本步骤中，减小所述功率放大器的供电电压值，使该功率放大器的输出功率符合该功率设定值的最低要求，使所述功率设定值和得到的最小供电电压值形成对照关系。

步骤s14当前输出功率值小于功放最小输出功率否，如是，执行步骤s15；否则，返回步骤s12，进行下一个功率点的最小电源电压取得。

步骤s15退出：在本步骤中，退出本次最小电压取得。

在本实施例中，所述功率放大器的供电电压包括电源电压和静态工作点电压。一般来讲，这两个电压是分别由电源的不同端口提供的。在现有技术中，功率放大器通常有两种情况，一种是上述静态工作点电压可以改变；而另一种是静态工作点电压不变或基本不变的情况。在静态工作点电压可以改变的情况下，上述两个电压都需要得到最小值。图2示出了这种情况下上述步骤中取得一个功率点对应的最小电压值的具体步骤。

在图2中，具体包括：

步骤s21得到一个输出功率值对应的最下电源电压值：在本步骤中，减小所述电源电压值，使得所述功率放大器的射频输出等于当前所述设定功率值，记录得到的当前电源电压值，并使其与所述当前设定功率值形成映射关系或对应关系，也就是将该得到的当前电源电压值和当前设定功率联系起来或使二者相关；然后增加所述电源电压值，使所述射频输出值大于所述当前设定功率值一个设定的百分比，例如，如果当前设定功率是10dbm，则调节电源电压使其为10.5或11dbm即可，这是为了便于下一步的调节。

步骤s22得到该输出功率值对应的最小静态工作点电压值：在本步骤中，在上一步骤的基础上，减小所述静态工作点电压值，使得所述功率放大器的射频输出小于当前所述设定功率值，记录得到的当前静态工作点电压值，并使其与所述当前设定功率值形成映射关系；然后增加所述静态工作点电压值，使所述射频输出值大于所述当前设定功率值一个设定的百分比；这里的调节和上一步骤相似。

步骤s23对上述得到两个电压值进行微调：在本步骤中，对所述电源电压值或静态工作点电压值进行微调，确认并得到最小的电源电压值或静态工作点电压值并替换所述映射关系中的相应值，得到该功率点的映射关系；然后进一步按设定的步长减少所述射频输出功率并执行步骤s12，对下一个功率点进行同样的操作，以便得按照事先设定的步长值，得到所有的功率点上对应的最小电压。

在本实施例中，上述情况下，步骤s23还可以进一步细分为更为具体的、分别对上述电源电压和静态工作点电压进行微调的步骤。图3示出了进一步细分的具体细节。在图3中，包括如下步骤：

步骤s31在得到的电源电压值的基础上，得带第一当前电源电压值：在本步骤中，由上述步骤s21中得到的电源电压值开始减小所述电源电压，使得所述功率放大器的射频输出小于当前所述设定功率值，记录得到的电源电压值为第一当前电源电压值，并使其替代得到的映射关系中的当前电源电压值。

步骤s32比较二者是否相等，如是，返回到步骤s12；否则，执行下一步骤。在本步骤中，比较的是上述第一当前电源电压值和被其替代的之前的当前电源电压值。

步骤s33在原先得到的静态工作点电压值的基础上，得到第一当前静态工作点电压值：在本步骤中，由步骤s22中得到的静态工作点电压值开始减小所述静态工作点电压值，使得所述功率放大器的射频输出小于当前所述设定功率值，记录得到的静态工作点电压值为第一当前静态工作点电压值，并使其替代得到的映射关系中的当前静态工作点电压值。

步骤s34比较二者是否相等，如是，返回到步骤s12；否则，返回步骤s31。在本步骤中，比较的是上述第一当前静态工作点电压值和被其替代的之前的当前静态工作点电压值。

在本实施例中的另外一种情况下，即静态工作点电压基本不变时，取得一个功率点对应的最小电压值的具体步骤要简单一些，图4示出了这种情况下的具体步骤，包括：

步骤s41输出功率值小于设定阈值否，如是，跳转到步骤s43执行；否则，执行下一步骤；在本在步骤中，将减少一个步进长度值后的所述功率放大器的射频输出值为当前射频输出功率值，判断所述当前射频输出功率值是否小于一个事先设定的阈值，如是，执行步骤s43；否则，执行步骤s42；在本步骤中，上述设定的阈值是一个事先设定的值，例如，25dbm，超过该值，表示该功率放大器可能进入饱和状态，需要对静态工作点电压稍加调节。在本实施例中，上述设定阈值是随功率放大器的型号而变化的。大功率的功放，其设定的阈值会大些。

步骤s42得到一个输出功率值对应的最下静态工作点电压值：在本步骤中，减小静态工作点电压的电压值，直到该功率放大器的射频输出值等于所述当前射频输出值，得到当前静态工作点电压值；将所述当前射频输出值和所述当前静态工作点电压值形成映射关系；然后执行下一步骤；

步骤s43得到一个输出功率值对应的最下电源电压值：在本步骤中，减小电源电压的电压值，直到该功率放大器的射频输出值小于所述当前射频输出值，得到当前电源电压值；将所述当前射频输出值和所述当前电源电压值形成映射关系。

此外，如图5所示，在本实施例中还涉及一种实现上述方法的装置，包括功率放大器电压调节模块1，该模块用于测量得到当前功率放大器的输出功率，通过查询事先存储的功率和电压映射关系，取得所述功率放大器的供电电压值，并分别控制为所述功率放大器供电的电源，使其输出对应的电压值为所述功率放大器供电；其中，所述功率和电压的映射关系由映射单元2取得，该映射关系是当功率放大器输出的功率为设定值时，使所述功率放大器的工作电压相应减小，但仍确保所述功率放大器输出的功率能够保持该设定值不变时的最小工作电压和该功率设定值的对应关系的集合。

在本实施例中，上述映射单元2包括最大功率设定模块21、映射模块22和最小射频输出判断模块23；其中，最大功率设定模块21用于将所述功率放大器的射频输入及供电电压设置到最大值，得到该功率放大器的额定最大功率值；映射模块22用于减小所述功率放大器的射频输入值，使该功率放大器的射频输出值减少一个设定的步长值；然后减小所述功率放大器的供电电压值，使该功率放大器的输出功率符合该功率设定值的最低要求，使所述功率设定值和得到的最小供电电压值形成对照关系；最小射频输出判断模块23用于判断当前功率放大器的射频输出值是否小于最小射频输出值，如是，退出；如否，再次调用所述映射模块22。

此外，在本实施例中的一种情况下，所述映射模块22进一步包括阈值判断子模块221、静态工作点子模块222和电源电压子模块223；其中，阈值判断子模块221用于将减少一个步进长度值后的所述功率放大器的射频输出值设置为当前射频输出值，判断所述当前射频输出值是否大于或等于一个事先设定的阈值，如是，调用静态工作点子模块221；否则，调用电源电压子模块223；静态工作点子模块222用于减小静态工作点电压的电压值，直到该功率放大器的射频输出值等于所述当前射频输出值，得到当前静态工作点电压值；将所述当前射频输出值和所述当前静态工作点电压值形成映射关系；然后执行下一步骤；电源电压子模块223用于减小电源电压的电压值，直到该功率放大器的射频输出值小于所述当前射频输出值，得到当前电源电压值；将所述当前射频输出值和所述当前电源电压值形成映射关系。

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本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。