栅压自适应调整设备的制作方法

本实用新型涉及功率放大器技术领域，特别是涉及一种栅压自适应调整设备。

背景技术：

为了提高通信系统的频谱利用率，通信系统采用了不同的多址调制方式，如QPSK(Quadrature Phase Shift Keying，正交相移键控)、QAM(Quadrature Amplitude Modulation，正交振幅调制)和OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access，正交频分多址)等。目前，通信系统的信号峰均比越来越高，传统的功放功率回退方式难以满足高效率的发展趋势，因此，功率放大器通常采用Doherty技术以取得更高的效率。Doherty功率放大器包含主功放管(Carrier Amplifier)和辅助功放管(Peak Amplifier)，主功放管一直工作，辅助功放管到设定的峰值后工作。与传统的功率放大器相比，Doherty功率放大器具有更高的效率，可广泛地应用在各种制式的通信系统中。

在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：传统的Doherty功率放大器难以到达更高标准的线性指标要求和更高的工作效率。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统的Doherty功率放大器的线性指标要求和工作效率有限的问题，提供一种栅压自适应调整设备。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种栅压自适应调整设备，包括控制装置、功率检测装置以及连接耦合电路的Doherty放大电路；

功率检测装置的一端连接控制装置，另一端连接耦合电路；控制装置连接Doherty放大电路；

耦合电路对输入信号进行耦合，向功率检测装置输出耦合信号；

功率检测装置检测耦合信号，向控制装置输出检测信号；

控制装置基于检测信号向Doherty放大电路输出主栅压信号、辅助栅压信号。

在其中一个实施例中，功率检测装置包括均值功率检测电路和峰均比检测电路；

均值功率检测电路的一端连接控制装置，另一端连接耦合电路；峰均比检测电路的一端连接控制装置，另一端连接耦合电路。

在其中一个实施例中，耦合电路为射频耦合电路。

在其中一个实施例中，控制装置包括处理器、第一DA电路和第二DA电路；

第一DA电路的一端连接处理器，另一端连接Doherty放大电路包含的主放大支路；第二DA电路的一端连接处理器，另一端连接Doherty放大电路包含的辅助放大支路。

在其中一个实施例中，处理器为单片机、FPGA或DSP。

在其中一个实施例中，还包括用于检测Doherty放大电路的温度值的温度检测电路；

温度检测电路连接控制装置。

在其中一个实施例中，温度检测电路包括连接控制装置的温度传感器。

在其中一个实施例中，还包括用于检测主放大支路的静态电流的电流检测电路；

电流检测电路一端连接控制装置，另一端与Doherty放大电路包含的主放大支路相连。

在其中一个实施例中，电流检测电路包括连接控制装置的电流传感器；

电流传感器与主放大支路相连。

在其中一个实施例中，电流传感器为压电式电流传感器、霍尔电流传感器或巨磁阻电流传感器。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

基于功率检测装置的一端连接控制装置，另一端连接Doherty放大电路的输入端；控制装置连接Doherty放大电路。耦合电路对输入信号进行耦合，得到耦合信号，并向功率检测装置输出耦合信号；功率检测装置检测耦合信号得到检测信号，向控制装置输出检测信号；控制装置基于检测信号，向Doherty放大电路传输主栅压信号、辅助栅压信号。本申请实施例能够通过检测Doherty放大电路的输入信号，动态自适应调整Doherty放大电路的栅压，即能兼顾大功率时的效率，也能兼顾小功率时的性能，使得Doherty放大电路的性能效果更优，提高了Doherty功率放大器的线性指标和工作效率。

附图说明

图1为一个实施例中栅压自适应调整设备的第一结构示意图；

图2为一个实施例中功率检测装置的结构示意图；

图3为一个实施例中栅压自适应调整设备的第二结构示意图；

图4为一个实施例中栅压自适应调整设备的第三结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

传统的Doherty放大电路的栅压是根据主功放管(Carry路)的静态电流和辅助功放管(Peak路)的栅压保持不变来设置的，在Doherty使用时，Peak路的栅压还没达到功率放大管的开启电压，因此是只有Carry路是有静流，而Peak路是没静流的。因此，传统的Doherty功率放大器难以到达更高标准的线性指标要求和更高的工作效率。

而本实用新型各实施例中，能够通过检测进入Doherty放大电路输入端的信号功率大小和信号峰均比值来动态自适应调整Doherty功放的Carry路和Peak路的栅压，以达到兼顾性能和提升Doherty功放效率的目的。通过检测Doherty放大电路输入端的输入信号，动态自适应调整Doherty功放的栅压，即能兼顾大功率时的效率，也能兼顾小功率时的性能，使得Doherty功放的性能效果更优。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种栅压自适应调整设备，包括控制装置110、功率检测装置120和Doherty放大电路130；功率检测装置120的一端连接控制装置110，另一端连接Doherty放大电路130的输入端；控制装置110连接Doherty放大电路130。

耦合电路对输入信号进行耦合，向功率检测装置120输出耦合信号；功率检测装置120检测耦合信号，向控制装置110输出检测信号；控制装置110基于检测信号向Doherty放大电路130输出主栅压信号、辅助栅压信号。

其中，控制装置110指的是具有信号处理和信号传输等功能的装置。功率检测装置120指的是能够检测信号的功率信息和峰均比信息的装置。Doherty放大电路130指的是包含Doherty功率放大器的电路。Doherty放大电路130可包括主放大电路(Carry路)和辅助放大电路(Peak路)：主放大电路包含主功放管(Carrier Amplifier)，辅助放大电路包括辅助功放管(Peak Amplifier)。耦合电路可用来对输入信号耦合一部分功率进行功率检测和峰均比检测。耦合电路包含耦合器，可通过耦合器耦合一部分功率进行功率检测和峰均比检测。优选的，耦合电路为射频耦合电路。检测信号可包括信号平均功率和信号峰均比等信息。主栅压信号和辅助栅压信号可以是模拟信号。

具体地，基于功率检测装置120的一端连接控制装置110，另一端连接Doherty放大电路130的输入端；控制装置110连接Doherty放大电路130。在Doherty放大电路130输入信号时，部分输入信号从耦合电路耦合输出耦合信号，功率检测装置对耦合信号进行检测，向控制装置110输出检测信号。控制装置110处理接收到的检测信号，基于检测信号将主栅压信号传输给Doherty放大电路130；并将辅助栅压信号传输给Doherty放大电路130。进而满足了在较大输出功率时Doherty放大电路130保证较高的效率，在较小输出功率时保证了较好的功放初始线性，实现了对Doherty放大电路130栅压的自适应调整。

需要说明的是，检测信号可通过功率检测装置包含的功率检测器检测得到。功率检测装置也可以是功率分析仪，可通过功率分析仪检测得到。控制装置可采用比较器等硬件模块比较检测信号的大小，进而输出主栅压信号和辅助栅压信号，也可采用现有的计算机程序运行输出主栅压信号和辅助栅压信号。

在一个具体的实施例中，如图2所示，其中，功率检测装置220包括均值功率检测电路222和峰均比检测电路224。均值功率检测电路222的一端连接控制装置，另一端连接耦合电路；峰均比检测电路224的一端连接控制装置，另一端连接耦合电路。

其中，均值功率检测电路222指的是能够检测输入信号的均值功率的电路，均值功率检测电路222可用来检测输入信号的均值功率，进而得到信号平均功率。峰均比检测电路224指的是能够检测输入信号的峰均比的电路，峰均比检测电路224可用来检测输入信号的峰均比，进而得到信号峰均比。

具体地，基于均值功率检测电路222连接在控制装置和耦合电路之间；峰均比检测电路224连接在控制装置和耦合电路之间；耦合电路连接Doherty放大电路的输入。耦合电路对输入信号进行耦合得到第一耦合信号，并将第一耦合信号传输给均值功率检测电路222，使得均值功率检测电路222检测第一耦合信号，得到信号平均功率。耦合电路对输入信号进而耦合得到第二耦合信号，并将第二耦合信号传输给峰均比检测电路224，使得峰均比检测电路224检测第二耦合信号，得到信号峰均比。

进一步的，输入信号从耦合电路进入Doherty放大电路的输入端。其中，耦合的输入信号分成两路，一路的第一耦合信号进入均值功率检测电路222，另一路的第二耦合信号进入峰均比检测电路224。均值功率检测电路222将检测到的信号平均功率传输给控制装置，峰均比检测电路224将检测到的信号峰均比传输给控制装置。控制装置基于信号平均功率和信号峰均比，向Doherty放大电路输出主栅压信号和辅助栅压信号，实现动态自适应调整Doherty放大电路的栅压，即能兼顾大功率时的效率，也能兼顾小功率时的性能，使得Doherty电路的性能效果更优。

上述实施例中，能够通过检测Doherty放大电路的信号平均功率大小和信号峰均比，动态自适应调整Doherty放大电路的栅压，既能兼顾大功率时的效率，也能兼顾小功率时的性能，使得Doherty放大电路的性能效果更优，提高了Doherty功率放大器的线性指标和工作效率。

在一个实施例中，如图3所示，提供了一种栅压自适应调整设备。其中，控制装置310包括处理器312、第一DA电路314和第二DA电路316。第一DA电路314的一端连接处理器312，另一端连接Doherty放大电路330包含的主放大支路332；第二DA电路316的一端连接处理器312，另一端连接Doherty放大电路330包含的辅助放大支路334。

其中，可选的，处理器312可以是FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、单片机或DSP(Digital Signal Processer,数字信号处理器)。第一DA电路314和第二DA电路316均指的是数字转换模拟电路。主放大支路332为包含主功放管(Carry Amplifier)的支路，辅助放大支路334为包含辅助功放管(Peak Amplifier)的支路。

具体地，基于第一DA电路314连接在处理器和主放大支路332之间；第二DA电路316连接在处理器和辅助放大支路334之间。处理器312将主栅压值传输给第一DA电路314；第一DA电路314对主栅压值进行数模转换，得到主栅压信号，并将主栅压信号传输给主放大支路332；处理器312将辅助栅压值传输给第二DA电路316；第二DA电路316辅助栅压值进行数模转换，得到辅助栅压信号，并将辅助栅压信号传输给辅助放大支路334。实现自适应调整Doherty放大电路330的主放大支路332(Carry路)的栅压和辅助放大支路334(Peak路)的栅压。

基于本实施例，通过检测进入Doherty放大电路输入端的信号功率大小和信号峰均比，动态自适应调整Doherty放大电路的主放大支路和辅助放大支路的栅压，进而达到兼顾性能和提升Doherty功放效率的目的。通过处理器控制DA电路(第一DA电路和第二DA电路)输出栅压信号，Doherty功放的主放大支路和辅助放大支路的栅压。进而根据输入信号的信号平均功率大小和信号峰均比大小动态自适应调整Doherty功放的栅压。如果信号平均功率较大且信号峰均比也较大，可以把主放大支路的栅压和辅助放大支路的栅压动态自适应调小，这样能保证高效率。如果信号平均功率较小且信号峰均比也较小，可以把主放大支路的栅压和辅助放大支路的栅压动态自适应调大，以达到更好的初始线性。

在一个实施例中，如图4所示，提供了一种栅压自适应调整设备。还包括用于检测Doherty放大电路的温度值的温度检测电路440。温度检测电路440连接控制装置。

其中，温度检测电路440指的是能够测量温度的电路。

具体地，基于温度检测电路440连接控制装置410，将温度检测电路440的检测端靠近Doherty放大电路430，进而温度检测电路440可检测得到检测Doherty放大电路430的温度值，并将检测得到的温度值传输给控制装置410。进而控制装置410可根据获取到的温度值结合检测信号，自适应调整Doherty放大电路430的主放大支路的栅压和辅助放大支路的栅压。满足了在较大输出功率时Doherty放大电路的较高效率，在较小输出功率时保证了较好的功放初始线性。

进一步的，温度检测电路440包括连接控制装置410的温度传感器。

其中，温度检测电路440可包含温度传感器，通过温度传感器可检测Doherty放大电路的温度值。

在一个具体的实施例中，如图4所示，还包括用于检测主放大支路的静态电流的电流检测电路450。电流检测电路450一端连接控制装置410，另一端与Doherty放大电路430包含的主放大支路相连。

其中，电流检测电路450指的是能够检测电流的电路。

具体地，基于电流检测电路450连接在控制装置410与主放大支路之间。在对Doherty放大电路430输入测试信号时，可通过控制装置410将主栅压信号传输给Doherty放大电路430包含的主放大支路；并将辅助栅压信号传输给Doherty放大电路430包含的辅助放大支路，通过电流检测电路450检测主放大支路在不同栅压值时的静态电流，得到在不同静态电流下的栅压值，从而得到峰值功率与栅压对应关系。

进一步的，栅压自适应调整设备的工作原理为：射频输入信号进入Doherty放大电路，进行不同温度下的Doherty放大电路的检测信号和栅压采集。在不同环境温度时，通过采集不同静流下的栅压值，并将采集到的参数缓存在寄存器。由于Doherty放大电路在工作状态设置时只是主放大支路有静态电流，而辅助放大支路是没有静态电流。所以，只需通过温度检测电路读取当前的温度值，通过电流检测电路和第一DA电路、第二DA电路以及处理器即可完成在不同温度下且不同静流下的栅压值，并将所采集的数据缓存，在进行实际使用中，通过采集检测信号获取对应的主栅压信号和辅助栅压信号，实现自适应调整栅压，提高了栅压自适应调整的精度和效率，可适用于各种各样的Doherty放大电路，适用范围广。

在一个具体的实施例中，栅压自适应调整的工作过程如下：

1、进行初始化设置；

2、初始化完成，进行不同温度下，辅助放大支路的栅压采集和主放大支路的不同静态电流时对应的栅压采集；

3、有输入信号进入Doherty放大电路时，通过采集信号平均功率和信号峰均比，并将信号平均功率和信号峰均比传输给控制装置进行处理，得到信号峰值功率；

4、MCU判断输入信号的信号峰值功率在大功率区间、小功率区间或中功率区间。若是大功率区间，转至5；若是中功率区间，转至6；若是小功率区间，转至7；

5、在大功率区间时，主放大支路的静态电流随着功率越大而设置越小，主放大支路的静态电流按查找表的表格查询设置(即主放大支路的栅压随着功率越大而设置越小)；辅助放大支路的栅压随着功率越大而越小，辅助放大支路的栅压按表格查询设置，转至8；

6、在中功率区间时，主放大支路的静态电流(主放大支路的栅压随着功率越大而不变)和辅助放大支路的栅压不变，转至8；

7、在小功率区间时，主放大支路的静态电流随着功率越小而设置越高，主放大支路的静态电流按表格查询设置(即主放大支路的栅压随着功率越小而设置越大)；辅助放大支路的栅压随着功率越小而越大，辅助放大支路的栅压按表格查询设置，转至8；

8、栅压自适应调整完成；保存设置的栅压值。

基于本实施例，满足了在较大输出功率时，Doherty放大电路保证了较高的效率；在较小输出功率时，Doherty放大电路保证了较好的功放初始线性。对于Doherty放大电路来说，随着功率增大时，可以让辅助放大支路的栅压变小，同时，主放大支路的栅压也变小，进而可保证Doherty放大电路的效率一直在最高点附近，提升了Doherty放大电路的效率；随着功率减小时，可以让辅助放大支路的栅压变大，同时，主放大支路的栅压也变大。

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申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。