CN101350599B - 一种功率放大方法、装置和基站 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种功率放大方法、装置和基站，其中功率放大装置包括：第一功放模块，第二功放模块，第一电桥，第二电桥，栅压模块；所述栅压模块用于根据指令或待放大信号的类型改变提供给第一功放模块或第二功放模块的栅极偏置电压，使功率放大装置的工作模式在平衡功放模式与Doherty功放模式间切换。由于该功率放大装置的工作模式可以根据具体需求在平衡功放模式与Doherty功放模式间切换，提高了该功率放大装置的通用性，降低了网络建设和维护成本。

Description

一种功率放大方法、装置和基站
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种功率放大方法、装置和基站。
背景技术
在射频通信邻域，AB类和Doherty是两种主流的功放技术，这两种类型的功放在无线通信产品中都得到了广泛的应用。
AB类功放主要特点是静态偏置电流大于零，线性指标较好，但效率相对较低，为使功放输出较高的功率，工程上常用的方法是使用3dB电桥对两路AB类功放进行功率合成，构成平衡功放。
Doherty功放通常由2路功放构成，其中一路功放偏置在AB类，称为载波放大器；另外一路偏置在C类，称为峰值放大器，其基本原理是负载牵引。Doherty功放相比于AB类功放具有效率显著提高的优势，但同时其线性指标则较差。
发明人发现现有技术方案至少存在有如下问题：AB类功放或平衡功放仅适用于线性要求高，效率要求低的场景；Doherty功放仅适用于效率要求高，线性要求低的场景；所以需要为以上两种应用场景分别生产不同的功放硬件，导致工作于不同应用场景下的基站间的功率放大装置不能够通用、互换，提高了网络建设和维护的成本。
发明内容
本发明的实施例提供了一种功率放大方法、装置和基站以实现功率放大装置的工作模式可以根据具体需求在平衡功放模式与Doherty功放模式间切换。
本发明的实施例提供了一种功率放大装置，包括：
第一功放模块，第二功放模块，第一电桥，第二电桥；
第一电桥用于对待放大信号进行分路，其中，所述第一电桥的第一输入端作为隔离端，第一电桥的第二输入端作为信号输入端，用于接收待放大信号，第一电桥的第一输出端和第二输出端作为分路输出端，用于分别输出分路后的所述待放大信号；
第一功放模块，用于根据自身工作状态放大来自所述第一电桥的第一输出端的信号，并将放大后的信号输出到所述第二电桥的第一输入端；
第二功放模块，用于根据自身工作状态放大来自所述第一电桥的第二输出端的信号，并将放大后的信号输出到所述第二电桥的第二输入端；
第二电桥用于对放大后的信号进行合路，其中，所述第二电桥的第二输出端作为隔离端，第二电桥的第一输入端和第二输入端作为信号输入端，用于分别接收来自第一功放模块和第二功放模块输出的所述放大后的信号，第二电桥的第一输出端作为合路输出端，用于输出合路后的信号；
栅压模块，用于根据指令或待放大信号的类型改变提供给第一功放模块或第二功放模块的栅极偏置电压；
其中，所述第一功放模块或第二功放模块还用于根据所述栅极偏置电压，改变自身工作状态，使功率放大装置的工作模式在平衡功放模式与Doherty功放模式间切换；所述平衡功放模式为所述第一功放模块与所述第二功放模块同时工作在A类，或工作在AB类，或工作在B类的放大模式。
本发明的实施例提供了一种基站，包括发射机，还包括：上述功率放大装置；
所述功率放大装置的输入端与所述发射机的输出端相连，用于放大所述发射机输出的信号。
本发明的实施例还提供了一种功率放大方法，包括：
第一电桥接收待放大信号，并将所述待放大信号分成两路输出；第一功放模块和第二功放模块分别根据自身工作状态放大第一电桥输出的两路待放大信号；第二电桥将经过第一功放模块和第二功放模块放大后的两路待放大信号合路输出；栅压模块根据指令或待放大信号的类型改变提供给第一功放模块或第二功放模块的栅极偏置电压；第一功放模块或第二功放模块根据所述栅极偏置电压，改变自身工作状态，使功率放大装置的工作模式在平衡功放模式与Doherty功放模式间切换；其中，所述平衡功放模式为所述第一功放模块与所述第二功放模块同时工作在A类，或工作在AB类，或工作在B类的放大模式。
本发明的实施例通过调节功率放大模块的栅极偏置电压，可以根据具体需求在平衡功放模式与Doherty功放模式间切换，提高了功率放大装置的通用性，降低了网络建设和维护成本。
附图说明
图1是本发明实施例一中，功率放大装置示意图；
图2是本发明实施例一中，栅压模块示意图；
图3是本发明实施例一中，功放模块示意图；
图4是本发明实施例二中，功率放大装置示意图；
图5是本发明实施例三中，功率放大装置示意图。
具体实施方式
本发明的实施例提供了一种功率放大方法、装置和基站，使功率放大装置的工作模式可以根据具体需求在平衡功放模式与Doherty功放模式间切换，提高了功率放大装置的通用性，降低了网络建设和维护成本。为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施例作进一步地详细描述。
本发明的实施例一提供了一种功率放大装置，如图1所示，包括：
第一功放模块103，第二功放模块104，第一电桥106，第二电桥107；
第一电桥106用于对待放大信号进行分路，其中，所述第一电桥106的第一输入端1作为隔离端，第一电桥106的第二输入端2作为信号输入端，用于接收待放大信号，第一电桥106的第一输出端3和第二输出端4作为分路输出端，用于分别输出分路后的所述待放大信号；
第一功放模块103，用于根据自身工作状态放大来自所述第一电桥106的第一输出端3的信号，并将放大后的信号输出到所述第二电桥107的第一输入端7；
第二功放模块104，用于根据自身工作状态放大来自所述第一电桥106的第二输出端4的信号，并将放大后的信号输出到所述第二电桥107的第二输入端8；
第二电桥107用于对放大后的信号进行合路，其中，所述第二电桥107的第二输出端10作为隔离端，第二电桥107的第一输入端7和第二输入端8作为信号输入端，用于分别接收来自第一功放模块103和第二功放模块104输出的所述放大后的信号，第二电桥107的第一输出端9作为合路输出端，用于输出合路后的信号；
栅压模块105，用于根据指令或待放大信号的类型改变提供给第一功放模块103或第二功放模块104的栅极偏置电压；所述栅极偏置电压分别通过端口5、端口6输出至第一功放模块103和第二功放模块104的栅极。
其中，所述第一功放模块103或第二功放模块104还用于根据所述栅极偏置电压，改变自身工作状态，使功率放大装置的工作模式在平衡功放模式与Doherty功放模式间切换。
这里平衡功放模式指两路功率放大模块同时工作在A类，或工作在AB类，或工作在B类放大模式。
如图2所示，栅压模块105还包括状态控制模块1052、栅压提供模块1051，其中：
状态控制模块1052，用于根据指令或待放大信号的类型，输出模式切换命令；所述模式切换命令通过端口16输出给状态控制模块；所述状态控制模块还可以有多个输出端口用于输出模式切换命令，如端口17。状态控制模块1052通过检测待放大信号的类型输出模式切换命令，例如当检测到待放大信号为多模信号等要求线性度较高的信号时，则输出切换至平衡功放模式的模式切换命令；当检测到待放大信号为单模信号等要求线性度较低的信号时，则输出切换至Doherty功放模式的模式切换命令。状态控制模块1052也可以根据指令如系统指令、或外部指令输出模式切换命令，这样可以由上层模块综合各方面因素决定功率放大装置应该工作在何种模式，使功率放大装置的配置更加灵活，更加适应客观情况。
栅压提供模块1051，根据所述状态控制模块1052输出的模式切换命令，改变提供给第一功放模块103或第二功放模块104的栅极偏置电压；栅压提供模块1051所提供的栅极偏置电压可以是一路或多路。
功率放大装置处于平衡功放模式时：第一功放模块103与第二功放模块104同时工作在AB类或A类或B类；功率放大装置处于Doherty功放模式时：第一功放模块103工作在AB类或A类或B类，第二功放模块104工作在C类；或者，第一功放模块103工作在C类，第二功放模块104工作在AB类或A类或B类。
状态控制模块1052可以通过栅压提供模块1051改变第一功放模块103或第二功放模块104的栅极偏置电压，使第一功放模块103或第二功放模块104工作在AB类、A类、B类或C类等工作状态，进而实现整个功率放大装置的工作模式在平衡功放模式与Doherty功放模式间切换。
上述功率放大装置还可以包括第一负载101、第二负载102：
所述第一电桥106的第一输入端1作为隔离端，通过第一负载101接地；
所述第二电桥107的第二输出端10作为隔离端，与所述第二负载10的一端电耦合。
上述第一负载101可以为50欧姆负载，所述第二负载102可以为传输线(可以使用微带线、电缆等作为传输线)，第二负载102的一端电耦合于第二电桥107的第二输出端10，另一端可以接地或开路。功率放大装置工作在Doherty功放模式时，该第二负载102用于调节第一功放模块或第二功放模块的负载阻抗，其长度由第一功放模块与第二功放模块的特性，或功率放大装置中两路功放的输出匹配特性而定，一定情况下其长度可以为0，当长度为0时，等效于第二电桥107的第二输出端10直接开路或接地。
如图3a所示，第一功放模块103或第二功放模块104可以由一个功率放大器A1构成。功率放大器A1的输入端a用来接收来自第一电桥106的输出的待放大信号，输出端b用来向第二电桥107输出放大后的信号。栅极c连接栅压提供模块1051，根据栅压提供模块1051所提供的不同栅极偏置电压，功率放大器A1可以分别工作在AB类、A类、B类或C类等工作状态。
如图3b所示，第一功放模块103或第二功放模块104可以由两个功率放大器A2、A3级联构成，功率放大器A2的输入端e用来接收来自第一电桥106的输出的待放大信号，输出端f用来连接功率放大器A3的输入端h与用来向输入端h输出经过第一级放大后的信号，功率放大器A3的输出端i用来向第二电桥107输出经两级放大后的信号。A2的栅极g与A3的栅极j均与栅压提供模块1051相连，此时栅压模块105可以为A2、A3提供两路相互独立或相同的栅极偏置电压。根据栅压提供模块1051所提供的栅极偏置电压，功率放大器A2、功率放大器A3可以分别工作在AB类、A类、B类或C类等工作状态，需要说明的是当A2、A3的工作状态同为AB类、A类或B类时，则认为整个功放模块分别为AB类、A类或B类；当A2、A3的工作状态分别为AB类、A类、B类之一，且又不相同，则认为整个功放模块为AB类；而当A2，A3中至少一个工作在C类时，则认为整个功放模块工作在C类。
如图3c所示，第一功放模块103或第二功放模块104可以由N个功率放大器A4...AN级联构成，功率放大器A4的输入端k用来接收来自第一电桥106的输出的待放大信号，输出端1用来连接下级功率放大器的输入端，功率放大器AN的输出端。用来向第二电桥107输出经过N级放大后的信号。A4...AN的栅极m...p均与栅压提供模块1051相连，此时栅压模块105可以为A4...AN提供N路相互独立或相同的栅极偏置电压。根据栅压提供模块1051所提供的栅极偏置电压，功率放大器A4...AN可以分别工作在AB类、A类、B类或C类等工作状态。需要说明的是当A4...AN的工作状态同为AB类、A类或B类时，则认为整个功放模块分别为AB类、A类或B类；当A4...AN的工作状态分别为AB类、A类、B类之一，且又不完全相同，则认为整个功放模块为AB类；而当A4...AN中至少一个工作在C类时，则认为整个功放模块工作在C类
上述功率放大器可以为LDMOS(横向扩散金属氧化物半导体)、GaAsMESFET(砷化镓金属半导体场效应晶体管)、BJT(双极型晶体管)、JFET(结型场效应管)或GAN(氮化钾晶体管)；上述第一电桥106、第二电桥107可以为3dB电桥。
本发明实施例一提供的功率放大装置实现了同一功放硬件既可以支持平衡功放模式(用于线性要求高，效率要求低的场景，如多模工作方式)，又可以支持Doherty功放模式(用于效率要求高，线性要求低的场景，如单模工作方式)，且两种模式间可以灵活切换，扩大了功放硬件的适用范围，可以为运营商的组网和基站升级提供更加灵活和更低成本的解决方案。
如图4所示，本发明的实施例二提供了另一种功率放大装置，与实施例一的功率放大装置不同之处在于，还包括第一开关108、第三负载109，其中，所述第一开关108的第一端口11连接所述第二电桥107的第二输出端10，所述第一开关108的第二端口12连接所述第二负载102的一端(即所述第二负载102的一端通过第一开关108连接所述第二电桥107的第二输出端10，)；所述第一开关108的第三端口13通过第三负载109接地。其中，所述第二负载102的一端连接第一开关108的第二端口12，另一端可以是接地或开路。
所述第一开关108根据所述状态控制模块1052输出的模式切换命令，接通第一开关108的第一端口11和第二端口12，或接通第一开关108的第一端口11和第三端口13。
第三负载109可以为50欧姆负载。
当状态控制模块1052由端口16、17输出的模式切换命令为切换至平衡功放模式的模式切换命令时(该切换命令可以用高电平表示)，第一开关108的第一端口11和第三端口13接通(同时，第一端口11和第二端口12断开)；当状态控制模块1052输出的模式切换命令为切换至Doherty功放模式的模式切换命令时(该切换命令可以用低电平表示)，第一开关108的第一端口11和第二端口12接通(同时，第一端口11和第三端口13断开)。
所述第一开关108为射频开关或射频继电器。
与实施例一相比，本实施例在功率放大装置由Doherty功放模式切换至平衡功放模式时，利用第一开关108将第二电桥107的第二输出端10所连接的负载由传输线变为接地的50欧姆负载，有利于吸收功率放大装置中两路功放放大不平衡所产生的功率，防止此功率由第二电桥107的第二输出端10反射回功放，由此进一步改善了功率放大装置的性能。
如图5所示，本发明的实施例三提供了另一种功率放大装置，与实施例一的功率放大装置不同之处在于还包括第三负载109、第二开关110，其中，所述第二开关110的第一端口14通过第二负载102连接所述第二电桥107的第二输出端10，所述第二开关110的第二端口15通过第三负载109接地；
所述第二开关110根据所述状态控制模块1052输出的模式切换命令，接通第二开关110的第一端口14和第二端口15，或断开第二开关110的第一端口14和第二端口15。
第三负载109可以为50欧姆负载。
当状态控制模块1052由端口16、17输出的模式切换命令为切换至平衡功放模式的模式切换命令时(该切换命令可以用高电平表示)，第二开关110的第一端口14和第二端口15接通；当状态控制模块1052输出的模式切换命令为切换至Doherty功放模式的模式切换命令时(该切换命令可以用低电平表示)，第二开关110的第一端口14和第二端口15断开。
所述第二开关110为射频开关或射频继电器。
与实施例一相比，本实施例在功率放大装置由Doherty功放模式切换至平衡功放模式时，利用第二开关110将第二电桥107的第二输出端10所连接的负载由开路的传输线变为与传输线串联接地的50欧姆负载，有利于吸收功率放大装置中两路功放放大不平衡所产生的功率，防止此功率由第二电桥107的第二输出端10反射回功放，由此进一步改善了功放的性能。
本发明的实施例四提供了一种基站，包括发射机，其特征在于还包括实施例一至三任一项所述的功率放大装置；
所述功率放大装置的输入端与所述发射机的输出端相连，用于放大所述发射机输出的信号。
上述发射机可以是射频发射机，也可以是微波发射机。
本发明实施例三提供的基站，使用了如实施例一至三任一项所述的功率放大装置，实现了同一基站的功放硬件既可以支持平衡功放模式(用于线性要求高，效率要求低的场景，如多模工作方式)，又可以支持Doherty功放模式(用于效率要求高，线性要求低的场景，如单模工作方式)，且两种模式间可以灵活切换，可以为运营商的组网和基站升级提供更加灵活和更低成本的解决方案。
根据上述装置实施例，本发明的实施例四提供一种功率放大方法，其特征在于，包括：
第一电桥接收待放大信号，并将所述待放大信号分成两路输出；
第一功放模块和第二功放模块分别根据自身工作状态放大第一电桥输出的两路待放大信号；
第二电桥将经过第一功放模块和第二功放模块放大后的两路待放大信号合路输出：
栅压模块根据指令或待放大信号的类型改变提供给第一功放模块或第二功放模块的栅极偏置电压；当需要切换至平衡功放模式时，可以通过改变功放模块的栅极偏置电压，如使第一功放模块103工作在AB类或A类或B类，第二功放模块104工作在AB类或A类或B类；当需要切换至Doherty功放模式时，使第一功放模块103工作在AB类或A类或B类，第二功放模块104工作在C类；或者，第一功放模块103工作在C类，第二功放模块104工作在AB类或A类或B类。
本发明实施例四提供的功率放大方法即可以支持平衡功放模式(用于线性要求高，效率要求低的场景)，又可以支持Doherty功放模式(用于效率要求高，线性要求低的场景)，且两种模式间可以灵活切换，扩大了功率放大方法的适用范围，可以为运营商的组网和基站升级提供更加灵活和更低成本的解决方案。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)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)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种功率放大装置，其特征在于，包括：
第一功放模块，第二功放模块，第一电桥，第二电桥；
第一电桥用于对待放大信号进行分路，其中，所述第一电桥的第一输入端作为隔离端，第一电桥的第二输入端作为信号输入端，用于接收待放大信号，第一电桥的第一输出端和第二输出端作为分路输出端，用于分别输出分路后的所述待放大信号；
第一功放模块，用于根据自身工作状态放大来自所述第一电桥的第一输出端的信号，并将放大后的信号输出到所述第二电桥的第一输入端；
第二功放模块，用于根据自身工作状态放大来自所述第一电桥的第二输出端的信号，并将放大后的信号输出到所述第二电桥的第二输入端；
第二电桥用于对放大后的信号进行合路，其中，所述第二电桥的第二输出端作为隔离端，第二电桥的第一输入端和第二输入端作为信号输入端，用于分别接收来自第一功放模块输出的放大后的信号和第二功放模块输出的放大后的信号，第二电桥的第一输出端作为合路输出端，用于输出合路后的信号；
栅压模块，用于根据指令或待放大信号的类型改变提供给第一功放模块或第二功放模块的栅极偏置电压；
其中，所述第一功放模块或第二功放模块还用于根据所述栅极偏置电压，改变自身工作状态，使功率放大装置的工作模式在平衡功放模式与Doherty功放模式间切换；
所述平衡功放模式为所述第一功放模块与所述第二功放模块同时工作在A类，或工作在AB类，或工作在B类的放大模式。
2.根据权利要求1所述的功率放大装置，其特征在于所述栅压模块还包括：
状态控制模块，用于根据指令或待放大信号的类型，输出模式切换命令；
栅压提供模块，根据所述状态控制模块输出的模式切换命令，改变提供给第一功放模块或第二功放模块的栅极偏置电压。
3.根据权利要求2所述的功率放大装置，其特征在于，还包括第一负载、第二负载：
所述第一电桥的第一输入端作为隔离端，通过第一负载接地；
所述第二电桥的第二输出端作为隔离端，与所述第二负载的一端电耦合。
4.根据权利要求3所述的功率放大装置，其特征在于，还包括第三负载、第一开关：
其中，所述第一开关的第一端口连接所述第二电桥的第二输出端，所述第一开关的第二端口连接所述第二负载的一端；
所述第一开关的第三端口通过第三负载接地；
所述第一开关根据所述状态控制模块输出的模式切换命令，接通第一开关的第一端口和第二端口，或接通第一开关的第一端口和第三端口。
5.根据权利要求3所述的功率放大装置，其特征在于，还包括第三负载、第二开关：
其中，所述第二开关的第一端口通过第二负载连接所述第二电桥的第二输出端，所述第二开关的第二端口通过第三负载接地；
所述第二开关根据所述状态控制模块输出的模式切换命令，接通第二开关的第一端口和第二端口，或断开第二开关的第一端口和第二端口。
6.根据权利要求1所述的功率放大装置，其特征在于，还包括第一负载、第二负载：
所述第一电桥的第一输入端作为隔离端，通过第一负载接地；
所述第二电桥的第二输出端作为隔离端，与所述第二负载的一端电耦合。
7.根据权利要求1至6任一项所述的功率放大装置，其特征在于所述第一电桥、第二电桥为3dB电桥。
8.根据权利要求3至6任一项所述的功率放大装置，其特征在于所述第一负载为50欧姆负载，所述第二负载为传输线。
9.根据权利要求1至6任一项所述的功率放大装置，其特征在于所述第一功放模块或第二功放模块为一个功率放大器或多个功率放大器级联组成。
10.一种基站，包括发射机，其特征在于还包括
如权利要求1至9任一项所述的功率放大装置；
所述功率放大装置的输入端与所述发射机的输出端相连，用于放大所述发射机输出的信号。
11.一种功率放大方法，其特征在于，包括：
第一电桥接收待放大信号，并将所述待放大信号分成两路输出；
第一功放模块和第二功放模块分别根据自身工作状态放大第一电桥输出的两路待放大信号；
第二电桥将经过第一功放模块和第二功放模块放大后的两路待放大信号合路输出；
栅压模块根据指令或待放大信号的类型改变提供给第一功放模块或第二功放模块的栅极偏置电压；
第一功放模块或第二功放模块根据所述栅极偏置电压，改变自身工作状态，使功率放大装置的工作模式在平衡功放模式与Doherty功放模式间切换；
其中，所述平衡功放模式为所述第一功放模块与所述第二功放模块同时工作在A类，或工作在AB类，或工作在B类的放大模式。
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