CN101656510B - 一种功率放大器栅压控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于TD-SCDMA射频功放领域，提供了一种功率放大器栅压控制方法及系统，所述方法包括：获取功放管当前工作温度，根据该温度及功放特性参数实时计算PWM信号的占空比值；根据上述占空比值产生相应的PWM信号；基于上述PWM信号对功放管的栅压进行控制。本发明通过实时地检测功放管的工作温度，并根据该工作温度实时产生一个最适应的PWM信号来控制功放管的栅极电压，从而可以使功放管在任何温度下都工作于最佳功放工作点，并且不受功放管类型的限制。

Description

一种功率放大器栅压控制方法及系统

技术领域

本发明属于TD-SCDMA射频功放领域，尤其涉及一种功率放大器栅压控制方法及系统。

背景技术

传统的TD-SCDMA射频功放/低噪放模块的栅压控制方法主要有以下两种：

一种是使用电阻分压的方式给栅压供电，但这种方式对于高低温功放特性差异较大的功放管，不能使其功放性能指标得到补偿，而只能保证在某个温度点下的性能指标，而且对不同的功放进行调试时，采用电阻分压方式无法控制栅压的分辨率，因此功放栅压很难达到理想状态。

另一种是使用模拟温补电路对功放栅压进行补偿，采用这种方式则必需调试出和功放温度特性曲线相反的补偿电路，而这在实际中很难做到，只能满足某温度段内的功放性能指标，而且随着温度的变化，模拟温度电路会产生温漂，从而使功放性能发生变化。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种功率放大器栅压控制方法，旨在解决现有的功放栅压控制技术不能使功放管在任何温度下都工作于最佳功放工作点的问题。

本发明的目的是这样实现的：

一种功率放大器栅压控制方法，包括下述步骤：

A、获取功放管当前工作温度，根据该温度及功放特性参数实时计算PWM信号的占空比值；

B、根据上述占空比值产生相应的PWM信号；

C、基于上述PWM信号对功放管的栅压进行控制。

在所述步骤A中，PWM信号的占空比值具体通过下述公式计算：

Y(Ti)＝D0+a1(Ti-T0)+a2(Ti-T0)²+a3(Ti-T0)³

Y′(Ti)＝Y(Ti)-(a1(Tc-T0)+a2(Tc-T0)²+a3(Tc-T0)³)

其中，Ti为所述功放管当前工作温度，Y′(Ti)为PWM信号的占空比值，a1、a2和a3分别为一次温度系数、二次温度系数和三次温度系数，T0和D0分别为经预先调试所得的参考工作温度和对应的参考PWM信号占空比值，Tc为功放温度曲线拟合时的参考温度。

调试获取所述T0和D0的方法具体包括下述步骤：

31、产生一PWM信号，并基于该信号控制功放栅极产生相应的栅压；

32、读取功放管的当前工作电流；

33、判断所述工作电流值是否与预设值相同，是则获取此时功放的工作电流值及本次产生的PWM信号的占空比值，即分别作为上述T0和D0，否则进一步判断所述工作电流值是否大于预设值，是，则执行步骤34，否，则执行步骤35；

34、增大PWM信号的占空比值，并返回执行步骤31；

35、减小PWM信号的占空比值，并返回执行步骤31。

所述功放栅压的控制精度可以通过修改PWM频率计数值进行控制。

本发明的另一目的在于：提供一种功率放大器栅压控制系统，包括：

数字温度传感器，用于实时获取功放管的当前工作温度信息并输出；

控制单元，用于根据数字温度传感器输出的温度信息实时产生一个PWM信号并输出；

PWM滤波模块，用于对控制单元输出的PWM信号进行滤波，输出直流电压信号至功放管的栅极。

所述控制单元包括：

存储模块，用于存储功放特性参数；

脉宽计算模块，用于根据搜索数字温度传感器输出的温度信息及存储模块中的功放特性参数实时计算出PWM信号的占空比值并输出；

PWM产生模块，用于根据脉宽计算模块输出的占空比值产生相应的PWM信号并输出。

本发明的突出优点是：本发明通过实时地检测功放管的工作温度，并根据该工作温度实时产生一个最适应的PWM信号来控制功放管的栅极电压，从而可以使功放管在任何温度下都工作于最佳功放工作点。

附图说明

图1是本发明实施例提供的功率放大器栅压控制方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的功率放大器曲线参数调试方法的流程图；

图3是本发明实施例提供的功率放大器栅压控制系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明实施例提供的功率放大器栅压控制方法的实现流程，详述如下：

在步骤S101中，系统上电后，获取功放管的当前工作温度。

在步骤S103中，根据所述当前工作温度及功放特性参数，通过计算得到一个控制PWM信号的占空比值。

在步骤S105中，根据所述占空比值产生相应的PWM信号。

在步骤S107中，基于所述PWM信号控制功放的栅压，使其达到最佳值。

在上述步骤S103中，占空比值具体通过下述公式1和公式2计算得到：

Y(Ti)＝D0+a1(Ti-T0)+a2(Ti-T0)²+a3(Ti-T0)³          公式1

Y′(Ti)＝Y(Ti)-(a1(Tc-T0)+a2(Tc-T0)²+a3(Tc-T0)³)   公式2

其中，Ti为上述步骤S101中获取的功放的当前工作温度，Y′(Ti)为占空比值，a1、a2和a3分别为一次温度系数、二次温度系数和三次温度系数，T0和D0分别为参考工作温度和对应的参考PWM信号占空比值，Tc为功放温度曲线拟合时的参考温度。

为获得所述T0和D0，在上述步骤S101前还需要进行对功放管的电流调试，其过程如图2所示。

在步骤S201中，产生一PWM信号，并基于该信号控制功放栅极产生相应的栅压。

本步骤中，初始产生的PWM信号的占空比为预置值，此后产生的PWM信号的占空比则根据调整所得。

在步骤S203中，读取功放管的当前工作电流。

在步骤S205中，判断所述工作电流值是否与预设值相同，是则执行步骤S207；否，则执行步骤S209。

在步骤S207中，获取此时功放的工作电流值及本次产生的PWM信号的占空比值，即分别作为上述T0和D0。

在步骤S209中，进一步判断所述工作电流值是否大于预设值，是，则执行步骤S211；否，则执行步骤S213。

在步骤S211中，在上述预置占空比值或上一次调整后的占空比值的基础上进一步增大占空比值，保持调整后的值并返回执行步骤S201，以增大功放管的工作电流。

在步骤S213中，在上述预置占空比值或上一次调整后的占空比值的基础上进一步减小占空比值，保持调整后的值并返回执行步骤S201，以减小功放管的工作电流。

上述a1、a2、a3的值则可以预先通过对一定数量的功放管样本利用实验检测和计算获得，具体计算方法如下：

设进行实验的功放管样本量为n，在本发明实施例中，通过对每个功放样本在-40℃～85℃的温度范围内，在m(m≥4)个不同的温度点Ts(1≤s≤m)分别测出每个温度点下该样本的栅压值Ys(1≤s≤m)，根据该m组(Ts，Ys)数据及下述公式3即可计算出每个样本的(a1_x，a2_x，a3_x)(1≤x≤n)数据。

$Y_s=\underset{t=1}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{coef}}_t{T}_s^t,s=\mathrm{1,2},...,m$ 公式3

其中，coef₁、coef₂、coef₃分别对应a1_x、a2_x、a3_x，此处，在计算a1_x、a2_x、a3_x时共同选用的温度参考点数据即为上述功放温度曲线拟合时的参考温度Tc。

根据获得的n组(a1_x，a2_x，a3_x)数据及下述公式4、公式5和公式6即可计算出a1、a2和a3。

$a1=\frac{\underset{x=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{a1}_x}{n}$ 公式4

$a2=\frac{\underset{x=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{a2}_x}{n}$ 公式5

$a3=\frac{\underset{x=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{a3}_x}{n}$ 公式6

在上述步骤S107中，由于PWM信号是一种具有固定周期不定占空比的数字信号，其经过滤波之后则可得到幅度变化的模拟信号。因此，通过控制PWM信号的占空比，就可以产生不同的模拟信号，同时通过模拟低通滤波器滤掉PWM信号的高频部分，保留其低频的直流分量，即可得到对应的直流电压输出，从而可以控制功放栅级电压。

功放栅极电压的控制精度通过如下方法计算，例如，如果PWM频率计数为1000，在5V参考电压下，功放栅压的分辨率为5/1000，即5mv；如果PWM频率计数为2000，那么功放栅压的分辨率为5/2000，即2.5mv，所以功放栅压的控制精度可以通过修改PWM频率计数值进行控制。

图3示出了本发明实施例提供的功率放大器栅压控制系统的示意结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，这些部分可以是软件、硬件或者软硬件结合的模块。

所述系统包括控制单元31、PWM滤波模块32以及数字温度传感器33，PWM滤波模块32和数字温度传感器33均与控制单元31连接。

数字温度传感器33实时获取功放管的当前工作温度信息，并输出至控制单元31，控制单元31中的脉宽计算模块312则根据所述功放管的当前工作温度及存于存储模块311中的功放特性参数，计算出一个PWM信号的占空比值，并将该值输出至PWM产生模块313，PWM产生模块313则产生一个具有相应占空比的PWM信号输出给PWM滤波模块32，PWM滤波模块32对PWM信号进行滤波，输出直流电压信号至功放管的栅极。

PWM滤波模块32的设计则可采用如下方法，举例说明，如果控制单元31的工作频率为10MHz，PWM频率计数值为1000，那么PWM的工作频率为10KHz，因此PWM滤波模块32设计为小于10KHz的低通滤波电路；如果PWM频率计数值为2000，那么PWM的工作频率为5KHz，因此PWM滤波模块32设计为小于5KHz的低通滤波电路，从而可以滤掉PWM信号中的纹波电压。

本发明实施例通过实时地检测功放管的工作温度，并根据该工作温度实时产生一个最适应的PWM信号来控制功放管的栅极电压，从而可以使功放管在任何温度下都工作于最佳功放工作点，并且不受功放管类型的限制。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种功率放大器栅压控制方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

A、获取功放管当前数字工作温度信息，根据该温度信息及功放特性参数实时计算PWM信号的占空比值；

B、根据上述占空比值产生相应的PWM信号；

C、基于上述PWM信号对功放管的栅压进行控制。

2.如权利要求1所述的功率放大器栅压控制方法，其特征在于，在所述步骤A中，PWM信号的占空比值具体通过下述公式计算：

Y(Ti)＝D0+a1(Ti-T0)+a2(Ti-T0)²+a3(Ti-T0)³

Y′(Ti)＝Y(Ti)-(a1(Tc-T0)+a2(Tc-T0)²+a3(Tc-T0)³)

其中，Ti为所述功放管当前数字工作温度信息，Y′(Ti)为PWM信号的占空比值，a1、a2和a3分别为一次温度系数、二次温度系数和三次温度系数，T0和D0分别为经预先调试所得的参考工作温度和对应的参考PWM信号占空比值，Tc为功放温度曲线拟合时的参考温度。

3.如权利要求2所述的功率放大器栅压控制方法，其特征在于，调试获取所述T0和D0的方法具体包括下述步骤：

31、产生一PWM信号，并基于该信号控制功放栅极产生相应的栅压；

32、读取功放管的当前工作电流；

33、判断所述工作电流值是否与预设值相同，是则获取此时功放的工作电流值及本次产生的PWM信号的占空比值，即分别作为上述T0和D0，否则进一步判断所述工作电流值是否大于预设值，是，则执行步骤34，否，则执行步骤35；

34、增大PWM信号的占空比值，并返回执行步骤31；

35、减小PWM信号的占空比值，并返回执行步骤31。

4.如权利要求1所述的功率放大器栅压控制方法，其特征在于，所述功放栅压的控制精度可以通过修改PWM频率计数值进行控制。

5.一种功率放大器栅压控制系统，其特征在于，所述系统包括：

数字温度传感器，用于实时获取功放管的当前数字工作温度信息并输出；

控制单元，用于根据数字温度传感器输出的温度信息实时产生一个PWM信号并输出；

PWM滤波模块，用于对控制单元输出的PWM信号进行滤波，输出直流电压信号至功放管的栅极。

6.如权利要求5所述的功率放大器栅压控制系统，其特征在于，所述控制单元包括：

存储模块，用于存储功放特性参数；

脉宽计算模块，用于根据搜索数字温度传感器输出的温度信息及存储模块中的功放特性参数实时计算出PWM信号的占空比值并输出；

PWM产生模块，用于根据脉宽计算模块输出的占空比值产生相应的PWM信号并输出。

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