CN101977022A - 互补增强功率补偿方法、装置及通信设备 - Google Patents

互补增强功率补偿方法、装置及通信设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及移动通信技术领域，提供了一种互补增强功率补偿方法。该方法包括以下步骤：包括以下步骤：获取功率放大器的检波电压及表示通信设备期望输出功率的期望功率电压；将功率放大器的检波电压与所述期望功率电压进行比较，并将比较结果输出至可调衰减器；可调衰减器根据比较结果对输出至功率放大器的发射功率进行调节。本发明还提供了一种互补增强功率补偿装置及通信设备。利用本发明互补增强功率补偿方法、装置或通信设备，可使通信设备能工作在大的温度范围和宽频段的要求下，且发射功率保持稳定。

Description

互补增强功率补偿方法、装置及通信设备
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种互补增强功率补偿方法、装置及通信设备。
背景技术
随着科技的不断发展，手机、数据卡、无线宽带、多模终端、WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access，全球微波互联接)以及LTE(Long Term Evolution，长期演进)等各种制式的通信设备已经有了较大的普及程度。
通信设备在发射信号时需要进行功率补偿，以满足功率稳定的要求，避免发射功率高，造成超过辐射标准导致产品不合格；或发射功率低影响产品性能和覆盖范围的情况。
环境温度不一定是恒温，也可以是高温或低温。低功率(小于14dBm)发射时，对功率精度要求低所以采用查表法进行补偿就可以满足要求。查表法的原理是根据热敏电阻所反馈的通信设备的实时温度，对应预先计算好的补偿功率值进行功率补偿。补偿功率与热敏电阻检测温度的关系参考下表1所示：
  补偿功率(dB)   热敏电阻检测温度
  8.25   -20℃
  7.50   -12℃
  7.00   -4℃
  6.25   4℃
  5.50   12℃
  4.75   20℃
  4.00   28℃
  3.25   36℃
  2.25   44℃
  1.25   52℃
接上页
  0.25   60℃
  0   68℃
  -0.75   76℃
  -1.75   84℃
  -2.5   92℃
  -3.5   100℃
表1
但在高低温环境宽频段高功率发射时，由于器件增益频率响应不一致，容易造成增益偏差较大；且个别器件工作带宽临界、高低温环境下功率偏移较大，将导致高频点或低频点偏差相对一般频点较大，使得温度和增益响应趋势不一样，而通讯设备对发射功率的控制又较为严格，因而采用查表法来保证全频段功率波动符合要求比较困难，很难满足通信设备功率稳定的要求。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种互补增强功率补偿方法或装置，旨在提高产品的适应能力，使其适应更多的工作环境温度。
本发明提供一种互补增强功率补偿方法，包括以下步骤：
获取功率放大器的检波电压及表示通信设备期望输出功率的期望功率电压；
将功率放大器的检波电压与所述期望功率电压进行比较，并将比较结果输出至可调衰减器；
可调衰减器根据比较结果对输出至功率放大器的发射功率进行调节。
优选地，所述将功率放大器的检波电压与所述期望功率电压进行比较，并将比较结果输出至可调衰减器的步骤中包括：
当功率放大器的输出功率小于14dBm时，将可调衰减器的供电电路切换至恒压供电电路。
优选地，所述可调衰减器根据比较结果对输出至功率放大器的发射功率进行调节的步骤中包括：
在通信设备实际输出的功率与期望输出的功率相等时，设置功率放大器的检波电压减去所述期望功率电压所得到的差值为标准压差值，且此时输出至功率放大器的发射功率为标准发射功率；
当功率放大器的检波电压减去所述期望功率电压的值小于标准压差值时，上调标准发射功率，；
当功率放大器的检波电压减去所述期望功率电压的值大于标准压差值时，下调标准发射功率。
所述获取功率放大器的检波电压及表示通信设备期望输出功率的期望功率电压的步骤中包括：
将通信设备期望输出功率用数字信号输出；
对所述数字信号进行数模转换，从而输出表示通信设备期望输出功率的期望功率电压。
优选地，所述获取功率放大器的检波电压及表示通信设备期望输出功率的期望功率电压的步骤中还包括：
根据输出的期望功率电压斜率调整功率放大器的检波电压斜率，使功率放大器的检波电压斜率与对等的期望功率电压斜率一致。
本发明提供一种互补增强功率补偿装置，包括：
电压获取模块，用于获取功率放大器的检波电压及表示通信设备期望输出功率的期望功率电压；
电压比较器，用于将功率放大器的检波电压与所述期望功率电压进行比较，并将比较结果输出至可调衰减器；
可调衰减器，用于根据比较结果对输出至功率放大器的发射功率进行调节。
优选地，上述互补增强功率补偿装置还包括：
切换单元，用于当功率放大器的输出功率小于14dBm时，将可调衰减器的供电电路切换至恒压供电电路。
优选地，所述可调衰减器包括：
标准配置模块，用于在通信设备实际输出的功率与期望输出的功率相等时，设置功率放大器的检波电压减去所述期望功率电压所得到的差值为标准压差值，且此时输出至功率放大器的发射功率为标准发射功率；
微调模块，用于当功率放大器的检波电压减去所述期望功率电压的值小于标准压差值时，上调标准发射功率；以及
当功率放大器的检波电压减去所述期望功率电压的值大于标准压差值时，下调标准发射功率。
优选地，所述电压获取模块包括：
期望功率指示子块，用于将通信设备期望输出功率用数字信号输出；
DAC转换器，用于对所述数字信号进行数模转换，从而输出表示通信设备期望输出功率的期望功率电压。
优选地，所述电压获取模块还包括斜率调整电路，用于根据输出的期望功率电压斜率调整功率放大器的检波电压斜率，使功率放大器的检波电压斜率与对等的期望功率电压斜率一致。
本发明提供一种通信设备，设有互补增强功率补偿装置，该互补增强功率补偿装置包括：
电压获取模块，用于获取功率放大器的检波电压及表示通信设备期望输出功率的期望功率电压；
电压比较器，用于将功率放大器的检波电压与所述期望功率电压进行比较，并将比较结果输出至可调衰减器；
可调衰减器，用于根据比较结果对输出至功率放大器的发射功率进行调节。
本发明所提供的互补增强功率补偿方法、装置或通信设备，在高功率输出时通过获取功率放大器的检波电压，将其与通信设备的期望功率电压进行比较，并根据比较结果调整发射功率，可使设备的实际输出功率与期望输出功率保持平衡；并且，还可在低功率输出时进行切换至现有的功率补偿，使用现有的查表法进行功率补偿，通信设备能工作在大的温度范围和宽频段的要求下，发射功率保持稳定。
附图说明
图1为本发明的一个实施方式中互补增强功率补偿方法的流程图；
图2为本发明的一个实施例中互补增强功率补偿方法的流程图；
图3为本发明的一个实施例中根据比较结果对输出至功率放大器的发射功率进行调节的流程图；
图4为本发明的一个实施例中获取功率放大器的检波电压及表示通信设备期望输出功率的期望功率电压的流程图；
图5为本发明的一个实施例中电压斜率的结构示意图；
图6为本发明的一个实施方式中互补增强功率装置的结构示意图；
图7为本发明的一个实施例中互补增强功率装置的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
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。
本发明中，通信设备可以是通信终端或通信系统中的信号发射设备等，其中设有功率放大器及信号发射天线等，通过计算功率放大器输出的功率及功率放大器到天线端口的损耗，即可获取通信设备的实际输出功率。
图1示出了本发明的一个实施方式中互补增强功率补偿方法的流程，该流程包括以下步骤：
步骤S10，获取功率放大器的检波电压及表示通信设备期望输出功率的期望功率电压；检波电压可反应功率放大器实际输出的功率值，可利用检波电路获取功率放大器的检波电压。功率放大器实际输出的功率值与检波电压的关系可参考下表2所示：
  功率放大器的检波电压(V)   功率放大器输出的功率(dBm)
  2V   25dBm
  1.9V   24dBm
  1.8V   23dBm
  1.75V   22dBm
  1.55V   21dBm
  1.45V   20dBm
  1.30V   19dBm
  1.2V   18dBm
接上页
  1V   17dBm
  0.9V   16dBm
  0.75V   15dBm
  0.65V   14dBm
表2
通信设备的期望功率电压可通过通信设备中的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)芯片及扩展的GPIO(General Purpose Input Output，通用输入/输出)线输出表示期望功率的数字信号，例如，可根据CPU芯片输出的API(Application Programming Interface，应用程序编程接口)命令控制扩展GPIO口，输出高低电平来表示0，1，并根据功率输出的范围来选择使用GPIO线的数量，如下表3所示：14～25dBm功率值，使用5根GPIO线来表示输出功率25dBm数值。
表3
表示期望输出功率的数字信号通GPIO线输入到DAC转换器，进行模拟电压转换，从而得到期望功率电压。
步骤S20，将功率放大器的检波电压与所述期望功率电压进行比较，并将比较结果输出至可调衰减器；两者之间的比较可通过电压比较器进行，例如，可将检波电压的输出端与期望功率电压的输出端接入到电压比较器中，通过电压比较器获取比较结果并输出至可调衰减器。
步骤S30，可调衰减器根据比较结果对输出至功率放大器的发射功率进行调节。例如，可调衰减器设置在电压比较器的输出端，接收电压比较器的比较结果，并根据压差值调节发射通路的衰减量，使输出至功率放大器的发射功率得到调节。
本发明上述实施方式中，通过获取功率放大器的检波电压并与通信设备的期望功率电压进行比较，再根据比较结果对功率放大器的输出功率进行调整，形成闭环功率调整，可使终端在高低温环境宽频段高功率发射时，发射功率保持稳定。
在一实施例中，除上述步骤外，本发明互补增强功率补偿方法还包括步骤S40：当功率放大器的输出功率小于14dBm时，将可调衰减器的供电电路切换到恒压供电电路。可在电压比较器的输出端至可调衰减器的输入端之间设置切换开关，当功率放大器的输出功率小于14dBm(电压低于0.65V)时，通过切换开关将可调衰减器的供电电路切换到恒压供电电路。在一实施例中，设备校准时或自检测时，根据API控制CPU芯片GPIO输出都为低电平，即GPIO经过DAC转换器后的电压接近0V，可通过切换开关将可调衰减器的供电电路由电压比较器切换到恒压电路，不再进行闭环功率控制，使用查表法进行功率补偿。
本实施例通过设置预设值并根据预设值进行切换，使得通信设备也可利用查表法进行功率补偿，扩展了通信设备的使用范围。
参照图3，上述步骤S30中可包括：
步骤S31，在通信设备实际输出的功率与期望输出的功率相等时，设置功率放大器的检波电压减去所述期望功率电压所得到的差值为标准压差值，且此时输出至功率放大器的发射功率为标准发射功率；当通信设备实际输出功率与通信设备期望输出功率相等时，通信设备的功率发射保持平衡，因而可设置此时的功率放大器的检波电压减去通信设备期望输出功率电压所得到的标准压差值。可调衰减器将在此标准压差值时的衰减量设置为标准衰减量，在该衰减量时所发射的功率为标准功率，从而以此来调节发射功率。
步骤S32，当功率放大器的检波电压减去所述期望功率电压的值小于标准压差值时，上调标准发射功率；此时，功率放大器的检波电压偏小，导致功率放大器的检波电压减去通信设备期望输出功率电压的值小于标准压差值，这样输入到可调衰减器电压偏小，可调衰减器对发射通路的衰减量小于标准值，发射通路输入至功率放大器功率变高，功率放大器的输出功率也变高。功率放大器的检波电压开始变大，直到功率放大器的检波电压减去通信设备的期望输出功率电压等于标准压差值。
步骤S33，当功率放大器的检波电压减去所述期望功率电压的值大于标准压差值时，下调标准发射功率。当通信设备实际输出功率相对通信设备期望输出功率偏大时，这时功率放大器的检波电压偏大，导致功率放大器的检波电压减去通信设备期望输出功率电压的值大于标准压差值，这样输入到可调衰减器电压偏大，所以可调衰减器对通路的衰减量大于标准衰减量，发射通路输入功率放大器功率变低，功率放大器放大后输出功率也变低。功率放大器的检波电压开始变小，直到功率放大器的检波电压减去通信设备期望输出功率电压等于标准压差值。
参照图4，上述步骤S10可包括：
步骤S11，将通信设备期望输出功率用数字信号输出；可通过通信设备中的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)芯片及扩展的GPIO(General Purpose Input Output，通用输入/输出)线输出表示期望功率的数字信号，例如，可根据CPU芯片输出的API(Application Programming Interface，应用程序编程接口)命令控制扩展GPIO口，输出高低电平来表示0，1，并根据功率输出的范围来选择使用GPIO线的数量，具体示例可参考上表3。
步骤S12，对所述数字信号进行数模转换，从而输出与通信设备期望输出功率对应的期望功率电压。可通过DAC转换器进行模拟电压转换，从而得到期望功率电压。
本实施例通过增加CPU芯片的API命令，控制GPIO口输出表示通信设备期望输出功率的期望功率电压，从而和实时的功率放大器饿检波电压对比，达到闭环功率控制，容易实现。
在一实施例中，在执行上述步骤S12之后还包括：
步骤S13，根据输出的期望功率电压斜率调整功率放大器的检波电压斜率，使功率放大器的检波电压斜率与对等的期望功率电压斜率一致。参照图5上述实施例中，根据上表2的对应关系，功率放大器的检波电压能够线性的表示14～25dBm功率值，基本上0.1V步进电压表示1dB功率的变化，为了提高控制精度，可以通过斜率调整电路将斜率加大，使功率放大器的检波电压斜率与对等的期望功率电压斜率一致。
本实施例通过调整检波电压斜率，提高了功率补偿精度。
参照图6，为本发明一实施方式中互补增强功率补偿装置的结构示意图。该互补增强功率补偿装置包括：
电压获取模块10，用于获取功率放大器20的检波电压及表示通信设备期望输出功率的期望功率电压；在一实施例中，电压获取模块10可包括设置在功率放大器20内部的输出功率检测模块11及期望功率指示子块12，其中输出功率检测模块11可用于获取功率放大器20的检波电压，众所周知，功率放大器20的检波电压可反应其实际输出功率，而功率放大器20的实际输出功率加上其至天线端的损耗即可获知通信设备的实际输出功率。期望功率指示子块12包括CPU芯片以及上述GPIO线，可通过CPU芯片发送API命令控制GPIO输出表示通信设备期望输出功率的期望输出电压，具体可参照前述图1所示实施例。
电压比较器30，用于将功率放大器20的检波电压与所述期望功率电压进行比较，并将比较结果输出至可调衰减器；在一实施例中，电压比较器30输入端分别与输出功率检测模块11的输出端及期望功率指示子块12的输出端相连；输出端与可调衰减器40相连。
可调衰减器40，用于根据比较结果对输出至功率放大器20的发射功率进行调节。在一实施例中，可调衰减器40设有标准配置模块41，可在通信设备实际输出的功率与期望输出的功率相等时，设置功率放大器的检波电压减去所述期望功率电压所得到的差值为标准压差值，且此时输出至功率放大器的发射功率为标准发射功率；当通信设备实际输出功率与通信设备期望输出功率相等时，通信设备的功率发射保持平衡，因而可设置此时的功率放大器的检波电压减去通信设备期望输出功率电压所得到的标准压差值。在一实施例中，可调衰减器40可将在标准压差值时的衰减量设置为标准衰减量，在该衰减量时所发射的功率为标准功率，从而以此来调节发射功率。
上述可调衰减器40还包括微调模块42，可用于当功率放大器的检波电压减去所述期望功率电压的值小于标准压差值时，上调标准发射功率；此时，功率放大器的检波电压偏小，导致功率放大器的检波电压减去通信设备期望输出功率电压的值小于标准压差值，这样输入到可调衰减器40电压偏小，可调衰减器40对发射通路的衰减量小于标准值，发射通路输入至功率放大器功率变高，功率放大器的输出功率也变高。功率放大器的检波电压开始变大，直到功率放大器的检波电压减去通信设备的期望输出功率电压等于标准压差值。
上述微调模块42还用于当功率放大器的检波电压减去所述期望功率电压的值大于标准压差值时，下调标准发射功率。当通信设备实际输出功率相对通信设备期望输出功率偏大时，这时功率放大器的检波电压偏大，导致功率放大器的检波电压减去通信设备期望输出功率电压的值大于标准压差值，这样输入到可调衰减器40电压偏大，所以可调衰减器40对通路的衰减量大于标准衰减量，发射通路输入功率放大器功率变低，功率放大器放大后输出功率也变低。功率放大器的检波电压开始变小，直到功率放大器的检波电压减去通信设备期望输出功率电压等于标准压差值。
参照图7，在一实施例中，上述互补增强功率补偿装置还可包括：
切换单元50，用于当功率放大器的输出功率小于14dBm时，将可调衰减器的供电电路切换至恒压供电电路；在一具体示例中，切换单元50可以为切换开关，设置在电压比较器的输出端至可调衰减器的输入端之间，可设置功率放大器20的输出功率小于或等于14dBm时，通过该切换开关将上述可调衰减器40的输入电路切换到恒压供电电路。切换单元50可使设备校准时或自检测时，不再进行闭环功率控制，使用查表法进行功率补偿。
在一实施例中，输出功率检测模块11为设置在功率放大器20中的检波电路，用以获取功率放大器20的检波电压，其输出端与一斜率调整电路13相连。输出的检波电压通过斜率调整电路13进行调整，使其斜率与对等的期望功率电压斜率一致，从而提高功率补偿精度。
期望功率指示子块12包括CPU芯片121、GPIO线122以及DAC转换器123，其中CPU芯片121用以输出设备期望输出功率，可发送API(Application Programming Interface，应用程序编程接口)命令控制扩展GPIO口，通过GPIO线122输出高低电平来表示0，1，可根据功率输出的范围来选择使用GPIO线122的数量，而DAC转换器123可对表示期望输出功率的数字信号进行数模转换，得到期望功率电压。
本发明还提供了一种通信设备，该通信设备除基本的用于通信的模块以外还设有上述功率补偿装置。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种互补增强功率补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取功率放大器的检波电压及表示通信设备期望输出功率的期望功率电压；
将功率放大器的检波电压与所述期望功率电压进行比较，并将比较结果输出至可调衰减器；
可调衰减器根据比较结果对输出至功率放大器的发射功率进行调节。
2.如权利要求1所述的互补增强功率补偿方法，其特征在于，所述将功率放大器的检波电压与所述期望功率电压进行比较，并将比较结果输出至可调衰减器的步骤中包括：
当功率放大器的输出功率小于14dBm时，将可调衰减器的供电电路切换至恒压供电电路。
3.如权利要求1或2所述的互补增强功率补偿方法，其特征在于，所述可调衰减器根据比较结果对输出至功率放大器的发射功率进行调节的步骤中包括：
在通信设备实际输出的功率与期望输出的功率相等时，设置功率放大器的检波电压减去所述期望功率电压所得到的差值为标准压差值，且此时输出至功率放大器的发射功率为标准发射功率；
当功率放大器的检波电压减去所述期望功率电压的值小于标准压差值时，上调标准发射功率；
当功率放大器的检波电压减去所述期望功率电压的值大于标准压差值时，下调标准发射功率。
4.如权利要求3所述的互补增强功率补偿方法，其特征在于，所述获取功率放大器的检波电压及表示通信设备期望输出功率的期望功率电压的步骤中包括：
将通信设备期望输出功率用数字信号输出；
对所述数字信号进行数模转换，从而输出表示通信设备期望输出功率的期望功率电压。
5.如权利要求4所述的互补增强功率补偿方法，其特征在于，所述获取功率放大器的检波电压及表示通信设备期望输出功率的期望功率电压的步骤中还包括：
根据输出的期望功率电压斜率调整功率放大器的检波电压斜率，使功率放大器的检波电压斜率与对等的期望功率电压斜率一致。
6.一种互补增强功率补偿装置，其特征在于，包括：
电压获取模块，用于获取功率放大器的检波电压及表示通信设备期望输出功率的期望功率电压；
电压比较器，用于将功率放大器的检波电压与所述期望功率电压进行比较，并将比较结果输出至可调衰减器；
可调衰减器，用于根据比较结果对输出至功率放大器的发射功率进行调节。
7.如权利要求6所述的互补增强功率补偿装置，其特征在于，还包括：
切换单元，用于当功率放大器的输出功率小于14dBm时，将可调衰减器的供电电路切换至恒压供电电路。
8.如权利要求6霍7所述的互补增强功率补偿装置，其特征在于，所述可调衰减器包括：
标准配置模块，用于在通信设备实际输出的功率与期望输出的功率相等时，设置功率放大器的检波电压减去所述期望功率电压所得到的差值为标准压差值，且此时输出至功率放大器的发射功率为标准发射功率；
微调模块，用于当功率放大器的检波电压减去所述期望功率电压的值小于标准压差值时，上调标准发射功率；以及
当功率放大器的检波电压减去所述期望功率电压的值大于标准压差值时，下调标准发射功率。
9.如权利要求8所述的互补增强功率补偿装置，其特征在于，所述电压获取模块包括：
期望功率指示子块，用于将通信设备期望输出功率用数字信号输出；
DAC转换器，用于对所述数字信号进行数模转换，从而输出表示通信设备期望输出功率的期望功率电压。
10.如权利要求9所述的互补增强功率补偿装置，其特征在于，所述电压获取模块还包括斜率调整电路，用于根据输出的期望功率电压斜率调整功率放大器的检波电压斜率，使功率放大器的检波电压斜率与对等的期望功率电压斜率一致。
11.一种通信设备，其特征在于，设有互补增强功率补偿装置，该互补增强功率补偿装置包括：
电压获取模块，用于获取功率放大器的检波电压及表示通信设备期望输出功率的期望功率电压；
电压比较器，用于将功率放大器的检波电压与所述期望功率电压进行比较，并将比较结果输出至可调衰减器；
可调衰减器，用于根据比较结果对输出至功率放大器的发射功率进行调节。
12.如权利要求11所述的通信设备飞，其特征在于，还包括如权利要求7至10中任一项所述的互补增强功率补偿装置。
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