CN102172085A - 降低功率放大器功耗的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例公开了一种降低功率放大器功耗的方法及其装置，涉及通信领域，实现了最大限度的降低功率放大器功耗，延长移动终端的工作时间。本发明实施例的降低功率放大器功耗的方法，包括：获得补偿功率控制值，所述补偿功率控制值为在保证发射的预设的天线口功率值不变的前提下，降低功率放大器的输入电压至输入电压最小值时，输入到所述功率放大器的功率控制值，所述输入电压最小值为功率放大器在输入预设功率控制值时能保证功率放大器正常工作的最小的输入电压；向功率放大器输入所述输入电压最小值和补偿功率控制值，控制所述功率放大器输出预设的天线口功率值。

Description

降低功率放大器功耗的方法及装置
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种降低功率放大器功耗的方法及装置。
背景技术
在移动终端通信系统中，基带信号被调制成射频信号，经过功率放大器放大后由天线发射到空中。功率放大器是移动终端产生功耗的主要模块，功率放大器在工作过程中，通过晶体管的控制作用，把电源提供给功率放大器的直流功率转换成负载上的交流功率。一般情况下，功率放大器的效率η指交流功率Psc与电源供给的直流功率PE之比，通常用百分比表示，即：η＝Psc/PE×100％。
由于晶体管自身要有一定的功率消耗，再加上各种电路元件(电阻、变压器等)要消耗一定的功率，因此，电源提供给功率放大器的直流功率是不能完全转换成负载上的交流功率。在宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access，简称WCDMA)系统中，功率放大器的效率η随交流功率，即发射功率的变化而变化，当发射功率达到系统最高时，功率放大器的效率η也最高，可达到40％；当发射功率较小时，功率放大器的效率η只有不到10％。由于功率放大器的电源通常情况下为电池，过小的效率不仅造成了电池的不必要的电能浪费，还大大缩减了电池的寿命，使移动终端的工作时间减少。
为降低功率放大器所产生的功耗，提高功率放大器的效率η，现有技术提供了一种技术方案，通过改变功率放大器的增益模式来达到降低系统功耗的目的。功率放大器的供电电压是其增益的影响因素之一，也是影响其功耗的重要因素，通常情况下，供电电压越大，增益也就越大，因此，现有技术提供的技术方案将功率放大器工作模式分为三档：高增益、中增益、低增益，三个增益模式依次对应由大到小的不同的三个供电电压，根据功率放大器工作过程中实际的增益值来确定功率放大器的供电电压位于哪个档位上，即增益模式位于哪个档位上。
发明人在实现本发明的过程中发现，采用上述技术方案的功率放大器，也可在一定程度上达到降功耗的目的，但这种分档方法过于粗略，因此降低功率放大器功耗的效果不是非常明显。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于提供一种降低功率放大器功耗的方法及装置，能够降低功率放大器功耗，提高功率放大器的工作效率。
为解决上述技术问题，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种降低功率放大器功耗的方法，包括：
获得补偿功率控制值，所述补偿功率控制值为在保证发射的预设的天线口功率值不变的前提下，降低功率放大器的输入电压至输入电压最小值时，输入到所述功率放大器的功率控制值，所述输入电压最小值为功率放大器在输入预设功率控制值时能保证功率放大器正常工作的最小的输入电压；
向功率放大器输入所述输入电压最小值和补偿功率控制值，控制所述功率放大器输出预设的天线口功率值。
一种降低功率放大器功耗的装置，包括：
获取单元，用于获得补偿功率控制值，所述补偿功率控制值为在保证发射的预设的天线口功率值不变的前提下，降低功率放大器的输入电压至输入电压最小值时，输入到所述功率放大器的功率控制值，所述输入电压最小值为功率放大器在输入预设功率控制值时能保证功率放大器正常工作的最小的输入电压；
控制单元，用于向功率放大器输入所述输入电压最小值和补偿功率控制值，控制所述功率放大器输出预设的天线口功率值。
本发明实施例的降低功率放大器功耗的方法和装置，在保证功率放大器正常工作的前提下，通过降低输入电压、同时适当增大功率控制值，实现了在不改变发射功率的前提下降低功率放大器的功耗。本实施例的方法能够根据当前系统的发射功率调整功率放大器的输入电压，从而最大限度的降低功率放大器功耗，提高功率放大器的工作效率，减小电能的浪费，延长移动终端的工作时间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中降低功率放大器功耗的方法的流程图；
图2为本发明实施例中获取补偿功率控制值的流程图；
图3为本发明实施例中降低功率放大器功耗的装置的结构示意图之一；
图4为本发明实施例中降低功率放大器功耗的装置的结构示意图之二。
具体实施方式
本发明实施例提供一种降低功率放大器功耗的方法及装置，实现在不影响发射功率的前提下根据当前系统的发射功率调整功率放大器的输入电压，从而最大限度的降低功率放大器功耗，提高功率放大器的工作效率，减小电能的浪费，延长移动终端的工作时间。
下面结合附图对本发明实施例做详细描述。
实施例一
本发明实施例提供一种降低功率放大器功耗的方法，如图1所示，该方法包括：
步骤101、获得补偿功率控制值，补偿功率控制值为在保证发射的预设的天线口功率值不变的前提下，降低功率放大器的输入电压至输入电压最小值时，输入到功率放大器的功率控制值，输入电压最小值为功率放大器在输入预设功率控制值时能保证功率放大器正常工作的最小的输入电压。
本发明实施例中，功率控制值为未经功率放大器放大的原始信号的功率值；预设的天线口功率值是天线口处经功率放大器放大后的需要发射的信号的功率。
一般情况下，功率放大器在额定电压下工作，我们称这个电压为额定输入电压。功率放大器的放大倍数是由其自身性能决定的，因此，影响预设的天线口功率的因素通常有以下两个：输入信号的功率控制值、功率放大器的输入电压。在一定范围内，功率控制值越大，功率放大器的输入电压越大，发射的预设的天线口功率值就越大。
因此，为保证发射的预设的天线口功率值不变。同时又要降低功率放大器的输入电压、减小功耗，本发明采取的方法是适当增大输入信号的功率，即使用补偿功率控制值控制功率放大器输出预设的天线口功率值。
步骤102、向功率放大器输入输入电压最小值和补偿功率控制值，控制功率放大器输出预设的天线口功率值。
在移动终端的实际工作过程中，预设的天线口功率值并不是固定不变的，而是根据需要不断的发生改变。也就是说，与之对应的输入电压最小值和补偿功率控制值也要随之改变。因此，实际工作过程中这里所谓的“向功率放大器输入输入电压最小值和补偿功率控制值，控制功率放大器输出预设的天线口功率值”通常意义上讲是指“向功率放大器输入一组输入电压最小值和一组补偿功率控制值，控制功率放大器输出一组预设的天线口功率值”。
另外，还需要说明的是，本发明中的功率放大器的输入电压一般是指功率放大器的偏置电压。
本实施例的降低功率放大器功耗的方法，在保证功率放大器正常工作的前提下，通过降低输入电压、同时适当增大功率控制值的方法，实现了在不改变发射功率的前提下降低功率放大器的功耗。本实施例的方法能够根据当前系统的发射功率调整功率放大器的输入电压，从而最大限度的降低功率放大器功耗，提高功率放大器的工作效率，减小电能的浪费，延长移动终端的工作时间。
实施例二
本发明实施例提供一种降低功率放大器功耗的方法，如图2所示，该方法包括：
步骤201、获得功率放大器输入预设功率控制值和额定输入电压时，功率放大器输出的第一天线口功率值。
在移动终端的实际工作过程中，为了方便地获得补偿功率控制值以便实时控制供电电源的输入电压，通常先获得输出不同的预设的天线口功率值时所需要的功率控制值，并把两者的对应关系制成表格，这样，只需查找表格，就可得到所需要的补偿功率控制值。
举例来说，向功率放大器输入额定输入电压和一组功率控制值，获得功率放大器在输入额定输入电压时，输出的一组对应于一组功率控制值功率的天线口功率值，并建立功率控制值与天线口功率值的对应关系。在WCDMA系统中，输出的天线口功率值的范围为-55dBm到+24dBm，且通常将天线口功率值的步长设定为1dB，即天线口功率值每改变1dB记录相应的预设功率控制值，得到对应关系表表1，我们将本步骤得到的天线口功率值命名为第一天线口功率值，下表为表1的一部分。
表1
  预设功率控制值   第一天线口功率值
  xx   xx
  100   24dBm
  95   23dBm
  90   22dBm
  xx   xx
202、获得功率放大器输入预设功率控制值并保证功率放大器正常工作时的输入电压最小值。
功率放大器需要工作在一定的电压范围内，当输入电压过小时，功率放大器就会出现“失真”或者“截止”的现象。因此，这里的输入电压最小值在一定意义上将是指输出某天线口功率值的“最小不失真电压值”。
本实施例中，向功率放大器输入一组预设功率控制值，测量出相对应的保证功率放大器正常工作时的输入电压最小值。举例来说，在保证功率放大器正常工作的前提下，向功率放大器输入步骤201中表1的预设功率控制值，然后降低输入电压，测量出保证功率放大器正常工作时的最小的输入电压，即输入电压最小值，得到对应关系表表2，下表为表2的一部分。
表2
  第一天线口功率值   输入电压最小值
  xx   xx
  24dBm   V1
  23dBm   V2
  22dBm   V3
  xx   xx
203、获得功率放大器输入预设功率控制值和输入电压最小值时输出的第二天线口功率值。
向功率放大器输入一组预设功率控制值和步骤202中得到的相对应的输入电压最小值时，记录输出的一组第二天线口功率值。举例来说，向功率放大器输入步骤201中得到的表1的预设功率控制值和步骤202中得到的表2的输入电压最小值，记录天线口输出的天线口功率值，得到对应关系表表3，我们将本步骤得到的天线口功率值命名为第二天线口功率值，下表为表3的一部分。
表3
  功率控制值   输入电压最小值   第二天线口功率值
  xx   xx   xx
  100   V1   23.7dBm
  95   V2   22.6dBm
  90   V3   21.5dBm
  xx   xx   xx
204、将第一天线口功率值与第二天线口功率值的差值与第一天线口功率值加和，获得补偿天线口功率值。
举例来说，将步骤201中得到的表1的第一天线口功率值与步骤203中得到的表3的第二天线口功率值的差值与第一天线口功率值加和，计算相应的补偿天线口功率值，得到对应关系表表4，下表为表4的一部分。
表4
Figure BDA0000064953480000081
205、根据补偿天线口功率值查找功率放大器在额定电压输入时功率控制值与天线口功率值的对应关系，获得与补偿天线口功率值相对应的补偿功率控制值。
本实施例中得到补偿功率控制值的方法，使用了一个近似，即：功率放大器工作在额定输入电压下，天线口功率的变化量和功率控制值的变化量的对应关系，与功率放大器工作在输入电压最小值下是近似相同的。
举例来说，在移动终端的工作过程中，例如需要发射23dBm的功率，首先将输入电压调整到V2，然后根据步骤204表4中查找对应的补偿天线口功率值23.4dBm，再反查表1中23.4dBm与之对应的功率控制值，我们称这个功率控制值为补偿功率控制值，然后向功率放大器输入补偿功率控制值，控制功率放大器输出预设的天线口功率值。
本实施例的方法首先测量第一天线口功率值与预设功率控制值的对应关系；然后测量输入预设功率控制值时保证功率放大器正常工作时的最小的输入电压；向功率放大器输入预设功率控制值和输入电压最小值，记录天线口输出的第二天线口功率值；再将第一天线口功率值与第二天线口功率值的差值与第一天线口功率值加和，计算相应的补偿天线口功率值；最后通过得到的补偿天线口功率值反查步骤201中与之对应的功率控制值，即为补偿功率控制值。本实施例的方法通过降低输入电压、同时适当增大功率控制值，实现了在不影响发射功率的前提下根据当前系统的发射功率调整功率放大器的输入电压，在需要发射的功率改变时，通过查表能够迅速的得到与之对应的补偿功率控制值以及最小输入电压，从而最大限度的降低功率放大器功耗，提高功率放大器的工作效率，减小电能的浪费，延长移动终端的工作时间。
实施例三
本发明实施例提供一种降低功率放大器功耗的装置，如图3和图4所示，该装置包括：获取单元1和控制单元2。
其中，获取单元1，用于获得补偿功率控制值，补偿功率控制值为在保证发射的预设的天线口功率值不变的前提下，降低功率放大器的输入电压至输入电压最小值时，输入到功率放大器的功率控制值，输入电压最小值为功率放大器在输入预设功率控制值时能保证功率放大器正常工作的最小的输入电压；
控制单元2，用于向功率放大器输入输入电压最小值和补偿功率控制值，控制功率放大器输出预设的天线口功率值。
在移动终端的实际工作过程中，预设的天线口功率值并不是固定不变的，而是根据需要不断的发生改变。也就是说，与之对应的输入电压最小值和补偿功率控制值也要随之改变。因此，实际工作过程中这里所谓的“向功率放大器输入输入电压最小值和补偿功率控制值，控制功率放大器输出预设的天线口功率值”通常意义上讲是指“向功率放大器输入一组输入电压最小值和一组补偿功率控制值，控制功率放大器输出一组预设的天线口功率值”。
本实施例的降低功率放大器功耗的装置，其获取单元包括：第一获取模块11、第二获取模块12、第三获取模块13、第四获取模块14、第五获取模块15。
其中，第一获取模块11，用于获取所述功率放大器输入预设功率控制值和额定输入电压时，所述功率放大器输出的第一天线口功率值；
第二获取模块12，用于获取所述功率放大器输入所述预设功率控制值并保证功率放大器正常工作时的输入电压最小值；
第三获取模块13，用于获取所述功率放大器输入所述预设功率控制值和所述输入电压最小值时输出的第二天线口功率值；
第四获取模块14，用于将所述第一天线口功率值与所述第二天线口功率值的差值与所述第一天线口功率值加和，获取补偿天线口功率值；
第五获取模块15，用于根据所述补偿天线口功率值查找功率放大器在额定电压输入时功率控制值与天线口功率值的对应关系，获取与所述补偿天线口功率值相对应的补偿功率控制值。
在移动终端的实际工作过程中，为了方便地获得补偿功率控制值以便实时控制供电电源的输入电压，通常先获得输出不同的预设的天线口功率值时所需要的功率控制值，并把两者的对应关系制成表格，这样，只需查找表格，就可得到所需要的补偿功率控制值。
本实施例中，获取单元1还包括：第一控制模块10，用于向所述功率放大器输入额定输入电压和一组功率控制值，获得所述功率放大器在输入额定输入电压时，输出的一组对应于所述一组功率控制值功率的天线口功率值，并建立功率控制值与天线口功率值的对应关系。
功率放大器需要工作在一定的电压范围内，当输入电压过小时，功率放大器就会出现“失真”或者“截止”的现象。因此，这里的输入电压最小值在一定意义上将是指输出某天线口功率值的“最小不失真电压值”。
本实施例中，功率放大器的输入电压为功率放大器的偏置电压。
本实施例的降低功率放大器功耗的装置，在保证功率放大器正常工作的前提下，通过降低输入电压、同时适当增大功率控制值的方法，实现了在不改变发射功率的前提下降低功率放大器的功耗。本实施例的装置能够根据当前系统的发射功率调整功率放大器的输入电压，从而最大限度的降低功率放大器功耗，提高功率放大器的工作效率，减小电能的浪费，延长移动终端的工作时间。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如计算机的软盘，硬盘或光盘等，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。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种降低功率放大器功耗的方法，其特征在于，包括：
获得补偿功率控制值，所述补偿功率控制值为在保证发射的预设的天线口功率值不变的前提下，降低功率放大器的输入电压至输入电压最小值时，输入到所述功率放大器的功率控制值，所述输入电压最小值为功率放大器在输入预设功率控制值时能保证功率放大器正常工作的最小的输入电压；
向功率放大器输入所述输入电压最小值和补偿功率控制值，控制所述功率放大器输出预设的天线口功率值。
2.根据权利要求1所述的降低功率放大器功耗的方法，其特征在于，所述获得补偿功率控制值包括：
获得所述功率放大器输入预设功率控制值和额定输入电压时，所述功率放大器输出的第一天线口功率值；
获得所述功率放大器输入所述预设功率控制值并保证功率放大器正常工作时的输入电压最小值；
获得所述功率放大器输入所述预设功率控制值和所述输入电压最小值时输出的第二天线口功率值；
将所述第一天线口功率值与所述第二天线口功率值的差值与所述第一天线口功率值加和，获得补偿天线口功率值；
根据所述补偿天线口功率值查找功率放大器在额定电压输入时功率控制值与天线口功率值的对应关系，获得与所述补偿天线口功率值相对应的补偿功率控制值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
向所述功率放大器输入额定输入电压和一组功率控制值，获得所述功率放大器在输入额定输入电压时，输出的一组对应于所述一组功率控制值功率的天线口功率值，并建立功率控制值与天线口功率值的对应关系。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述功率放大器的输入电压为功率放大器的偏置电压。
5.一种降低功率放大器功耗的装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获得补偿功率控制值，所述补偿功率控制值为在保证发射的预设的天线口功率值不变的前提下，降低功率放大器的输入电压至输入电压最小值时，输入到所述功率放大器的功率控制值，所述输入电压最小值为功率放大器在输入预设功率控制值时能保证功率放大器正常工作的最小的输入电压；
控制单元，用于向功率放大器输入所述输入电压最小值和补偿功率控制值，控制所述功率放大器输出预设的天线口功率值。
6.根据权利要求5所述的降低功率放大器功耗的装置，其特征在于，所述获取单元包括：
第一获取模块，用于获取所述功率放大器输入预设功率控制值和额定输入电压时，所述功率放大器输出的第一天线口功率值；
第二获取模块，用于获取所述功率放大器输入所述预设功率控制值并保证功率放大器正常工作时的输入电压最小值；
第三获取模块，用于获取所述功率放大器输入所述预设功率控制值和所述输入电压最小值时输出的第二天线口功率值；
第四获取模块，用于将所述第一天线口功率值与所述第二天线口功率值的差值与所述第一天线口功率值加和，获取补偿天线口功率值；
第五获取模块，用于根据所述补偿天线口功率值查找功率放大器在额定电压输入时功率控制值与天线口功率值的对应关系，获取与所述补偿天线口功率值相对应的补偿功率控制值。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述获取单元还包括：
第一控制模块，用于向所述功率放大器输入额定输入电压和一组功率控制值，获得所述功率放大器在输入额定输入电压时，输出的一组对应于所述一组功率控制值功率的天线口功率值，并建立功率控制值与天线口功率值的对应关系。
8.根据权利要求5-7任一项所述的装置，其特征在于，所述功率放大器的输入电压为功率放大器的偏置电压。
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