CN102386854A - 栅极电压处理方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种栅极电压处理方法及装置，该方法包括：采集Doherty功放的工作频率信息；确定工作频率信息对应的栅极电压；向Doherty功放输出栅极电压。本发明可以实现全频带性能最优，进而提高Doherty功放全频带的效率。

Description

栅极电压处理方法及装置
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种栅极电压处理方法及装置。
背景技术
面对目前日益激烈的市场竞争，基站产品的效率高低已经成为行业竞争的焦点，基站中决定效率的主要部件——功放效率的提升也成了重中之重。
如今，业界都纷纷投入进行效率提升技术的研究，目前最为广泛应用的一种成熟技术就是多尔蒂(Doherty)技术，大部分功放厂家都已开始批量生产应用Doherty功放，2010年这种技术无论在成本还是批产能力方面仍将占据主流地位，因此如何在该技术上进一步提高效率也越发显得重要了。
传统的Doherty结构由2个功放组成：一个主功放，一个辅助功放，主功放工作在B类或者AB类，辅助功放工作在C类。两个功放不是轮流工作，而是主功放一直工作，辅助功放到设定的峰值才工作(这个功放也称为Peak power amplifier)。主功放后面的90°四分之一波长线是阻抗变换，目的是在辅助功放工作时，起到将主功放的视在阻抗减小的作用，保证辅助功放工作的时候和后面的电路组成的有源负载阻抗变低，这样主功放输出电流就变大。由于主功放后面有了四分之一波长线，为了使两个功放输出同相，在辅助功放前面也需要90°相移，如图1所示。
主功放工作在B类，当输入信号比较小的时候，只有主功放处于工作状态；当管子的输出电压达到峰值饱和点时，理论上的效率能达到78.5％。如果这时候将激励加大一倍，那么，管子在达到峰值的一半时就出现饱和了，效率也达到最大的78.5％，此时辅助功放也开始与主放大器一起工作。辅助功放的引入，使得从主功放的角度看，负载减小了，因为辅助功放对负载的作用相当于串连了一个负阻抗，所以，即使主功放的输出电压饱和恒定，但输出功率因为负载的减小却持续增大(流过负载的电流变大了)。当达到激励的峰值时，辅助功放也达到了自己效率的最大点，这样两个功放合在一起的效率就远远高于单个B类功放的效率。单个B类功放的最大效率78.5％出现在峰值处，现在78.5％的效率在峰值的一半就出现了，所以这种系统结构能达到很高的效率(每个放大器均达到最大的输出效率)。
从上述分析可知，Doherty放大器设计时必须保证主功放工作在B类或者AB类，辅助功放工作在C类，对于LDMOS功放管来说，可以通过设置不同的栅极电压来实现，栅极电压决定着功放管的导通角大小，也就是功放管的静态工作点(静态电流Idq)，静态工作点决定了功放管工作时的性能。
Doherty功放中其输入功分器在不同频率的功率分配必然会存在偏差，这也会导致频率不同时，有的频率Peak路功放分的功率大，会提前导通，使得线性余量增大但效率降低；有的频率Peak路功放分的功率小，会晚导通，此时效率提高，但线性指标会恶化。因此，在Doherty功放中，Peak功放的栅极电压设置对其效率指标影响较大，Peak功放的栅极电压设置得高，导通角变大，负载被提前牵引至低阻，功放效率会降低；反之，栅极电压设置得低，导通角变小，功放效率则会提高。
相关技术中，Doherty功放的Peak路栅极电压设置是在其工作的全频带内进行线性和效率的折衷后设定为一个固定的电压。从测试的经验数据来看，随频率不同，大部分功放电流差异较大，从而影响了Doherty功放全频带的效率。
发明内容
针对相关技术中Doherty功放的Peak路栅极电压设置一个固定电压，从而影响Doherty功放全频带的效率的问题而提出本发明，为此，本发明的主要目的在于提供一种栅极电压设置方法及装置，以解决上述问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种栅极电压处理方法。
根据本发明的栅极电压处理方法包括：采集Doherty功放的工作频率信息；确定工作频率信息对应的栅极电压；向Doherty功放输出栅极电压。
进一步地，在选择工作频率信息对应的栅极电压之前，上述方法还包括：预先设置工作频率信息与栅极电压的对应关系。
进一步地，预先设置工作频率信息与栅极电压的对应关系包括：确定Doherty功放的工作带宽；等分工作带宽，得到多个相同带宽的频率区间；确定多个相同带宽的频率区间中的每个频率区间对应的栅极电压。
进一步地，确定工作频率信息对应的栅极电压包括：在多个相同带宽的频率区间中，确定工作频率信息对应的频率空间；确定频率区间对应的栅极电压。
进一步地，预先设置工作频率信息与栅极电压的对应关系包括：确定Doherty功放的工作带宽；在工作带宽上，设置工作频率信息与栅极电压的线性关系。
进一步地，确定工作频率信息对应的栅极电压包括：根据线性关系，确定工作频率信息对应的栅极电压。
为了实现上述目的，根据本发明的另一个方面，提供了一种栅极电压处理装置。
根据本发明的栅极电压处理装置包括：采集模块，用于采集Doherty功放的工作频率信息；确定模块，用于确定工作频率信息对应的栅极电压；输出模块，用于向Doherty功放输出栅极电压。
进一步地，上述栅极电压处理装置还包括：设置模块，用于预先设置工作频率信息与栅极电压的对应关系。
进一步地，设置模块包括：第一确定子模块，用于确定Doherty功放的工作带宽；计算子模块，用于等分工作带宽，得到多个相同带宽的频率区间；第二确定子模块，用于确定多个相同带宽的频率区间中的每个频率区间对应的栅极电压。
进一步地，确定模块包括：第三确定子模块，用于在多个相同带宽的频率区间中，确定工作频率信息对应的频率空间；第四确定子模块，用于确定频率区间对应的栅极电压。
通过本发明，通过Doherty功放的工作频率信息确定该Doherty功放的Peak路栅极电压，解决了相关技术中Doherty功放的Peak路栅极电压设置一个固定电压的问题，从而可以实现全频带性能最优，进而提高了Doherty功放全频带的效率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据相关技术的Doherty功率放大器的示意图；
图2是根据本发明实施例的栅极电压处理方法的流程图；
图3是根据本发明实施例的栅极电压处理装置的结构框图；
图4是根据本发明优选实施例的栅极电压处理装置的结构框图；
图5是根据本发明优选实施例的栅极电压处理装置的第一示意图；
图6是根据本发明优选实施例的栅极电压处理装置的第二示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明提供了一种栅极电压处理方法。图2是根据本发明实施例的栅极电压处理方法的流程图，包括如下的步骤S202至步骤S206。
步骤S202，采集Doherty功放的工作频率信息。
步骤S204，确定工作频率信息对应的栅极电压。
步骤S206，向Doherty功放输出栅极电压。
相关技术中，Doherty功放的Peak路栅极电压设置的是一个固定电压。本发明实施例中，通过Doherty功放的工作频率信息确定该Doherty功放的Peak路栅极电压，可以实现Peak路栅极电压随着工作频率的改变而改变。例如，在工作电流大的频率适当降低Peak路栅极电压以保证效率，在工作电流小的频率适当提高Peak路栅极电压以保证线性，从而可以实现全频带性能最优，进而提高Doherty功放全频带的效率。
优选地，在选择工作频率信息对应的栅极电压之前，预先设置工作频率信息与栅极电压的对应关系。
本优选实施例中描述了工作频率信息与栅极电压的对应关系，根据该对应关系，确定工作频率信息对应的栅极电压，实现方式便捷、可靠。优选地，可以采用列表的方式记录该对应关系，以便查找确定。
优选地，预先设置工作频率信息与栅极电压的对应关系包括：确定Doherty功放的工作带宽；等分工作带宽，得到多个相同带宽的频率区间；确定多个相同带宽的频率区间中的每个频率区间对应的栅极电压。
本优选实施例描述了根据等分的Doherty功放的工作带宽确定栅极电压的过程。在一个相对较小的频率区间内，一个固定的栅极电压不会对Doherty功放的效率带来很大影响，同时，该固定的栅极电压可以避免栅极电压过渡频繁的变化，从而避免对Doherty功放的效率的影响。
需要说明的是，还可以根据具体使用的管子的特性对工作带宽进行确定，即对工作带宽分段实现。
优选地，确定工作频率信息对应的栅极电压包括：在多个相同带宽的频率区间中，确定工作频率信息对应的频率空间；确定频率区间对应的栅极电压。
本优选实施例，通过确定频率空间进一步确定栅极电压，该确定方式简便、可靠。
优选地，预先设置工作频率信息与栅极电压的对应关系包括：确定Doherty功放的工作带宽；在工作带宽上，设置工作频率信息与栅极电压的线性关系。优选地，确定工作频率信息对应的栅极电压包括：根据线性关系，确定工作频率信息对应的栅极电压。
本优选实施例中，根据线性关系确定的栅极电压较准确，可以提高对Doherty功放的效率的控制精度。同时，根据功放的工作频率，进行最佳工作点调整，使得功放在实际应用中更加灵活，可以将功放的带宽做得更宽，效率偏差做得更小，同时使批量生产变得更为简单方便。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本发明实施例提供了一种栅极电压处理装置，该栅极电压处理装置可以用于实现上述栅极电压处理方法。图3是根据本发明实施例的栅极电压处理装置的结构框图，包括采集模块32，确定模块34和输出模块36。下面对其进行详细描述。
采集模块32，用于采集Doherty功放的工作频率信息；确定模块34，连接至采集模块32，用于确定采集模块32采集的工作频率信息对应的栅极电压；输出模块36，连接至确定模块34，用于向Doherty功放输出确定模块34确定的栅极电压。
相关技术中，Doherty功放的Peak路栅极电压设置的是一个固定电压。本发明实施例中，确定模块34通过Doherty功放的工作频率信息确定该Doherty功放的Peak路栅极电压，可以实现Peak路栅极电压随着工作频率的改变而改变。例如，在工作电流大的频率适当降低Peak路栅极电压以保证效率，在工作电流小的频率适当提高Peak路栅极电压以保证线性，从而可以实现全频带性能最优，进而提高Doherty功放全频带的效率。
图4是根据本发明优选实施例的栅极电压处理装置的结构框图。
优选地，上述栅极电压处理装置还包括设置模块38，用于预先设置工作频率信息与栅极电压的对应关系。
本优选实施例中描述了工作频率信息与栅极电压的对应关系，根据该对应关系，确定工作频率信息对应的栅极电压，实现方式便捷、可靠。优选地，可以采用列表的方式记录该对应关系，以便查找确定。
优选地，设置模块38包括第一确定子模块382，计算子模块384和第二确定子模块386。下面对其结构进行详细描述。
第一确定子模块382，用于确定Doherty功放的工作带宽；计算子模块384，连接至第一确定子模块382，用于等分第一确定子模块382确定的工作带宽，得到多个相同带宽的频率区间；第二确定子模块386，连接至计算子模块384，用于确定计算子模块384计算得到的多个相同带宽的频率区间中的每个频率区间对应的栅极电压。
本优选实施例描述了第二确定子模块386根据计算子模块384等分的Doherty功放的工作带宽确定栅极电压的过程。在一个相对较小的频率区间内，一个固定的栅极电压不会对Doherty功放的效率带来很大影响，同时，该固定的栅极电压可以避免栅极电压过渡频繁的变化，从而避免对Doherty功放的效率的影响。
优选地，确定模块34包括第三确定子模块342和第四确定子模块344。下面对其结构进行详细描述。
第三确定子模块342，连接至计算子模块384，用于在计算子模块384计算得到的多个相同带宽的频率区间中，确定工作频率信息对应的频率空间；第四确定子模块344，连接至第三确定子模块342，用于确定第三确定子模块342确定频率区间对应的栅极电压。
本优选实施例，通过第三确定子模块342确定频率空间进一步通过第四确定子模块344确定栅极电压，该确定方式简便、可靠。
需要说明的是，装置实施例中描述的栅极电压处理装置对应于上述的方法实施例，其具体的实现过程在方法实施例中已经进行过详细说明，在此不再赘述。
本发明还提供了一个优选实施例，结合了上述多个优选实施例的技术方案，下面结合图5和图6来详细描述。
本发明可通过MCU根据Doherty功放的工作频率不同通过DAC设置不同的Peak路栅极电压来保证全频带效率。
图5是根据本发明优选实施例的栅极电压处理装置的第一示意图，如图5所示，包括功率放大管和栅极电压控制模块。其中栅极电压控制模块根据用户设置来输出相应的栅极模拟电压值。
图6是根据本发明优选实施例的栅极电压处理装置的第二示意图，如图6所示，栅极电压控制模块主要由单片机和DAC组成，MCU作为“大脑”来实现对栅极电压的控制；DAC模块则根据用户设置来输出相应的栅极模拟电压值。
具体地，将Doherty功放的工作频带分为N个区间，每个区间对应一个栅极电压，MCU控制DAC根据频率信息输出对应的电压。例如：针对工作带宽为60MHz的功放，可将工作带宽分为12个区间(从N1到N12)，每5M一个区间，每个区间对应一个Peak电压，当工作在N3区间时就输出N3区间对应上的电压。
综上所述，根据本发明的上述实施例，提供了一种栅极电压处理方法及装置，其控制方式简单、调试方便、成本低廉，可以广泛的应用于各种Doherty功放的栅极电压控制。本发明通过Doherty功放的工作频率信息确定该Doherty功放的Peak路栅极电压，解决了相关技术中Doherty功放的Peak路栅极电压设置一个固定电压的问题，从而可以实现全频带性能最优，进而提高了Doherty功放全频带的效率。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种栅极电压处理方法，其特征在于，包括：
采集多尔蒂Doherty功放的工作频率信息；
确定所述工作频率信息对应的栅极电压；
向所述Doherty功放输出所述栅极电压。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在选择所述工作频率信息对应的所述栅极电压之前，所述方法还包括：
预先设置所述工作频率信息与所述栅极电压的对应关系。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，预先设置所述工作频率信息与所述栅极电压的对应关系包括：
确定所述Doherty功放的工作带宽；
等分所述工作带宽，得到多个相同带宽的频率区间；确定所述多个相同带宽的频率区间中的每个频率区间对应的栅极电压。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，确定所述工作频率信息对应的所述栅极电压包括：
在所述多个相同带宽的频率区间中，确定所述工作频率信息对应的频率空间；
确定所述频率区间对应的所述栅极电压。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，预先设置所述工作频率信息与所述栅极电压的对应关系包括：
确定所述Doherty功放的工作带宽；
在所述工作带宽上，设置所述工作频率信息与所述栅极电压的线性关系。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，确定所述工作频率信息对应的所述栅极电压包括：
根据所述线性关系，确定所述工作频率信息对应的所述栅极电压。
7.一种栅极电压处理装置，其特征在于，包括：
采集模块，用于采集Doherty功放的工作频率信息；
确定模块，用于确定所述工作频率信息对应的栅极电压；
输出模块，用于向所述Doherty功放输出所述栅极电压。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：
设置模块，用于预先设置所述工作频率信息与所述栅极电压的对应关系。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述设置模块包括：
第一确定子模块，用于确定所述Doherty功放的工作带宽；
计算子模块，用于等分所述工作带宽，得到多个相同带宽的频率区间；
第二确定子模块，用于确定所述多个相同带宽的频率区间中的每个频率区间对应的栅极电压。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述确定模块包括：
第三确定子模块，用于在所述多个相同带宽的频率区间中，确定所述工作频率信息对应的频率空间；
第四确定子模块，用于确定所述频率区间对应的所述栅极电压。
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