CN103546184B - 一种适应多模多频宽频的功放方法及系统 - Google Patents

一种适应多模多频宽频的功放方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适应多模多频宽频的功放方法及系统，所述方法包括：A)多频段自适应功放装置分别接收射频收发器调制的不同频段的射频信号；B)多频段自适应功放装置根据来自所述数字基带模块的控制信号，将其工作频段调整到所收到的射频信号的频段；C)在调整后的工作频段下，将相应频段的射频信号进行功率放大处理并发送出去。本发明所述方法及系统能够使终端适应不同频段，将各个频段的射频信号进行放大，使终端支持多模多频宽频的需求。

Description

一种适应多模多频宽频的功放方法及系统
技术领域
本发明涉及一种适应于4G/3G多模多频宽频的射频系统，尤其涉及一种能适应多模多频宽频的功放方法及相关系统。
背景技术
目前LTE技术迅速发展，特别是相对于3G/2G，在无线速率上有一个质的提升驱动背景下，各大运营商都在大力推动4G的发展。
由于3G网络在目前的网络覆盖上都基本完善，3G的网络速率也能满足部分人的需求，因此需要过渡到4G还有一定的漫长过程，在4G没有完全商用化的背景下，各个运营商和终端都需要同时支持4G和3G，甚至2G。
由于各个运营商的射频频率段不一样，而且考虑各大运营商之间需要终端漫游的功能，这样则要求终端不仅需要支持多模需求，而且需要支持多个频段的需求，支持多个频段来支持终端在各个运营商网络之间的漫游。
在上述的背景条件下，终端需要同时指出4G/3G，甚至2G，这对终端的实现无疑带来了一定的挑战。
目前的多模多频段射频架构如图1所示，射频系统需要支持多个频段，则需要多个功放PA来支持不同的频段，例如：PA1支持频段Band1,PA2支持Band2,PA3支持Band3等等。
多模多频段对射频系统来说挑战最大，为了适应未来的这些需求，各个厂家和器件都在向宽频的方向进行发展。特别是PA的宽频的发展目前还是存在一定滞后,因此，针对多模多频的PA需要提出一种新的设计思想或方法来解决目前的瓶颈。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适应多模多频宽频的功放方法及系统，能更好地解决终端的PA支持多模多频宽频的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种适应多模多频宽频的功放方法，包括：
A)多频段自适应功放装置分别接收射频收发器调制的不同频段的射频信号；
B)多频段自适应功放装置根据来自数字基带模块的控制信号，将其工作频段调整到所收到的射频信号的频段；
C)在调整后的工作频段下，将相应频段的射频信号进行功率放大处理并发送出去。
优选地，所述步骤B)具体为：
多频段自适应功放装置通过串行外围接口SPI/通用输入输出接口GPIO接收来自数字基带模块的包含工作频段调整信息的控制信号,并根据所述工作频段调整信息，调整其工作频段。
优选地，所述多频段自适应功放装置调整其用于使不同频率段阻抗匹配的多个匹配阵列和用于使射频信号进行功率放大的多个功率放大器，调整其工作频段。
优选地，所述匹配阵列包括一个或多个电容量可调的电容和一个或多个电感量可调的电感。
优选地，所述步骤C)具体为：
多频段自适应功放装置在调整后的工作频段下，将相应频段的射频信号进行功率放大处理，形成适于基站接收的射频信号，并利用射频前端模块，将所述功率放大后的射频信号进行滤波处理，通过天线发送至基站。
根据本发明的另一方面，提供了一种适应多模多频宽频的功放系统，包括：
射频收发器，用于分别调制不同频段的射频信号，并发送至多频段自适应功放装置；
数字基带模块，用于将用来调整多频段自适应功放装置工作频段的控制信号发送至多频段自适应功放装置；
多频段自适应功放装置，用于分别接收所述不同频段的射频信号，根据所述控制信号，将其工作频段调整为所收到的射频信号的频段，并在调整后的工作频段下，将相应频段的射频信号进行功率放大处理并发送出去。
优选地，所述多频段自适应功放装置包括多个匹配阵列和多个功率放大器，其中：
匹配阵列，用于使不同频率段阻抗匹配；
功率放大器，用于使射频信号进行功率放大。
优选地，所述多频段自适应功放装置包括四个匹配阵列和三个功率放大器。
优选地，所述匹配阵列包括一个或多个电容量可调的电容和一个或多个电感量可调的电感。
优选地，还包括：
射频前端模块，用于对所述功率放大后的射频信号进行滤波处理，并通过天线发送至基站。
与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：
本发明能够通过一个多频段自适应装置，将不同频段的射频信号进行放大，使终端支持多模多频宽频的需求。
附图说明
图1是现有技术提供的多模多频段射频架构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种适应多模多频宽频的功放方法原理框图；
图3是本发明实施例提供的多模多频段射频架构示意图；
图4是本发明实施例提供的多频段自适应功放装置架构图；
图5是本发明实施例提供的匹配阵列的实现方式示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图2是本发明实施例提供的一种适应多模多频宽频的功放方法原理框图，如图2所示，包括：
步骤S201、多频段自适应功放装置分别接收射频收发器调制的不同频段的射频信号。
步骤S202、多频段自适应功放装置根据来自数字基带模块的控制信号，将其工作频段调整到所收到的射频信号的频段。
多频段自适应功放装置通过串行外围接口SPI/通用输入输出接口GPIO接收来自数字基带模块的包含工作频段调整信息的控制信号,并根据所述工作频段调整信息，调整其用于使不同频率段阻抗匹配的多个匹配阵列和用于使射频信号进行功率放大的多个功率放大器，以便调整其工作频段。其中，所述多频段自适应功放装置包括四个匹配阵列和三个功率放大器，所述匹配阵列包括一个或多个电容量可调的电容和一个或多个电感量可调的电感。
步骤S203、在调整后的工作频段下，将相应频段的射频信号进行功率放大处理并发送出去。
多频段自适应功放装置在调整后的工作频段下，将相应频段的射频信号进行功率放大处理，形成适于基站接收的射频信号，并利用射频前端模块，将所述功率放大后的射频信号进行滤波处理，通过天线发送至基站。
图3是本发明实施例提供的多模多频段射频架构示意图，如图3所示，包括：
射频收发器，用于分别调制不同频段的射频信号，并发送至多频段自适应功放装置；
数字基带模块，用于将用来调整多频段自适应功放装置工作频段的控制信号发送至多频段自适应功放装置；
多频段自适应功放装置，用于分别接收所述不同频段的射频信号，根据所述控制信号，将其工作频段调整为所收到的射频信号的频段，并在调整后的工作频段下，将相应频段的射频信号进行功率放大处理并发送出去；
射频前端模块，用于对所述功率放大后的射频信号进行滤波处理，并通过天线发送至基站。
所述适应多模多频宽频的功放系统中只需要一个多频段自适应功放装置PA来适应支持多频段，所述PA包括用于使不同频率段阻抗匹配的多个匹配阵列和用于使射频信号进行功率放大的多个功率放大器。其中，所述匹配阵列包括一个或多个电容量可调的电容和一个或多个电感量可调的电感。所述PA是一个多频段自适应的PA，如图所示，发射通路通过一个PA能够将各个频段的射频信号进行放大。其中，所述PA需要来自数字基带模块DBB的控制信号（SPI/GPIO）控制PA内部单元来适应多频段。
所述适应多模多频宽频的功放系统的工作流程主要包括上行链路和下行链路：
上行链路工作流程如下：
DBB将同相正相交织信号数据IQDATA数据通过数据通道传送给射频收发器RFTransceiver,RF Transceiver将基频IQ信号调制为高频的射频信号发送给PA，PA在来自DBB的控制信号的控制下，将其工作频率调整到其接收的射频信号的频率，并在所述工作频率下，将射频信号进一步放大为高功率的适应基站接收的射频信号，通过射频前端模块FEM切换和滤波处理后通过天线发射出去。
下行链路工作流程如下：
天线接收射频信号通过FEM切换和滤波处理后，输入到RF Transceiver,RFTransceiver将所述射频信号进行下变频处理，解调为基频IQ信号，所述基频IQ信号输入到DBB中进行基带信号处理。
图4是本发明实施例提供的多频段自适应功放装置架构图，如图4所示，包括匹配阵列1、功放第一级、匹配阵列2、功放第二级、匹配阵列3、功放第三级、匹配阵列4、控制单元。射频信号通过PA的输入端口输入，经过匹配阵列1、功放第一级、匹配阵列2、功放第二级、匹配阵列3、功放第三级和匹配阵列4处理后，通过PA的输出端口进行发射。其中，匹配阵列的调整作用是使得端口进行阻抗匹配，减少射频信号的反射。功放的作用是对发射信号进行放大。
DBB经由SPI/GPIO将控制信号发送至PA的控制单元，以便控制匹配阵列满足不同频率段，使PA适应不同频段的射频信号达到PA性能的最优状态，从而使得PA是一个适应多模多频段的一个PA。其中，所述匹配阵列1、2、3、4是适应多频段的阵列，根据不同的频率段，DBB通过控制信号控制PA的控制单元，控制单元根据所述控制信号控制匹配阵列1，使不同的频率段满足阻抗匹配；同时，根据不同的频率段，DBB根据所述控制信号控制PA的控制单元，控制单元根据所述控制信号控制匹配阵列4，使不同的频率段满足阻抗匹配，以发射功率的最优化为目标进行匹配阵列的调整。根据不同的频率段，DBB根据所述控制信号控制PA的控制单元，控制单元根据所述控制信号控制匹配阵列2和匹配阵列3，使不同的频率段满足阻抗匹配，以满足功放第一级与功放第二级，功放第二级与功放第三级之间的性能优化，即匹配阵列2用于功放第一级与功放第二级的阻抗调整，匹配阵列3用于功放第二级与功放第三级的之间阻抗调整。以800-900MHZ频段为例，PA的控制单元根据控制信号，控制匹配阵列1的C阵列进行通道排列，使得总电容值为10pf，将L阵列进行通道排列，使得总电感值为10nH，从而使得输入的射频信号端口的驻波比小于1.5，减少射频信号的反射。同理，控制匹配阵列2、3、4，使得功放之间的驻波小于1.5，减少射频信号的反射。
根据功率等级，DBB根据所述控制信号控制PA的控制单元，控制单元根据所述控制信号控制功放第一级、功放第二级、功放第三级是对不同的增益等级进行配置发射。
图5是本发明实施例提供的匹配阵列的实现方式，如图5所示，匹配阵列通过CL网络进行实现，为使不同频段的射频信号能够具有最佳的发射性能，DBB通过SPI/GPIO控制信号控制PA的控制单元来控制匹配阵列的总电容值C和总电感值L。
例如，当工作频段为800MHZ～900MHZ时，匹配阵列1的总电容值C为10PF，总电感值L为10nH；当工作频段为2000MHZ～2100MHZ时，匹配阵列1的总电容值C为20PF,总电感值L为20nH。
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种适应多模多频宽频的功放方法，其特征在于，包括：
步骤A)，可调整其工作频段的多频段自适应功放装置分别接收射频收发器调制的不同频段的射频信号，并接收来自数字基带模块的用于调整多频段自适应功放装置工作频段的频段调整控制信号；
步骤B)，所述多频段自适应功放装置根据来自数字基带模块的所述频段调整控制信号，通过对其多个匹配阵列和多个功率放大器进行调整，将其工作频段调整到所收到的射频信号的频段；
步骤C)，所述多频段自适应功放装置在将其工作频段调整到所收到的射频信号的频段后，将所收到的射频信号进行功率放大处理并发送出去。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B)具体为：
多频段自适应功放装置通过串行外围接口SPI/通用输入输出接口GPIO接收来自数字基带模块的包含工作频段调整信息的频段调整控制信号,并根据所述工作频段调整信息，调整其工作频段。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多频段自适应功放装置通过调整其用于使不同频率段阻抗匹配的多个匹配阵列和用于使射频信号进行功率放大的多个功率放大器，调整其工作频段。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述匹配阵列包括一个或多个电容量可调的电容、一个或多个电感量可调的电感。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤C)具体为：
多频段自适应功放装置在将其工作频段调整到所收到的射频信号的频段后，将所收到的射频信号进行功率放大处理，形成适于基站接收的射频信号，并利用射频前端模块，将进行了功率放大处理的射频信号进行滤波处理，通过天线发送至基站。
6.一种适应多模多频宽频的功放系统，其特征在于，包括：
射频收发器，用于分别调制不同频段的射频信号，并发送至多频段自适应功放装置；
数字基带模块，用于将用来调整多频段自适应功放装置工作频段的频段调整控制信号发送至多频段自适应功放装置；
可调整其工作频段的多频段自适应功放装置，用于分别接收所述不同频段的射频信号，根据来自数字基带模块的所述频段调整控制信号，通过对其多个匹配阵列和多个功率放大器进行调整，将其工作频段调整到所收到的射频信号的频段，并在其工作频段被调整到所收到的射频信号的频段后，将所收到的射频信号进行功率放大处理并发送出去。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述多个匹配阵列用于使不同频率段阻抗匹配，所述多个功率放大器用于使射频信号进行功率放大。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述多频段自适应功放装置包括四个匹配阵列和三个功率放大器。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述匹配阵列包括一个或多个电容量可调的电容和一个或多个电感量可调的电感。
10.根据权利要求6-9任一项所述的系统，其特征在于，还包括：
射频前端模块，用于对进行了功率放大处理的射频信号进行滤波处理，并通过天线发送至基站。
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