CN104333332B - 一种Doherty功放的控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种Doherty功放的控制方法和装置，Doherty功放中有Carrier放大器损坏时，控制Doherty功放中至少一路正常的Peaking放大器工作在AB类状态，并且切换要流经损坏的所述Carrier放大器的信号的放大链路，使所述信号只流经所述Peaking放大器。本发明中，当Doherty功放的某一路放大器出现损坏时，Doherty功放的增益不发生明显变化，仅饱和功率出现一定程度的降低，但是在降额输出的情况下，Doherty功放的线性指标可保证基本不受影响。因此可以避免由于Doherty功放的某路放大器损坏所造成的无线覆盖网络瘫痪事故，对于提高设备可靠性具有重要的意义。

Description

一种Doherty功放的控制方法和装置

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及一种Doherty功放的控制方法和装置。

背景技术

射频电路和功率放大器（简称功放）在无线通信产品中得到了大力的发展和应用，属于通信系统中的核心部分之一。在功放设计中，提高功放效率是努力的方向，其中，基于Doherty架构的功放产品，由于其研究广泛，结构简单，同时具有较高的效率，因此在无线通信系统中得到了广泛的应用。

通常情况下，射频信号在进入Doherty功放后被分为两路，一路是处于AB类工作状态下的主放大器（Carrier放大器），另一路是处于C类工作状态下的辅助放大器（Peaking放大器）。在射频信号较小时，Peaking放大器不工作，仅由Carrier放大器进行放大，当射频信号增大到某临界点时，Peaking放大器开启，由两路放大器同时对信号进行放大，然后功率合路输出。

在实际使用中，如果Carrier放大器出现了损坏，而Peaking放大器正常时，功放增益会出现大幅度的下降，导致功率放大功能基本丧失，无线覆盖网络将陷入瘫痪，给移动用户和运营商带来恶劣的影响。

在实际使用中，如果Peaking放大器出现了损坏，而Carrier放大器正常时，由于Peaking放大器栅极和漏极的阻抗会因损坏方式和程度的不同，呈现一定的随机性，所以整个Doherty功放的增益会出现小范围的未知变化，同时Doherty功放的饱和功率也会有一定程度的降低。当Doherty功放工作在原额定功率下时，其线性指标会出现不同程度的恶化，网络指标明显下降。而且如果Doherty功放的增益变化范围较大，会导致系统产生严重告警，可能对网络覆盖造成较大影响。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种Doherty功放的控制方法和装置，以提高Doherty功放的可靠性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种Doherty功放的控制方法，该方法包括：

Doherty功放中有主放大器Carrier放大器损坏时，控制Doherty功放中至少一路正常的辅助放大器Peaking放大器工作在AB类状态，并且切换要流经损坏的所述Carrier放大器的信号的放大链路，使所述信号只流经所述Peaking放大器。

该方法还包括：

检测到Doherty功放输出功率出现了超过5dB的下降，或者其中的Carrier放大器的栅压出现异常时，确认Doherty功放中有Carrier放大器损坏。

控制所述Peaking放大器工作在AB类状态的方法为：

改变Peaking放大器的栅极电压，使Peaking放大器工作在AB类状态。

所述Doherty功放中预设有直接由Doherty功放的信号输入端通过所述Peaking放大器连接到Doherty功放的信号输出端的链路，切换所述放大链路的方法为：

将信号切换到直接由Doherty功放的信号输入端通过所述Peaking放大器连接到Doherty功放的信号输出端的所述链路，使所述Doherty功放转换为一个单纯的AB类功放，或者与其他正常Peaking放大器组成新的Doherty功放。

所述Doherty功放中预设有控制信号通路切换的开关；所述放大链路的切换通过所述开关实现。

该方法还包括：将Carrier放大器的栅压设置为零。

该方法还包括：将所述Carrier放大器损坏的信息上传到高层网管系统。

该方法还包括：

所述Doherty功放中有Peaking放大器损坏时，将Peaking放大器的输入、输出的阻抗切换到高阻状态。

该方法还包括：将Peaking放大器的栅压设置为零。

该方法还包括：

检测到Doherty功放输出功率出现了5dB以内的波动，或者其中的Peaking放大器的栅压出现异常时，确认Doherty功放中有Peaking放大器损坏。

所述Doherty功放中预设有控制阻抗切换的开关；所述阻抗的切换通过所述开关实现。

一种Doherty功放的控制装置，该装置包括单片机，用于在Doherty功放中有Carrier放大器损坏时，控制Doherty功放中至少一路正常的Peaking放大器工作在AB类状态，并且切换要流经损坏的所述Carrier放大器的信号的放大链路，使所述信号只流经所述Peaking放大器。

该装置还包括检测器，用于检测Doherty功放中有Carrier放大器损坏的情况：Doherty功放输出功率出现了超过5dB的下降，或者其中的Carrier放大器的栅压出现异常。

所述检测器还用于：将所述Carrier放大器损坏的信息上传到高层网管系统。

所述检测器为：控制所述Doherty功放的系统，或模/数转换器ADC。

所述单片机在控制所述Peaking放大器工作在AB类状态时，用于：

改变Peaking放大器的栅极电压，使Peaking放大器工作在AB类状态。

所述Doherty功放中预设有直接由Doherty功放的信号输入端通过所述Peaking放大器连接到Doherty功放的信号输出端的链路，所述单片机在切换所述放大链路时，用于：

将信号切换到直接由Doherty功放的信号输入端通过所述Peaking放大器连接到Doherty功放的信号输出端的所述链路，使所述Doherty功放转换为一个单纯的AB类功放，或者与剩余的其他Peaking放大器组成新的Doherty功放。

所述Doherty功放中预设有控制信号通路切换的开关A、开关B、开关C、开关D；

其中，所述开关A用于导通所述Doherty功放的信号输入端与所述Doherty功放中的功分器之间的连接，或导通所述Doherty功放的信号输入端与所述开关B之间的连接；

所述开关B用于导通所述开关A与所述Peaking放大器之间的连接，或导通所述功分器与所述Peaking放大器之间的连接；

所述开关C用于导通所述Peaking放大器与所述开关D之间的连接，或导通所述Peaking放大器与所述Doherty功放中的合路器之间的连接；

所述开关D用于导通所述开关C与所述Doherty功放的信号输出端之间的连接，或导通所述合路器与所述Doherty功放的信号输出端之间的连接；

所述单片机在切换所述放大链路时，所述开关A导通所述Doherty功放的信号输入端与所述开关B之间的连接；所述开关B导通所述开关A与所述Peaking放大器之间的连接；所述开关C导通所述Peaking放大器与所述开关D之间的连接；所述开关D导通所述开关C与所述Doherty功放的信号输出端之间的连接。

所述单片机还用于：将Carrier放大器的栅压设置为零。

所述单片机还用于：

在所述Doherty功放中有Peaking放大器损坏时，将Peaking放大器的输入、输出的阻抗切换到高阻状态。

所述单片机还用于：将Peaking放大器的栅压设置为零。

该装置还包括检测器，用于检测Doherty功放中有Peaking放大器损坏的情况：Doherty功放输出功率出现了5dB以内的波动，或者其中的Peaking放大器的栅压出现异常。

所述Doherty功放中预设有控制阻抗切换的开关B、开关C；

其中，所述开关B用于导通所述Doherty功放的信号输入端与所述Peaking放大器之间的连接，或导通所述Doherty功放中的功分器与所述Peaking放大器之间的连接；

所述开关C用于导通所述Peaking放大器与所述Doherty功放的信号输出端之间的连接，或导通所述Peaking放大器与所述Doherty功放中的合路器之间的连接；

所述单片机在切换阻抗时，所述开关B导通所述Doherty功放的信号输入端与所述Peaking放大器之间的连接；所述开关C导通所述Peaking放大器与所述Doherty功放的信号输出端之间的连接。

所述单片机为微控制单元MCU，设置于所述Doherty功放中，或者在所述Doherty功放之外独立设置。

本发明Doherty功放的控制技术采用了提高Doherty功放可靠性的电路设计，当Doherty功放的某一路放大器出现损坏时，Doherty功放的增益不发生明显变化，仅饱和功率出现一定程度的降低，但是在降额输出的情况下，Doherty功放的线性指标可保证基本不受影响。因此可以避免由于Doherty功放的某路放大器损坏，所造成的无线覆盖网络瘫痪事故，对于提高设备可靠性具有重要的意义。

附图说明

图1为本发明实施例的双路Doherty功放的电路设计示意图；

图2为本发明实施例的Doherty功放的控制流程简图；

图3为本发明实施例的Doherty功放增益仿真对比图；

图4为本发明实施例的正常Doherty功放饱和功率仿真图；

图5为本发明实施例的任意一路放大器损坏后的Doherty功放饱和功率仿真图；

附图标记说明：

1、射频输入（RF in）端口；2、开关A；3、功分器；4、Carrier放大器；5、开关B；6、Peaking放大器；7、数/模转换器（DAC）；8、电可擦除只读存储器（EEPROM）；9、微控制单元（MCU）；10、模/数转换器（ADC）；11、开关C；12、合路器；13、开关D；14、射频输出（RF out）端口。

具体实施方式

通常，当Doherty功放包含一个Carrier放大器以及一个Peaking放大器时，如果检测到Doherty功放输出功率出现了大范围（如超过5dB等）的下降，或者其中的Carrier放大器的栅压出现异常（如：实际电压值不等于预设电压值），而Peaking放大器的栅压正常时，认为Doherty功放的Carrier放大器出现损坏，而Peaking放大器正常。此时，可以不再向Carrier放大器的栅极提供电压（该动作为优选动作，非必选动作）；还可以改变Peaking放大器的栅极电压，使Peaking放大器工作在AB类状态，并且切换信号所经过的放大链路，将Doherty功放转换为一个单纯的AB类功放，保证Doherty功放的增益基本不变化，仅饱和功率出现一定程度的下降。在系统降额输出的情况下，Doherty功放的性能指标基本不受到影响。另外，还可以将Carrier放大器损坏的信息上传（如：通过网络）到高层网管系统，以便维护人员依情况进行设备的维修和更换。

当Doherty功放包含一个Carrier放大器以及一个Peaking放大器时，如果检测到Doherty功放输出功率出现了小范围（如5dB以内等，具体数值视电路具体状态有所区别）的波动，或者其中的Peaking放大器的栅压出现异常（如：实际电压值不等于预设电压值），而Carrier放大器的栅压正常时，认为Doherty功放的Peaking放大器出现损坏，而Carrier放大器正常。此时，可以不再向Peaking放大器的栅极提供电压（该动作为优选动作，非必选动作）；还可以将Peaking放大器的输入、输出的阻抗切换到高阻状态，以避免损坏的Peaking放大器对Carrier放大器的状态造成影响，此时Doherty功放转换为一个单纯的AB类功放，Doherty功放的增益基本不变化，仅饱和功率出现一定程度的下降。在系统降额输出的情况下，Doherty功放的性能指标基本不受到影响。另外，还可以将Peaking放大器损坏的信息上传（如：通过网络）到高层网管系统，以便维护人员依情况进行设备的维修和更换。

需要说明的是，上述操作方式不仅适用于常规的双路Doherty功放，同时也适用于多路Doherty功放。任何多路Doherty功放，均可以看作是多个双路Doherty功放的组合，在多路Doherty功放的某一路或者某几路放大器发生损坏时，仅需要按照上述操作方式，进行相应的电路切换和放大器状态的调整即可。并且可以将剩下的放大器重新组合为新的Doherty功放，或者是以AB类功放的形式进行信号放大。

可见，无论针对双路Doherty功放还是多路Doherty功放，都可以执行如图2所示的流程，该流程包括以下步骤：

步骤210：Doherty功放中有Carrier放大器损坏。

步骤220：控制Doherty功放中至少一路正常的Peaking放大器工作在AB类状态，并且切换要流经损坏的所述Carrier放大器的信号的放大链路，使所述信号只流经所述Peaking放大器。

上述操作是针对Carrier放大器损坏的情况而言的，而且还可以不再向Carrier放大器的栅极提供电压；针对Peaking放大器损坏的情况，则可以将Peaking放大器的输入、输出的阻抗切换到高阻状态，而且还可以不再向Peaking放大器的栅极提供电压。

结合以上描述可知，当Doherty功放的某一路放大器出现损坏时（对于多路Doherty功放，可以在多于一路放大器损坏的情况下使用本发明），只需降额度输出即可保证整个无线覆盖网络指标不出现大的恶化，与现有技术相比，相当于对Doherty功放采用了一种无成本的备份措施，可以避免由于Doherty功放的某路放大器损坏所造成的无线覆盖网络瘫痪事故，对于提高设备可靠性具有重要的意义。

本发明的实施例如图1所示。图1仅是本发明实施例之一，本发明也可用于多路Doherty功放，其中的电路以及各类器件仅是举例需要，在实际使用时不局限于图1中的各类电路器件。

在图1中，Doherty功放在正常情况下，射频信号由射频输入端口1进入Doherty功放，通过开关A的12链路到达功分器3后，分别进入Carrier放大器4和Peaking放大器6。此时，开关B和开关C均为12链路导通，然后经过放大的射频信号在合路器12合路后，经由开关D的12链路到达射频输出端口14。各放大器的栅压数据存储在EEPROM8中，并能够通过MCU9调用给DAC7，以输出电压给各放大器的栅极供电。MCU9可以设置在Doherty功放中，也可以在Doherty功放之外独立设置。

在图1中，当用于控制Doherty功放的系统检测到Doherty功放输出功率出现了大范围的下降，或者ADC10检测到Carrier放大器的栅压出现异常，而Peaking放大器的栅压正常时，认为Doherty功放的Carrier放大器出现损坏，而Peaking放大器正常。这时，所述系统和ADC10均可以将上述情况通知给MCU9，由MCU9控制DAC7将Carrier放大器4的栅压设置为零（该动作为优选动作，非必选动作）。并且，MCU9还可以控制DAC7给Peaking放大器6设置新的栅压，使Peaking放大器6工作在AB类状态，然后将开关A切换到13导通，开关B切换到23导通，开关C切换到13导通，开关D切换到23导通。此时，Doherty功放转换为一个单纯的AB类功放，增益基本不变化，仅饱和功率出现一定程度的下降，在降额输出的情况下，Doherty功放的性能指标基本不受到影响。另外，ADC10或MCU9还可以将Carrier放大器4损坏的信息上传到高层网管系统。

在图1中，当用于控制Doherty功放的系统检测到Doherty功放输出功率出现了小范围波动，或者ADC10检测到Peaking放大器的栅压出现异常，而Carrier放大器的栅压正常时，认为Doherty功放的Peaking放大器出现损坏，而Carrier放大器正常。这时，所述系统和ADC10均可以将上述情况通知给MCU9，由MCU9控制DAC7将Peaking放大器6的栅压设置为零（该动作为优选动作，非必选动作）。并且，还可以将开关B切换到23导通，开关C切换到13导通。这时，对Carrier放大器4而言，Peaking放大器6的输入、输出的阻抗切换到了高阻状态。因此，Doherty功放转换为一个单纯的AB类功放，增益基本不变化，仅饱和功率出现一定程度的下降。在降额输出的情况下，Doherty功放的性能指标基本不受到影响。另外，ADC10或MCU9还可以将Peaking放大器6损坏的信息上传到高层网管系统。

上述的各开关可由MCU9等控制器件控制。

图3、图4和图5是图1中双路Doherty功放电路的测试结果仿真。在本实施例中，采用相同型号的900MHz放大器构成双路Doherty功放，在Doherty功放的任意一路放大器损坏后，Doherty功放的电路状态都切换为由单路AB类放大器构成的放大电路，可近似认为Carrier放大器和Peaking放大器最终分别单独形成的AB类放大电路具有相同的电路参数特性。

在图3中，位于下方的曲线m1代表正常Doherty功放在工作频段的增益曲线，在970MHz处的增益为18.3dB；位于上方的曲线m3代表任意一路放大器损坏后的Doherty功放在工作频段的增益曲线，在970MHz处的增益为18.9dB，曲线m1、m3在970MHz处的增益相差0.6dB，该数据说明本发明Doherty功放在任意一路放大器损坏后，整体增益仅变化了0.6dB，变化范围很小，对于实际工作不造成影响。

在图4中，m1点指在输入功率（pin指输入端口的功率）为33dBm的情况下，正常Doherty功放的输出饱和功率（Pout指输出端口的功率）仿真结果为46.3dBm。在图5中，m1点指在输入功率为33dBm的情况下，任意一路放大器损坏后的Doherty功放输出饱和功率仿真结果为43.5dBm，图4、5中的饱和功率仿真结果相差2.8dB，该数据说明本发明Doherty功放在任意一路放大器损坏后，饱和功率下降了2.8dB，如果此时降额2.8dB使用Doherty功放，可保证Doherty功放的线性指标基本不恶化。

在实际应用中，也可以由控制Doherty功放的系统以及ADC以外的检测器对Doherty功放进行检测，以检测到Doherty功放输出功率出现了大范围的下降、Carrier放大器的栅压出现异常，而Peaking放大器的栅压正常；以及检测到Doherty功放输出功率出现了小范围波动，以及检测到Peaking放大器的栅压出现异常，而Carrier放大器的栅压正常。EEPROM可以由其它存储芯片代替，MCU可以由其它单片机代替。

综上所述可见，无论是方法还是装置，本发明Doherty功放的控制技术采用了提高Doherty功放可靠性的电路设计，当Doherty功放的某一路放大器出现损坏时，Doherty功放的增益不发生明显变化，仅饱和功率出现一定程度的降低，但是在降额输出的情况下，Doherty功放的线性指标可保证基本不受影响。因此可以避免由于Doherty功放的某路放大器损坏，所造成的无线覆盖网络瘫痪事故，对于提高设备可靠性具有重要的意义。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (20)

1.一种Doherty功放的控制方法，其特征在于，该方法包括：

Doherty功放中有主放大器Carrier放大器损坏时，控制Doherty功放中至少一路正常的辅助放大器Peaking放大器通过改变所述Peaking放大器的栅极电压工作在AB类状态，并且切换要流经损坏的所述Carrier放大器的信号的放大链路，使所述信号只流经所述Peaking放大器；

其中，所述Doherty功放中预设有直接由Doherty功放的信号输入端通过所述Peaking放大器连接到Doherty功放的信号输出端的链路，切换所述放大链路的方法为：

将信号切换到直接由Doherty功放的信号输入端通过所述Peaking放大器连接到Doherty功放的信号输出端的所述链路，且所述信号不流经Doherty功放的合路器，使所述Doherty功放转换为一个单纯的AB类功放，或者与其他正常Peaking放大器组成新的Doherty功放。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

检测到Doherty功放输出功率出现了超过5dB的下降，或者其中的Carrier放大器的栅压出现异常时，确认Doherty功放中有Carrier放大器损坏。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Doherty功放中预设有控制信号通路切换的开关；所述放大链路的切换通过所述开关实现。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：将Carrier放大器的栅压设置为零。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：将所述Carrier放大器损坏的信息上传到高层网管系统。

6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

所述Doherty功放中有Peaking放大器损坏时，将Peaking放大器的输入、输出的阻抗切换到高阻状态。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法还包括：将Peaking放大器的栅压设置为零。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

检测到Doherty功放输出功率出现了5dB以内的波动，或者其中的Peaking放大器的栅压出现异常时，确认Doherty功放中有Peaking放大器损坏。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述Doherty功放中预设有控制阻抗切换的开关；所述阻抗的切换通过所述开关实现。

10.一种Doherty功放的控制装置，其特征在于，该装置包括单片机，用于在Doherty功放中有Carrier放大器损坏时，控制Doherty功放中至少一路正常的Peaking放大器通过改变所述Peaking放大器的栅极电压工作在AB类状态，并且切换要流经损坏的所述Carrier放大器的信号的放大链路，使所述信号只流经所述Peaking放大器；所述Doherty功放中预设有直接由Doherty功放的信号输入端通过所述Peaking放大器连接到Doherty功放的信号输出端的链路，所述单片机在切换所述放大链路时，所述装置，还用于：

将信号切换到直接由Doherty功放的信号输入端通过所述Peaking放大器连接到Doherty功放的信号输出端的所述链路，且所述信号不流经Doherty功放的合路器，使所述Doherty功放转换为一个单纯的AB类功放，或者与其他正常Peaking放大器组成新的Doherty功放。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，该装置还包括检测器，用于检测Doherty功放中有Carrier放大器损坏的情况：Doherty功放输出功率出现了超过5dB的下降，或者其中的Carrier放大器的栅压出现异常。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述检测器还用于：将所述Carrier放大器损坏的信息上传到高层网管系统。

13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述检测器为：控制所述Doherty功放的系统，或模/数转换器ADC。

14.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述Doherty功放中预设有控制信号通路切换的开关A、开关B、开关C、开关D；

其中，所述开关A用于导通所述Doherty功放的信号输入端与所述Doherty功放中的功分器之间的连接，或导通所述Doherty功放的信号输入端与所述开关B之间的连接；

所述开关B用于导通所述开关A与所述Peaking放大器之间的连接，或导通所述功分器与所述Peaking放大器之间的连接；

所述开关C用于导通所述Peaking放大器与所述开关D之间的连接，或导通所述Peaking放大器与所述Doherty功放中的合路器之间的连接；

所述开关D用于导通所述开关C与所述Doherty功放的信号输出端之间的连接，或导通所述合路器与所述Doherty功放的信号输出端之间的连接；

所述单片机在切换所述放大链路时，所述开关A导通所述Doherty功放的信号输入端与所述开关B之间的连接；所述开关B导通所述开关A与所述Peaking放大器之间的连接；所述开关C导通所述Peaking放大器与所述开关D之间的连接；所述开关D导通所述开关C与所述Doherty功放的信号输出端之间的连接。

15.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述单片机还用于：将Carrier放大器的栅压设置为零。

16.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述单片机还用于：

在所述Doherty功放中有Peaking放大器损坏时，将Peaking放大器的输入、输出的阻抗切换到高阻状态。

17.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述单片机还用于：将Peaking放大器的栅压设置为零。

18.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，该装置还包括检测器，用于检测Doherty功放中有Peaking放大器损坏的情况：Doherty功放输出功率出现了5dB以内的波动，或者其中的Peaking放大器的栅压出现异常。

19.根据权利要求10至18任一项所述的装置，其特征在于，所述Doherty功放中预设有控制阻抗切换的开关B、开关C；

其中，所述开关B用于导通所述Doherty功放的信号输入端与所述Peaking放大器之间的连接，或导通所述Doherty功放中的功分器与所述Peaking放大器之间的连接；

所述开关C用于导通所述Peaking放大器与所述Doherty功放的信号输出端之间的连接，或导通所述Peaking放大器与所述Doherty功放中的合路器之间的连接；

所述单片机在切换阻抗时，所述开关B导通所述Doherty功放的信号输入端与所述Peaking放大器之间的连接；所述开关C导通所述Peaking放大器与所述Doherty功放的信号输出端之间的连接。

20.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述单片机为微控制单元MCU，设置于所述Doherty功放中，或者在所述Doherty功放之外独立设置。