CN104993840B - 电子设备和信息处理方法 - Google Patents

Abstract

公开了电子设备和信息处理方法。所述电子设备，包括：处理单元，用于确定所要发送的射频信号，获得射频信号的包络信息以及电子设备的工作状态信息，并基于工作状态信息确定放大比例；发信单元，用于产生射频信号；功放单元，用于接收发信单元发送的射频信号，并对射频信号进行功率放大；开关电源单元，用于向功放单元提供电源电压，其中电源电压基于处理单元获得的射频信号的包络信息而产生；比例放大单元，用于基于处理单元确定的放大比例，对开关电源单元提供的电源电压进行放大；以及压控匹配单元，与功放单元的输出端连接，用于根据经比例放大单元放大的电压值的不同而呈现不同的阻抗值以对功放单元进行输出阻抗匹配。

Description

电子设备和信息处理方法

技术领域

本发明涉及电子技术的领域，更具体地说，涉及用于调整发信装置与天线之间的匹配网络的电子设备和信息处理方法。

背景技术

在诸如手机之类的电子设备中，发信装置所发送的射频信号需要经过功率放大再被馈送到天线进而辐射到外界。射频功放(Power Amplifier，PA)的输入信号包络线幅值是变化的，且带宽较高。当提供给功放的电源电压为固定电压时，不能有效地节省功耗。

因此，目前，为了节省诸如手机之类的电子设备的功耗，提高射频功放的效率，有必要使其供电电压跟随输入信号包络线的变化而变化，通常的做法是应用包络跟踪技术。具体来讲，通过开关电源(Switching Mode Power Supply，SMPS)使得提供给功放的电源电压实时跟踪所发射的信号的包络变化。

一般要求开关电源的输出电压波形带宽是射频信号带宽的3-5倍才能避免失真。这样，开关电源加到多模宽频段功放的VCC(PA Collector stage supply)端的供电线路上不能使用较大值的电容去耦。包络跟踪要求开关电源的输出电容在100pF量级，才可以保证开关电源输出电压的包络信号的谐波不被滤除，包括信号不会失真。然而，功放通常需要uF+nF+pF的级别的电容。也就是说，开关电源的输出去耦电容与功放的去耦电容的量级不同。因此，目前的包络跟踪方案只允许使用100pF量级的电容。

然而，目前的这种方案仅解决了开关电源的输出去耦电容限制。在现有方案中，依靠功放本身的稳定性，不会动态改变功放的输出阻抗，发射的稳定性完全依靠功放本身。当环境温度变化，或由于发射天线频段切换导致的多模宽频段功放负载阻抗变化时，可能导致功放不稳定而出现射频信号性能恶化，从而发射机无法可靠工作。

发明内容

鉴于以上情形，期望提供能够增强功放稳定性的电子设备和信息处理方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种电子设备，包括：处理单元，用于确定所要发送的射频信号，获得所述射频信号的包络信息以及所述电子设备的工作状态信息，并基于所述工作状态信息确定放大比例；发信单元，用于产生所述射频信号；功放单元，用于接收所述发信单元发送的射频信号，并对所述射频信号进行功率放大；开关电源单元，用于向所述功放单元提供电源电压，其中所述电源电压基于所述处理单元获得的所述射频信号的包络信息而产生；比例放大单元，用于基于所述处理单元确定的放大比例，对所述开关电源单元提供的电源电压进行放大；以及压控匹配单元，与所述功放单元的输出端连接，用于根据经比例放大单元放大的电压值的不同而呈现不同的阻抗值以对所述功放单元进行输出阻抗匹配。

优选地，在根据本发明实施例的电子设备中，所述工作状态信息为所述电子设备的工作频段信息和/或工作温度信息。

优选地，在根据本发明实施例的电子设备中，所述电子设备进一步包括：存储单元，用于存储一查找表，在所述查找表中与所述工作频段信息和/或工作温度信息相关联地存储期望设置的放大比例，其中所述处理单元基于所述工作频段信息和/或工作温度信息，通过搜索所述查找表来确定放大比例。

优选地，在根据本发明实施例的电子设备中，所述压控匹配单元包括一根据所施加的电压的不同而呈现不同电容值的电容。

优选地，在根据本发明实施例的电子设备中，所述压控匹配单元包括一根据所施加的电压的不同而呈现不同电感值的电感。

优选地，根据本发明实施例的电子设备进一步包括：低通滤波单元，连接在所述比例放大单元与所述压控匹配单元之间，用于对经比例放大单元放大的电压进行滤波。

优选地，在根据本发明实施例的电子设备中，所述比例放大单元包括：运算放大器，将所述电源电压输入到所述运算放大器的同相输入端；第一电阻，其一端连接到所述运算放大器的反相输入端，而另一端接地；第二电阻，其电阻值可变，一端连接到所述运算放大器的反相输入端，而另一端连接到所述运算放大器的输出端。

根据本发明的另一方面，提供了一种信息处理方法，应用于一电子设备，所述电子设备包括一功放单元，所述方法包括：确定并产生所要发送的射频信号；获得所述射频信号的包络信息；获得所述电子设备的工作状态信息，并基于所述工作状态信息确定放大比例；向所述功放单元提供电源电压，通过所述功放单元对所述射频信号进行功率放大，其中所述电源电压基于获得的所述射频信号的包络信息而产生；基于确定的放大比例，对提供的电源电压进行放大；以及在所述功放单元的输出端，根据经放大的电压的值的不同而呈现不同的阻抗值以对所述功放单元进行输出阻抗匹配。

优选地，在根据本发明实施例的方法中，所述工作状态信息为所述电子设备的工作频段信息和/或工作温度信息。

优选地，根据本发明实施例的方法进一步包括：存储一查找表，在所述查找表中与所述工作频段信息和/或工作温度信息相关联地存储期望设置的放大比例，基于所述工作频段信息和/或工作温度信息，通过搜索所述查找表来确定放大比例。

优选地，在根据本发明实施例的方法中，所述阻抗值为一电容值。

优选地，在根据本发明实施例的方法中，所述阻抗值为一电感值。

优选地，根据本发明实施例的方法进一步包括：对经放大的电压进行低通滤波。

通过根据本发明实施例的电子设备和信息处理方法，能够在电子设备的工作状态改变时，例如，VCC电压快速变化时、天线频段切换而导致的负载变化时或者工作稳定变化时，动态改变功放单元的输出匹配网络，从而增强功放单元的稳定性。

附图说明

图1是示出根据本发明实施例的电子设备的配置的功能性框图；以及

图2是示出根据本发明实施例的信息处理方法的过程的流程图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的各个优选的实施方式进行描述。提供以下参照附图的描述，以帮助对由权利要求及其等价物所限定的本发明的示例实施方式的理解。其包括帮助理解的各种具体细节，但它们只能被看作是示例性的。因此，本领域技术人员将认识到，可对这里描述的实施方式进行各种改变和修改，而不脱离本发明的范围和精神。而且，为了使说明书更加清楚简洁，将省略对本领域熟知功能和构造的详细描述。

首先，将参照图1描述根据本发明实施例的电子设备。例如，电子设备可以但不限于是手机。如图1所示，电子设备100包括：处理单元101、发信单元102、功放单元103、开关电源单元104、比例放大单元105以及压控匹配单元106。

处理单元101确定所要发送的射频信号，换言之，处理单元101识别电子设备的工作频段。此外，处理单元101获得所述射频信号的包络信息以及所述电子设备的工作状态信息，并基于所述工作状态信息确定放大比例。

发信单元102产生所述射频信号。

功放单元103接收所述发信单元102发送的射频信号，并对所述射频信号进行功率放大。电子设备不同的工作状态可以导致功放单元的输出特性的变化，并且也可能导致作为负载的天线的阻抗特性的变化。具体地，当电子设备的工作频段发生变化时，天线的阻抗特性随之改变，并且功放单元的阻抗特性也随之改变。当电子设备的工作温度不同时，所对应的功放单元的阻抗特性也不同。由于如上文中所述，为了有效地节省功耗，向功放单元提供的电源电压的包络跟随输入到发信单元的信号的包络而变化，也就是说，向功放单元提供的电源电压是变化的。因此，当向功放单元提供的电源电压改变时，功放单元的阻抗特性也对应地改变。

并且，除了上述工作频段、工作温度、电源电压等状态参数单独地对功放单元的阻抗特性产生影响之外，在实践中的大部分情况下，结合地考虑多个状态参数。例如，当工作频度为A1、工作温度为B1且电源电压为C1时，确定功放单元的阻抗特性，例如，确定功放单元的内阻为D1。而当工作频度为A2、工作温度为B2且电源电压为C2时，确定功放单元的阻抗特性，例如，确定功放单元的内阻为D2。另外，还需考虑天线基于工作频段而发生的阻抗特性的变化。

处理单元101基于功放单元的不同阻抗特性或者功放单元以及天线的不同阻抗特性来确定匹配网络的匹配阻抗，然后确定对应于该匹配阻抗的控制电压，进而确定该控制电压与下文中所述的开关电源单元所提供的电源电压的比值，即放大比例。

一般而言，处理单元101不会实时地根据工作状态信息确定放大比例，而是通过查找预先存储的一查找表来确定放大比例。

具体来讲，在这种情况下，所述电子设备还可以进一步包括：存储单元107。

在存储单元107中，存储一查找表。在所述查找表中与所述工作频段信息和/或工作温度信息相关联地存储期望设置的放大比例。所述处理单元基于所述工作频段信息和/或工作温度信息，通过搜索所述查找表来确定放大比例。所述查找表可以通过预先进行的测试来获得。例如，下表一示出了所述查找表的一种示例。在本示例中，仅列出了工作频段和工作温度这两种状态参数。当然，本领域的技术人员可以理解，还可以增加更多其他状态参数，如功放单元的电源电压。

表一

并且，需要指出的是，以手机为例，在电子设备的通信过程中，信号的传送(up-Link)与接收(down-Link)不是同时间发生的，而功放单元主要是负责传送手机信号到基站，其功放单元功率操作反应时间必需符合ETSI/3GPP通讯标准的规范。具体地，将其分为三段时间区域(a)28us(b)542.8us(c)28us。在(a)区域，当手机欲传送信号到基站，功放单元必须在28us内做好Power-ramping-up的准备工作，使功放单元输出功率保持在一个稳定且固定的值，以便开始做真正的手机信号传送工作，此即为(b)区域，而当信号传送完毕，一样须在(c)区域28us内做完Power-ramping-down即关掉PA Power，以节省电池电流消耗，同时进入接收模式(接收基站信号)。处理单元配置放大比例就是在(a)区域，即每一子帧开始前的瞬态期间完成的。

开关电源单元104，又称交换式电源、开关变换器，是一种高频化电能转换装置。其功能是将一个位准的电压，透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压。

开关电源单元104向所述功放单元提供电源电压，其中所述电源电压基于所述处理单元101获得的所述射频信号的包络信息而产生。也就是说，开关电源单元104产生的电源电压能够实时跟踪所发射的射频信号的包络的快速变化。

比例放大单元105基于所述处理单元101确定的放大比例，对所述开关电源单元提供的电源电压进行放大。

具体来讲，所述比例放大单元105进一步包括：运算放大器，将所述电源电压输入到所述运算放大器的同相输入端；第一电阻，其一端连接到所述运算放大器的反相输入端，而另一端接地；第二电阻，其电阻值可变，一端连接到所述运算放大器的反相输入端，而另一端连接到所述运算放大器的输出端。以字母R1表示第一电阻的阻值，以字母R2表示第二电阻的阻值，那么所述比例放大单元105的放大比例(即，输出电压与输入电压之比)为(1+R2/R1)。

以上描述的比例放大单元105的配置为同比比例放大单元。当然，在本发明中，所述比例放大单元105也可以是反比比例放大单元。具体来讲，所述比例放大单元105同样进一步包括：运算放大器、第一电阻和第二电阻。所不同地是，将所述电源电压经由第一电阻输入到所述运算放大器的反相输入端，且输出电压通过第二电阻反馈到运算放大器的反相输入端。同样以字母R1表示第一电阻的阻值，以字母R2表示第二电阻的阻值。此时，所述比例放大单元105的放大比例为-R2/R1。

由于比例放大单元为本领域已知的技术手段，因此这里不再对其细节赘述。并且，本领域的技术人员可以理解，任何其他能够对输出电压进行比例放大的装置都可以适当地应用于本发明，且包含在本发明的范围内。

压控匹配单元106与所述功放单元103的输出端连接，用于根据经比例放大单元105放大的电压值的不同而呈现不同的阻抗值以对所述功放单元103进行输出阻抗匹配。

功放单元的输出口与负载天线的连接是否匹配一直是不容忽视的大问题。功放单元直接影响到信号的覆盖范围，甚至会因信号反射过大而击穿末级放大管，导致无信号输出。并且，高性能的匹配网络还能够实现最大的辐射频率。匹配网络是用来实现阻抗变化的，就像是功率从一个系统或子系统传送另一个系统或者子系统。对于功率放大器，阻抗控制着传送到输出端的功率大小，它的增益，还有它产生的噪声。因此，功率放大器匹配网络的设计是性能达到最优的关键。

这里，压控匹配单元106根据向其输入的电压来改变阻抗值。如上文中所述，向压控匹配单元106输入的电压值是基于电子设备的工作状态信息而确定的比例与向功放单元104提供的电源电压的乘积。也就是说，匹配网络随着电子设备的工作状态而适应性地调整，因此与完全依靠功放单元的稳定性而不会动态改变功放单元的输出阻抗的现有技术相比，能够增强功放单元的稳定性。

例如，所述压控匹配单元106可以包括一根据所施加的电压的不同而呈现不同电容值的电容。当然，可替代地，所述压控匹配单元106也可以包括一根据所施加的电压的不同而呈现不同电感值的电感。或者，所述压控匹配单元106也可以是由根据所施加的电压的不同而呈现不同电容值的电容以及根据所施加的电压的不同而呈现不同电感值的电感构成的电路。

作为更优选的实施例，为了避免比例放大单元105与压控匹配单元106之间的噪声干扰，可以在所述比例放大单元与所述压控匹配单元之间设置一低通滤波单元(图中未示出)，用于对经比例放大单元放大的电压进行滤波，从而滤除干扰。

在上文中，参照图1详细描述了根据本发明实施例的电子设备。接下来，将参照图2描述根据本发明实施例的信息处理方法。所述信息处理方法可以应用于上文中所述的电子设备，所述电子设备包括一功放单元和一压控匹配单元。

如图2所示，所述信息处理方法包括如下步骤。

首先，在步骤S201，确定电子设备的工作制式是TDD(时分双工)还是FDD(频分双工)。在TDD中，把两个不同方向的数据放在一个频点上传输。而在FDD中，把两个不同方向的数据放在不同的频点上传输。因此，如果在步骤S201确定工作制式是FDD，则处理直接进行到下面的步骤S202。如果在步骤S201确定工作制式是TDD，则处理进行到步骤S203。在步骤S203，继续判断当前状态是上行还是下行。如果在步骤S203判断出为下行，则处理进行到步骤S204。在步骤S204，不需要功放单元的动态匹配。如果在步骤S203判断出为上行，则处理进行到步骤S202。

在步骤S202，确定并产生所要发送的射频信号，并获得所述射频信号的包络信息。

接下来，在步骤S205，获得所述电子设备的工作状态信息。

然后，在步骤S206，判断是否是子帧开始前的瞬态期间。如果是，则处理进行到步骤S207。在步骤S207，基于所述工作状态信息确定放大比例。电子设备不同的工作状态可以导致功放单元的输出特性的变化，并且也可能导致作为负载的天线的阻抗特性的变化。具体地，当电子设备的工作频段发生变化时，天线的阻抗特性随之改变，并且功放单元的阻抗特性也随之改变。当电子设备的工作温度不同时，所对应的功放单元的阻抗特性也不同。由于如上文中所述，为了有效地节省功耗，向功放单元提供的电源电压的包络跟随输入到发信单元的信号的包络而变化，也就是说，向功放单元提供的电源电压是变化的。因此，当向功放单元提供的电源电压改变时，功放单元的阻抗特性也对应地改变。

并且，除了上述工作频段、工作温度、电源电压等状态参数单独地对功放单元的阻抗特性产生影响之外，在实践中的大部分情况下，结合地考虑多个状态参数。例如，当工作频度为A1、工作温度为B1且电源电压为C1时，确定功放单元的阻抗特性，例如，确定功放单元的内阻为D1。而当工作频度为A2、工作温度为B2且电源电压为C2时，确定功放单元的阻抗特性，例如，确定功放单元的内阻为D2。另外，还需考虑天线基于工作频段而发生的阻抗特性的变化。

基于功放单元的不同阻抗特性或者功放单元以及天线的不同阻抗特性来确定匹配网络的匹配阻抗，然后确定对应于该匹配阻抗的控制电压，进而确定该控制电压与下文中所述的开关电源单元所提供的电源电压的比值，即放大比例。

一般而言，不会实时地根据工作状态信息确定放大比例，而是通过查找预先存储的一查找表来确定放大比例。

具体来讲，在这种情况下，在处理开始之前，所述方法进一步包括：存储一查找表，在所述查找表中与所述工作频段信息和/或工作温度信息相关联地存储期望设置的放大比例。

从而，步骤S207的处理是通过基于所述工作频段信息和/或工作温度信息，搜索所述查找表以确定放大比例来实现的。

否则，处理进行到步骤S208。在步骤S208，等待下一子帧开始。

然后，在步骤S209，向所述功放单元提供电源电压，通过所述功放单元对所述射频信号进行功率放大，其中所述电源电压基于获得的所述射频信号的包络信息而产生。

然后，在步骤S210，基于确定的放大比例，对提供的电源电压进行放大并将经放大的电源提供到所述压控匹配单元的控制端。

最后，在步骤S211，在所述功放单元的输出端，通过所述压控匹配单元根据经放大的电源电压的值的不同而呈现不同的阻抗值以对所述功放单元进行输出阻抗匹配。例如，可以通过一根据所施加的电压的不同而呈现不同电容值的电容来实现阻抗匹配，此时所述阻抗值为一电容值。或者，可替代地，也可以通过一根据所施加的电压的不同而呈现不同电感值的电感，此时所述阻抗值为一电感值。当然，也可以通过电容和电感的组合电路来实现阻抗匹配。

需要指出的是，在图2中，以时间先后顺序示出了步骤S201～S211。但是，本发明并不仅限于此。例如，尽管在图2中在步骤S207之后示出了步骤S209，但是本领域的技术人员可以理解，步骤S209可以在步骤S202之后的任意位置执行，当然也可以在步骤S202之后与步骤S205～S207并行地执行。

作为更优选的实施例，为了避免噪声干扰，可以步骤S209将经放大的电源电压提供到所述压控匹配单元的控制端之后，增加一低通滤波步骤(图中未示出)，用于对经放大的电压进行滤波，从而滤除干扰。

迄今为止，已经参照图1和图2详细描述了根据本发明实施例的电子设备和信息处理方法。通过根据本发明实施例的电子设备和信息处理方法，能够在电子设备的工作状态改变时，例如，VCC电压快速变化时、天线频段切换而导致的负载变化时或者工作稳定变化时，动态改变功放单元的输出匹配网络，从而增强功放单元的稳定性。

需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后，还需要说明的是，上述一系列处理不仅包括以这里所述的顺序按时间序列执行的处理，而且包括并行或分别地、而不是按时间顺序执行的处理。

通过以上的实施方式的描述，本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硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过软件来实施。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、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或者实施例的某些部分所述的方法。

以上对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (11)

1.一种电子设备，包括：

处理单元，用于确定所要发送的射频信号，获得所述射频信号的包络信息以及所述电子设备的工作状态信息，并基于所述工作状态信息确定放大比例；

发信单元，用于产生所述射频信号；

功放单元，用于接收所述发信单元发送的射频信号，并对所述射频信号进行功率放大；

开关电源单元，用于向所述功放单元提供电源电压，其中所述电源电压基于所述处理单元获得的所述射频信号的包络信息而产生；

比例放大单元，用于通过查询查找表获得所述处理单元确定的放大比例，对所述开关电源单元提供的电源电压进行放大；以及

压控匹配单元，与所述功放单元的输出端连接，用于根据经比例放大单元放大的电压值的不同而呈现不同的阻抗值以对所述功放单元进行输出阻抗匹配，

其中所述工作状态信息为所述电子设备的工作频段信息和工作温度信息；

所述处理单元在每一子帧开始前的瞬态期间完成所述放大比例配置。

2.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述电子设备进一步包括：

存储单元，用于存储一查找表，在所述查找表中与所述工作频段信息和/或工作温度信息相关联地存储期望设置的放大比例，

其中所述处理单元基于所述工作频段信息和/或工作温度信息，通过搜索所述查找表来确定放大比例。

3.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述压控匹配单元包括一根据所施加的电压的不同而呈现不同电容值的电容。

4.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述压控匹配单元包括一根据所施加的电压的不同而呈现不同电感值的电感。

5.根据权利要求1所述的电子设备，进一步包括：

低通滤波单元，连接在所述比例放大单元与所述压控匹配单元之间，用于对经比例放大单元放大的电压进行滤波。

6.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述比例放大单元包括：

运算放大器，将所述电源电压输入到所述运算放大器的同相输入端；

第一电阻，其一端连接到所述运算放大器的反相输入端，而另一端接地；

第二电阻，其电阻值可变，一端连接到所述运算放大器的反相输入端，而另一端连接到所述运算放大器的输出端。

7.一种信息处理方法，应用于一电子设备，所述电子设备包括一功放单元和一压控匹配单元，所述方法包括：

确定并产生所要发送的射频信号；

获得所述射频信号的包络信息；

获得所述电子设备的工作状态信息，并基于所述工作状态信息确定放大比例；

向所述功放单元提供电源电压，通过所述功放单元对所述射频信号进行功率放大，其中所述电源电压基于获得的所述射频信号的包络信息而产生；

通过查询查找表获得确定的放大比例，对提供的电源电压进行放大并将经放大的电源电压提供到所述压控匹配单元的控制端；以及

在所述功放单元的输出端，通过所述压控匹配单元根据经放大的电源电压的值的不同而呈现不同的阻抗值以对所述功放单元进行输出阻抗匹配，

其中所述工作状态信息为所述电子设备的工作频段信息和/或工作温度信息；

其中，处理单元在每一子帧开始前的瞬态期间完成放大比例配置。

8.根据权利要求7所述的方法，其中进一步包括：

存储一查找表，在所述查找表中与所述工作频段信息和/或工作温度信息相关联地存储期望设置的放大比例，

基于所述工作频段信息和/或工作温度信息，通过搜索所述查找表来确定放大比例。

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述阻抗值为一电容值。

10.根据权利要求7所述的方法，其中所述阻抗值为一电感值。

11.根据权利要求7所述的方法，其中在将经放大的电源电压提供到所述压控匹配单元的控制端之前，进一步包括：

对经放大的电压进行低通滤波。