CN107370464A - 射频功放功率补偿系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种射频功放功率补偿系统及方法，其系统包括功率放大器、功率检测电路、温度补偿电路、频率补偿电路和功率环路控制电路，本发明充分考虑了温度和频率这两个影响射频功率输出主要两个因素，并根据这两个因素进行功率补偿，确保射频功率放大器实际输出值稳定可靠，进一步提高补偿精度。

Description

射频功放功率补偿系统及方法

技术领域

本发明涉及电子领域，尤其涉及一种射频功放功率补偿系统及方法。

背景技术

射频技术至今为止，已产生了半个世纪，射频技术在军事、民用等诸多领域应用广泛，射频功率放大器作为射频技术的重要组成部分，其发展也推动了整个射频集成电路的发展，射频功率放大器具有非常广阔的市场应用，随着无线通信技术的发展，对功率放大器的输出功率、效率等指标提出了更高的要求，目前针对功率放大器的输出功率，一般只是采用通用的数学公式直接对功率进行补偿，但是，这种方式存在的缺点是产生的结果控制不精确，误差较大，并且不能根据环境动态补偿，并且由于功率补偿回路与功率检测电路本身会受温度与频率干扰，使相同条件下补偿后输出功率自身就存在着误差。温度和频率是影响射频功率放大器输出功率的两个重要因素，虽然现有技术中针对功率放大器的输出功率补偿的方法很多，但是一般功率补偿技术只是单一考虑温度或频率，没有将考虑两者同时作用的情况，因此，亟需一种新的技术手段，能够公式考虑，进一步提高补偿精度。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种射频功放功率补偿系统及方法，以解决上述技术问题。

本发明提供的射频功放功率补偿系统，包括：

功率放大器，用于对射频信号进行放大并输出；

功率检测电路，其输出端与功率环路控制电路的输入端连接，用于多点采集功率放大器的实际输出功率；

温度补偿电路，其输出端与功率环路控制电路的输入端连接，用于检测功率放大器的实时温度，并传输至功率环路控制电路；

频率补偿电路，其输出端与功率环路控制电路的输入端连接，用于检测输入的射频信号频率，并传输至功率环路控制电路；

功率环路控制电路，与功率放大器的输出控制端口连接，用于根据实际输出功率、温度和频率对功率放大器的输出功率进行控制。

进一步，功率环路控制电路至少包括处理单元，用于根据多点采集的实际输出功率、温度和频率，进行数据拟合，生成拟合曲线，并建立功率控制模型，根据所述功率控制模型对功率放大器的输出功率进行控制。

进一步，根据所述功率控制模型包括温度模型和频率模型，根据所述温度模型和频率模型通过功率环路控制电路和功率检测电路对功率放大器的输出进行闭环控制。

进一步，所述功率检测电路设置有功率检测系数，所述功率检测系数包括温度系数和频率系数，所述功率检测电路根据功率检测系数检测和检测值获取功率放大器的实际输出功率。

本发明还提供一种射频功放功率补偿方法，包括：

多点采集功率放大器的实际输出功率；

检测输入的射频信号频率以及功率放大器的实时温度；

根据实际输出功率、温度和频率对功率放大器的输出功率进行控制。

进一步，根据多点采集的实际输出功率、温度和频率，进行数据拟合，生成拟合曲线，并建立功率控制模型，根据所述功率控制模型对功率放大器的输出功率进行控制。

进一步，根据所述功率控制模型，分别获温度模型和频率模型，根据所述温度模型和频率模型通过功率环路控制电路和功率检测电路对功率放大器的输出进行回环控制。

进一步，设置有功率检测系数，所述功率检测系数包括温度系数和频率系数，根据功率检测系数检测和检测值获取功率放大器的实际输出功率。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：该程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法。

本发明还提供一种电子终端，包括：处理器及存储器；

所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行上述任一项所述方法。

本发明的有益效果：本发明中射频功放功率补偿系统及方法，充分考虑了温度和频率这两个影响射频功率输出主要两个因素，通过温度补偿电路及频率补偿电路实时获取当前工作温度值及频率值，并将相关值传给功率环路控制电路，功率环路控制电路对读取到的温度值及频率值通过数学模型转换为对输出功率的实际补偿值，用于对功放(PA)进行线性偏移补偿，本发明综合三方数据(频率补偿值、温度补偿值、功率检测值)实时调整功率控制电压值，保证了输出功率稳定可靠。

附图说明

图1是本发明的实施例的射频功放功率补偿系统的结构示意图。

图2是本发明的实施例的射频功放功率补偿方法的流程示意图。

图3是本发明的实施例的射频功放功率补偿系统的温度与输出功率拟合曲线示意图。

图4是本发明的实施例的射频功放功率补偿系统的频率与输出功率拟合曲线示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，本实施例中的射频功放功率补偿系统，包括：

功率放大器PA 1，用于对射频信号进行放大并输出，本实施例中的功率功放器PA1本身有功率输出控制端口与功率环路控制电路3连接；

功率检测电路2，其输出端与功率环路控制电路的输入端连接，用于多点采集功率放大器的实际输出功率，其功率检测系数需要先进行校准，功率检测电路2将检测到的功率值传给功率环路控制电路3；

温度补偿电路5，其输出端与功率环路控制电路的输入端连接，用于检测功率放大器的实时温度，并将检测到信号传输给功率环路控制电路3；

频率补偿电路4，其输出端与功率环路控制电路的输入端连接，用于检测输入的射频信号频率，并传输至功率环路控制电路3；

功率环路控制电路3，与功率放大器PA 1的输出控制端口连接，用于根据实际输出功率、温度和频率对功率放大器的输出功率进行控制，通过对频率补偿电路4与温度补偿电路5检测到的数据进行综合，再结合当前输出功率实际值，内部通过PI D控制算法根据校准数学模型对功率放大器PA 1输出控制信号，实现对功率的精确控制。

如图3、4所示，由于物理器件的离散特性，即便是同一种规格型号的芯片、同一个电路其电气特性、性能指标都会有差异。因此保证整个电路的精度，本实施例采用的解决办法是对影响因素的点进行连续监测，通过对输入输出数据进行数学建模，得到影响因素的变化趋势，得到实际输出值。

在本实施例中，射频功放功率补偿电路对影响射频功率放大器功率输出的两个关键因素进行采集控制，首先对这两个因素进行建模仿真，再根据仿真参数通过功率回环控制电路及功率检测电路实现对功率输出的精准控制。本实施例采用多个点数据采集，根据每个采集点的输出功率进行数学建模，如表1、2所示，形成特定功放功率输出环路的特定拟合曲线如图3、4所示，通过拟合分别得到关于温度与频率的线性或非线性的模型，本实施例中的功率检测电路多点采集是指同一时刻对输出的功率采集多个点，然后对采集的数据求平均值，减少异常干扰产生的误差，得到最真实的输出功率值。通常采集的点数根据处理器工作频率及检测电路反应速度确定。若处理器频率较快可以尽量多采集点，原则上每控制点至少采集10点。然后根据数据模型通过功率环路控制电路与功率检测电路进行回环控制，实现输出功率的高精度、高效控制。

表1

表2

在本实施例中，功率检测系数校准是设备在出厂设置的时候进行的，校准包括温度系数与频率系数，本实施例中的校准同常用仪器一样，通常三年之内不用再校准。若三年之后由于器件老化等原因导致控制精度下降时，该系数需要重新校准。温度系数校准方法是将设备放置与温控箱内，模块输入端输入一个稳定的功率值(如30dBm)，每个温度点至少保持30分钟，然后用标准功率计检测模块输出端功率值，并记录下来。在模块工作的温度区间内至少监测50个点数据，然后对数据进行数学建模得到当前数学模型，并将相关模型参数(即温度校准系数)写入模块非易失存错器中保存。频率系数校准方法是将设备放置在常温下(25°C)，模块输入端输入一个稳定的功率值(如30dBm)，但是更改输入端输出的信号频率，频率跳变间隔为0.1MHZ，然后用标准功率计检测模块输出端功率值，并记录下来。在模块工作频段区间内至少监测50个点数据，然后对数据进行数学建模得到当前数学模型，并将相关模型参数(即频率校准系数)写入模块非易失存错器中保存

相应地，本实施例还提供一种射频功放功率补偿方法，包括：

多点采集功率放大器的实际输出功率；

检测输入的射频信号频率以及功率放大器的实时温度；

根据实际输出功率、温度和频率对功率放大器的输出功率进行控制。

在本实施例中，根据多点采集的实际输出功率、温度和频率，进行数据拟合并建立功率控制模型，生成拟合曲线。根据所述功率控制模型，分别获温度模型和频率模型，根据所述温度模型和频率模型通过功率环路控制电路和功率检测电路对功率放大器的输出进行回环控制。

本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本实施例中的任一项方法。

本实施例还提供一种电子终端，包括：处理器及存储器；

所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行本实施例中任一项方法。

本实施例中的计算机可读存储介质，本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过计算机程序相关的硬件来完成。前述的计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

如图2所示，本实施例提供了终端的结构示意图，本实施例提供的终端，包括处理器、存储器、收发器和通信接口，存储器和通信接口与处理器和收发器连接并完成相互间的通信，存储器用于存储计算机程序，通信接口用于和如图1所示的射频功放功率补偿装置连接，处理器和收发器用于运行计算机程序，使射频功放功率补偿系统执行如上射频功放功率补偿方法的各个步骤。

在本实施例中，存储器可能包含随机存取存储器(RandomAccessMemory，简称RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。

上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(CentralProcessingUnit，简称CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignalProcessing，简称DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－ProgrammableGateArray，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种射频功放功率补偿系统，其特征在于，包括：

功率放大器，用于对射频信号进行放大并输出；

功率检测电路，其输出端与功率环路控制电路的输入端连接，用于多点采集功率放大器的实际输出功率；

温度补偿电路，其输出端与功率环路控制电路的输入端连接，用于检测功率放大器的实时温度，并传输至功率环路控制电路；

频率补偿电路，其输出端与功率环路控制电路的输入端连接，用于检测输入的射频信号频率，并传输至功率环路控制电路；

功率环路控制电路，与功率放大器的输出控制端口连接，用于根据实际输出功率、温度和频率对功率放大器的输出功率进行控制。

2.根据权利要求1所述的射频功放功率补偿系统，其特征在于：功率环路控制电路至少包括处理单元，用于根据多点采集的实际输出功率、温度和频率，进行数据拟合，生成拟合曲线，并建立功率控制模型，根据所述功率控制模型对功率放大器的输出功率进行控制。

3.根据权利要求2所述的射频功放功率补偿系统，其特征在于：根据所述功率控制模型包括温度模型和频率模型，根据所述温度模型和频率模型通过功率环路控制电路和功率检测电路对功率放大器的输出进行闭环控制。

4.根据权利要求1所述的射频功放功率补偿系统，其特征在于：所述功率检测电路设置有功率检测系数，所述功率检测系数包括温度系数和频率系数，所述功率检测电路根据功率检测系数检测和检测值获取功率放大器的实际输出功率。

5.一种射频功放功率补偿方法，其特征在于，包括：

多点采集功率放大器的实际输出功率；

检测输入的射频信号频率以及功率放大器的实时温度；

根据实际输出功率、温度和频率对功率放大器的输出功率进行控制。

6.根据权利要求5所述的射频功放功率补偿方法，其特征在于：根据多点采集的实际输出功率、温度和频率，进行数据拟合并建立功率控制模型，生成拟合曲线。

7.根据权利要求6所述的射频功放功率补偿方法，其特征在于：根据所述功率控制模型，分别获温度模型和频率模型，根据所述温度模型和频率模型通过功率环路控制电路和功率检测电路对功率放大器的输出进行回环控制。

8.根据权利要求6所述的射频功放功率补偿方法，其特征在于：设置有功率检测系数，所述功率检测系数包括温度系数和频率系数，根据功率检测系数检测和检测值获取功率放大器的实际输出功率。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：该程序被处理器执行时实现权利要求5至8中任一项所述方法。

10.一种电子终端，其特征在于，包括：处理器及存储器；

所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行如权利要求5至8中任一项所述方法。