CN113839624A - 功率放大器控制方法、装置、功率放大系统和存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种功率放大器控制方法、装置、功率放大系统和存储介质。所述方法应用于功率放大系统，功率放大系统包括功率放大器，所述方法包括：在启动时刻到来时，向功率放大器输出第一驱动电压，以使功率放大器进入工作状态并在第一驱动电压的驱动下工作；在功率放大器的控制端电压达到功放工作偏置电压的情况下，向功率放大器输出第二驱动电压，以使功率放大器在第二驱动电压的驱动下工作；其中，第一驱动电压大于第二驱动电压，功放工作偏置电压根据第二驱动电压确定。本申请中，即使功率放大器在同一温度下工作，输出至功率放大器的驱动电压也会随着时间的变化而变化，从而加快功率放大器的启动速度，并解决功率放大器的性能恶化问题。

Description

功率放大器控制方法、装置、功率放大系统和存储介质

技术领域

本申请涉及功率放大技术领域，特别是涉及一种功率放大器控制方法、装置、功率放大系统和存储介质。

背景技术

在TDD(Time Division Duplexing，时分双工)通信过程中，上行信号和下行信号是在同一频率的不同时隙内进行，且上行时隙与下行时隙之间留有空闲的保护时间间隔，以避免上行信号和下行信号之间发生碰撞及相互影响。也即，在上行时隙到来时，上行链路开启，下行链路关闭。当下行时隙到来时，下行链路开启，上行链路关闭。由此可见，上行链路是工作在开启-关闭的循环中，下行链路是工作在关闭-开启的循环中。

上下行链路的启闭控制，一般是通过控制链路中射频功率放大器的工作状态来实现。然而，在传统方法的控制下，栅极偏置电路不能放置大容值电容，导致射频功率放大器性能会恶化。同时，部分射频功率放大管受其自身的固有缺陷效应的影响，射频功率放大器在刚开启的一小段时隙内，射频功率放大管的静态电流无法快速恢复至正常值，导致其存在性能恶化的问题，降低了通信可靠性。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够解决功率放大器性能恶化问题，以提高通信可靠性的功率放大器控制方法、装置、功率放大系统和存储介质。

一种功率放大器控制方法，应用于功率放大系统，该功率放大系统包括功率放大器。所述方法包括：

在启动时刻到来时，向功率放大器输出第一驱动电压，以使功率放大器进入工作状态并在在第一驱动电压的驱动下工作；

当功率放大器的控制端电压达到功放工作偏置电压的情况下，向功率放大器输出第二驱动电压，以使功率放大器在第二驱动电压的驱动下工作；其中，第一驱动电压大于第二驱动电压，功放工作偏置电压根据第二驱动电压确定。

一种功率放大器控制装置，应用于功率放大系统，该功率放大系统包括功率放大器；所述装置包括用于连接功率放大器的驱动电路；

该驱动电路用于在启动时刻到来时，向功率放大器输出第一驱动电压，以使功率放大器进入工作状态，并在第一驱动电压的驱动下工作；驱动电路还用于在功率放大器的控制端电压达到功放工作偏置电压的情况下，向功率放大器输出第二驱动电压，以使功率放大器在第二驱动电压的驱动下工作；其中，第一驱动电压大于第二驱动电压，功放工作偏置电压根据第二驱动电压确定。

一种功率放大器控制装置，应用于功率放大系统，功率放大系统包括功率放大器；所述装置包括：

第一驱动电压输出模块，用于在启动时刻到来时，向功率放大器输出第一驱动电压，以使功率放大器进入工作状态并在第一驱动电压的驱动下工作；

第二驱动电压输出模块，用于在功率放大器的控制端电压达到功放工作偏置电压的情况下，向功率放大器输出第二驱动电压，以使功率放大器在第二驱动电压的驱动下工作；其中，第一驱动电压大于第二驱动电压，功放工作偏置电压根据第二驱动电压确定。

一种功率放大器控制装置，应用于功率放大系统，功率放大系统包括功率放大器；所述装置包括用于连接功率放大器的功率放大控制器。其中，功率放大控制器包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时时实现以下步骤：

在启动时刻到来时，向功率放大器输出第一驱动电压，以使功率放大器进入工作状态并在在第一驱动电压的驱动下工作；

当功率放大器的控制端电压达到功放工作偏置电压的情况下，向功率放大器输出第二驱动电压，以使功率放大器在第二驱动电压的驱动下工作；其中，第一驱动电压大于第二驱动电压，功放工作偏置电压根据第二驱动电压确定。

一种功率放大系统，所述系统包括：

上述任一实施例中的功率放大器控制装置；

功率放大装置，功率放大装置包括功率放大器；功率放大器连接功率放大器控制装置，用于在第一驱动电压或第二驱动电压的驱动下，对射频信号进行放大，并输出放大后的射频信号。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

在启动时刻到来时，向功率放大器输出第一驱动电压，以使功率放大器进入工作状态并在在第一驱动电压的驱动下工作；

当功率放大器的控制端电压达到功放工作偏置电压的情况下，向功率放大器输出第二驱动电压，以使功率放大器在第二驱动电压的驱动下工作；其中，第一驱动电压大于第二驱动电压，功放工作偏置电压根据第二驱动电压确定。

上述功率放大器控制方法、装置、功率放大系统和存储介质，即使功率放大器在同一温度下工作，输出至功率放大器的驱动电压也会随着时间的变化而变化。具体而言，在启动功率放大器时，控制装置先向功率放大器输出电压值较大的第一驱动电压，从而可将功率放大器的控制端电压快速地调整至功放工作偏置电压，以使功率放大器在保护时间间隔内快速进入目标工作状态。在功率放大器的控制端电压达到功放工作偏置电压的情况下，向功率放大器输出目标驱动电压(即第二驱动电压)，以使器件在目标工作状态下持续工作，以对信号进行放大。

一方面，在第一驱动电压的作用下，功率放大器的控制端电压可被快速调整至功放工作偏置电压，如此，即使功率放大器偏置网络中设有大容值电容，功率放大器也能够在保护时间间隔内完成启闭状态的切换，进而在满足功放切换时间要求的基础上，可通过在功率放大网络中设置大容值电容来提高功率放大器的性能。另一方面，本申请可通过电压值较高的第一驱动电压消除功率放大器的虚栅，以使功率放大器能够在第二驱动电压的驱动下达到目标工作状态，进而解决功率放大器存在的性能恶化问题，并提高通信可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为传统射频功率放大器控制电路的结构框图；

图2为本申请一个实施例中功率放大器控制方法的第一流程示意图；

图3为本申请一个实施例中功率放大器控制方法的第二流程示意图；

图4为本申请一个实施例中控制信号的第一信号波形图；

图5为本申请一个实施例中控制信号的第二信号波形图；

图6为本申请一个实施例中加减电路的电路示意图；

图7为本申请一个实施例中加减电路的电路图；

图8为本申请一个实施例中功率放大器控制装置的第一结构框图；

图9为本申请一个实施例中功率放大器控制装置的第二结构框图；

图10为本申请一个实施例中功率放大器控制装置的第三结构框图；

图11为本申请一个实施例中功率放大系统的结构框图；

图12为本申请一个实施例中第一偏置电路的电路示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件/信号，但这些元件/信号不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件/信号与另一个元件/信号区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一电阻称为第二电阻，且类似地，可将第二电阻称为第一电阻。第一电阻和第二电阻两者都是电阻，但其不是同一电阻。

可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。以下实施例中的“达到”可以理解为大于，或者大于等于。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

请参阅图1，图1示出了传统射频功率放大器控制电路的结构框图。其中，单刀双掷开关102包括第一端、第二端、第三端与控制端，第一端用于接收高电压栅压Vg1，第二端用于接收低电压栅压Vg2，第三端用于连接栅极偏置网络104并通过栅极偏置网络104向射频功率放大器106的控制端施加控制电压。单刀双掷开关102的控制端用于接收切换控制信号，使其可以在切换开关信号的控制下，选择性导通第三端与第一端/第二端之间的连接。当第三端与第一端连接时，单刀双掷开关102向射频功率放大器106施加高电压栅压Vg1，以使射频功率放大器106开启并正常工作。当第三端与第二端连接时，单刀双掷开关102向射频功率放大器106的控制端施加低电压栅压Vg2，以关闭射频功率放大器106，此时射频功率放大器106处可视为断路，设有该射频功率放大器106的链路停止工作。

如此，通过分别向上下行链路的射频功率放大器106输出对应的切换控制信号，从而可控制两个链路中射频功率放大器106的状态，使得上下行链路可分别工作在不同的时隙中，并实现TDD通信。

正如背景技术所述，在通过传统方式控制射频功率放大器的启闭时，射频功率放大器存在性能恶化的问题，降低了通信可靠性。经发明人研究发现，导致该问题的原因在于：(1)传统技术中，对于全部类型的射频功率放大器，高电压栅压Vg1的电压值只随射频功率放大器工作温度(或器件温度)的变化而变化，在同一工作温度(或器件温度)下，高电压栅压Vg1的电压值保持恒定不变。在这种控制方式下，考虑到实际电路中偏置网络的电流能力较小，大容值电容的充电时间较长，为保证射频功率放大器能够在保护时间间隔内(如3us内)完成启闭切换，栅极偏置网络中不能设有大容值电容，因此现有技术需要应用纳法级或纳法级以下的电容来实现栅极偏置网络。在此设置方式下，射频功率放大器的栅极记忆效应严重，其对于非恒包络信号和宽带信号的线性性能变差。

(2)在器件固有特性的影响下(如异质结晶体管固有的缺陷效应)，射频功率放大器产生了虚栅，致使其门限漂移增大。因此在刚开启的一小段时隙内，在目标工作状态对应的目标驱动电压的作用下，射频功率放大器无法快速恢复到正常工作需要的静态电流，导致射频功率放大器在刚开启的一小段时隙内性能恶化。

基于此，有必要提供一种能够解决功率放大器性能恶化问题，进而提高通信可靠性的功率放大器控制方法、装置、功率放大系统和存储介质。

在一个实施例中，提供了一种功率放大器控制方法，该方法可以应用在功率放大系统中。其中，功率放大系统是指能够对输入信号进行放大并输出的电路/设备/系统。在其中一个实施例中，功率放大系统可以对射频信号进行放大输出处理。

该功率放大系统包括功率放大器，其中，功率放大器是指任意具备信号放大功能的器件或电路，可以但不局限于MOS(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor，金氧半场效晶体管)管、BJT(Bipolar Junction Transistor，双极结型晶体管)和基于任意电路结构实现的放大电路等。可以理解，功率放大器的具体连接关系和/或具体实现方式均可依据功率放大系统的应用环境、放大需求、电路连接结构来确定，本申请对此不作具体限制。本申请的方法可用于对基于任意原理实现(如MOS管和BJT)、任意结构(如增强型MOS管和耗尽型MOS管)、任意类型(如N沟道MOS管和P沟道MOS管，NPN和PNP)的功率放大器进行控制。为便于描述，本申请一些实施例以采用N沟道MOS管实现功率放大器作为示例说明，功率放大器的控制端可为栅极。

以功率放大器控制装置(以下简称控制装置)执行功率放大器控制方法为例进行说明，请参阅图2，该方法包括以下步骤：

步骤S200，在启动时刻到来时，向功率放大器输出第一驱动电压，以使功率放大器进入工作状态并在第一驱动电压的驱动下工作；

步骤S300，在功率放大器的控制端电压达到功放工作偏置电压的情况下，向功率放大器输出第二驱动电压，以使功率放大器在第二驱动电压的驱动下工作；其中，第一驱动电压大于第二驱动电压，功放工作偏置电压根据第二驱动电压确定。

其中，驱动电压是指能够控制功率放大器对输入信号进行放大的电压值。第二驱动电压是指能够令功率放大器的性能(包括但不局限于线性性能、效率和放大倍数)达到预期效果的驱动电压，第二驱动电压的电压值可以在经过多次调试和测试后得出，本申请对此不作具体限制，只需功率放大器在第二驱动电压的驱动下能够在目标工作状态下工作即可。其中，目标工作状态是指功率放大器的性能能够满足预期效果的工作状态。在其中一个实施例中，第二驱动电压的电压值可保持恒定，换言之，在输出第二驱动电压的过程中，若功率放大器的工作温度相同，则控制装置在不同时刻输出的第二驱动电压的电压值相等。

功放工作偏置电压是指令功率放大器从关闭状态进入目标工作状态的电压，其可依据第二驱动电压确定。进一步地，功放工作偏置电压还可依据功率放大器的器件类型确定。在其中一个实施例中，当功率放大器为非异质结晶体管(如LDMOS)时，功放工作偏置电压可为第二驱动电压，此时，控制装置在功率放大器的控制端电压达到第二驱动电压的情况下，向功率放大器输出第二驱动电压。当功率放大器为异质结晶体管(如氮化镓晶体管)时，考虑到异质结晶体管的缺陷效应，异质结晶体管的开启门限漂移增大(例如从-3.5V增大为-3.4V)，在控制端电压达到第二驱动电压的情况下，异质结晶体管仍不能快速达到预设的静态工作点。此时，功放工作偏置电压可大于第二驱动电压，通过令控制端电压高于第二驱动电压来消除缺陷效应导致的晶体管开启门限漂移变大的问题。在一个示例中，功放工作偏置电压可为第二驱动电压与预设电压差之和，其中，预设电压差为正电压值。该预设电压差用于消除异质结晶体管的开启门限漂移，其具体电压值可以根据晶体管的开启门限恢复速度与电压关系来确定，本申请对此不作具体限制。进一步地，预设电压差越大，则异质结晶体管的恢复速度越快。

第一驱动电压是指电压值高于第二驱动电压的电压值的驱动信号。需要说明的是，第一驱动电压的电压值既可以是恒定的，也可以随着时间的变化而变化。当第一驱动电压的电压值随时间变化时，第一驱动电压的最小电压值应当大于第二驱动电压的最大电压值。换言之，控制装置在输出第一驱动电压的过程中，其在不同时刻可输出相同或不同的第一驱动电压，且每一时刻输出的第一驱动电压的电压值均大于第二驱动电压的最大电压值。

具体而言，在启动时刻到来后，控制装置需要将功率放大器从关闭状态切换为工作状态。并且，控制装置还需要在保护时间间隔结束前，将功率放大器的状态切换至目标工作状态，并令功率放大器在上行时隙/下行时隙内持续在目标工作状态下工作。既确保功率放大器的启动时间能够满足要求，又确保功率放大器在上行时隙/下行时隙内的性能满足预期，并对输入的信号进行放大后输出，进而确保通信的正常进行。

控制装置在启动时刻到来时，向功率放大器的控制端输出第一驱动电压。功率放大器在接收到第一驱动电压后，从关闭状态切换至工作状态，并可对输入信号进行放大。由于第一驱动电压大于第二驱动电压，因此一方面可通过第一驱动电压消除功率放大器的虚栅，使得功率放大器的开启门限恢复至原来的门限值。另一方面，可显著缩短功率放大器偏置网络中电容的充电时间，即使在偏置网络设有大容值电容的情况下，功率放大器的控制端电压也可被快速调整至功放工作偏置电压，以使功率放大器在目标工作状态下工作，进而解决功率放大器(如氮化镓功率放大器)缺陷效应导致的性能恶化问题。

在功率放大器的控制端电压大于或等于功放工作偏置电压时，控制装置向功率放大器的控制端输出第二驱动电压，以使功率放大器的控制端电压维持在第二驱动电压上。如此，可将功率放大器的状态保持为目标工作状态，进而令功率放大器的性能在上行时隙/下行时隙内均满足预期，并继续对输入信号进行放大。

在功率放大器的同一启动时段中，即使功率放大器的工作温度/器件温度保持不变，控制装置输出的驱动电压也不再是恒定不变的，而是会随时间而变化。控制装置向功率放大器先后输出电压值不同的第一驱动电压和第二驱动电压，并根据功率放大器的控制端电压确定第一驱动电压与第二驱动电压的切换时机。如此，通过电压值较大的第一驱动电压，一方面将功率放大器的控制端电压快速调整至功放工作偏置电压，提高启动速度，即使功率放大器偏置网络中设有大容值电容，功率放大器也能够在保护时间间隔内完成启闭状态的切换。另一方面，还可通过电压值较高的第一驱动电压消除功率放大器的虚栅，以使功率放大器能够在第二驱动电压的驱动下达到目标工作状态。

在其中一个实施例中，如图3所示，功率放大器控制方法还包括：

步骤S400，在关闭时刻到来时，向功率放大器输出关闭电压，以关闭功率放大器。

其中，关闭电压的具体电压值可依据功率放大器的器件参数、器件类型和/或连接关系来确定，本申请对此不作具体限制，只需能够关闭功率放大器即可。具体而言，在TDD通信过程中，功率放大器是在开启——关闭的循环中工作。控制装置可通过关闭电压，控制功率放大器关闭，以断开设有该功率放大器的链路，使得上行链路与下行链路的工作状态可以依据通信时隙而调整，进一步提高通信可靠性。

上述功率放大器控制方法中，在启动功率放大器时，控制装置先向功率放大器输出电压值较大的第一驱动电压，从而可将功率放大器的控制端电压快速地调整至功放工作偏置电压，以使功率放大器在保护时间间隔内进入目标工作状态。在功率放大器的控制端电压达到功放工作偏置电压的情况下，向功率放大器输出目标驱动电压(即第二驱动电压)，以使器件在目标工作状态下持续工作，以对信号进行放大。一方面，在第一驱动电压的作用下，功率放大器的控制端电压可被快速调整至功放工作偏置电压，如此，即使功率放大器偏置网络中设有大容值电容，功率放大器也能够在保护时间间隔内完成启闭状态的切换，进而在满足功放切换时间要求的基础上，可通过在功率放大网络中设置大容值电容来提高功率放大器的性能。另一方面，本申请可通过电压值较高的第一驱动电压消除功率放大器的虚栅，以使功率放大器能够在第二驱动电压的驱动下达到目标工作状态，进而解决功率放大器存在的性能恶化问题，并提高通信可靠性。

在一个实施例中，功率放大系统还包括电容单元，该电容单元连接功率放大器的控制端，从而为功率放大器的控制端提供偏置电压。在功率放大器处于关闭状态时，电容单元可释放自身存储的电能；当功率放大器处于工作状态时，电容单元可通过驱动电压进行充电。在其中一个实施例中，该电容单元可包括一个或多个电容，每一电容均连接功率放大器的控制端。进一步地，任一电容的一端连接功率放大器的控制端，另一端用于接地。

在控制装置输出第一驱动电压时，电容单元可通过第一驱动电压进行充电，电容单元的充电电压随时间而逐步上升。当充电电压达到功放工作偏置电压时，功率放大器的控制端电压也达到功放工作偏置电压，功率放大器进入目标工作状态。控制装置通过向功率放大器输出第二驱动电压，从而可令功率放大器在目标工作状态下持续工作。

可以理解，第一驱动电压的持续时间为电容单元从初始电压充电至功放工作偏置电压的时间，其与电容单元的充电速度相关联，因此第一驱动电压的持续时间可依据第一驱动电压的信号波形、电容单元的容值、功放工作偏置电压等因素来确定。

在其中一个实施例中，控制装置可预先确定第一驱动电压的持续时间，进而确定第一驱动电压与第二驱动电压的切换时机；或者，控制装置可对功率放大器的控制端电压和/或功率放大器的输出信号进行检测，以判断功率放大器的控制端电压是否达到第二驱动电压，进而确定第一驱动电压与第二驱动电压的切换时机。

由于第一驱动电压大于第二驱动电压，因此对于容值相等的电容单元，在充电电压相同的情况下，第一驱动电压所耗费的充电时间较第二驱动电压耗费的充电时间短；在充电时间相同的情况下，经第一驱动电压充电后的充电电压比经第二驱动电压充电后的充电电压大。因此，即使功率放大系统的电容单元中设有大容值电容，本申请的控制方法也可令该大容值电容在保护时间间隔内充电至第二驱动电压。如此，解决了功率放大系统不能设置大容值电容的限制，从而可改善功率放大器对于非恒包络信号和宽带信号的线性性能变差，进而提高通信性能。

在一个实施例中，第一驱动电压为恒定电压，也即第一驱动电压的电压值不随时间的变化而变化，具有易于实现的优点。在一个示例中，请参阅图4，图4示出了控制装置输出的控制信号的信号波形图。其中，一个TDD周期的时长为T，在每个TDD周期中，0至t1时段对应着第一驱动电压，t1至t2时段对应着第二驱动电压Vg1，t2至T时段对应着关闭电压Vg2。如图4所示，在0至t1时段内，第一驱动电压的电压值恒定不变，均为Vg3。

在一个实施例中，第一驱动电压的电压值随时间而变化，也即在满足第一驱动电压大于第二驱动电压的情况下，第一驱动电压的电压值可发生变化。如此，当第一驱动电压的电压值在一定范围内波动时仍可实现功率放大器的快速启动，从而可降低控制装置的实现要求。

在一个示例中，请参阅图5，图5示出了控制装置输出的控制电压的信号波形图。其中，一个TDD周期的时长为T，在每个TDD周期中，0至t1时段对应着第一驱动电压，t1至t2时段对应着第二驱动电压Vg1，t2至T时段对应着关闭电压Vg2。如图5所示，在0至t1时段内，第一驱动电压的电压值随时间增长而逐渐下降，即逐渐趋近于第二驱动电压Vg1。

应该理解的是，虽然图2-3的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图2-3中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中，提供了一种应用于功率放大系统的功率放大器控制装置。该功率放大器控制装置包括驱动电路，驱动电路用于连接功率放大系统中的功率放大器。其中，驱动电路用于在启动时刻到来时，向功率放大器输出第一驱动电压，以使功率放大器进入工作状态并在第一驱动电压的驱动下工作。该驱动电路还用于在功率放大器的控制端电压达到功放工作偏置电压的情况下，向功率放大器输出第二驱动电压，以使功率放大器在第二驱动电压的驱动下工作；其中，第一驱动电压大于第二驱动电压，功放工作偏置电压根据第二驱动电压确定。

可以理解，驱动电路可以采用现有技术中任意结构的电路来实现，本申请对此不作具体限制，只需驱动电路可以实现上述功能即可。在一个示例中，驱动电路可以是任意结构的电感电路或升压电路等。

此外，除驱动电路外，功率放大器控制装置还可设有更多的电路结构/器件，例如功率放大器控制装置还可包括切换控制信号生成电路。

本实施例中，驱动电路在启动功率放大器时，先通过电压值较大的第一驱动电压驱动功率放大器，从而可将功率放大器的控制端电压快速地调整至目标驱动电压(即第二驱动电压)。在功率放大器的控制端电压大于或等于目标驱动电压的情况下，驱动电路向功率放大器输出目标驱动电压，以使器件工作在目标工作状态下并对信号进行放大。如此，即使功率放大器在同一温度下工作，输出至功率放大器的驱动电压也会随着时间的变化而变化，以实现功率放大器控制端电压的快速调整。如此，可加快功率放大器的启动速度，并解决功率放大器在刚开启阶段存在的性能恶化问题，进而提高通信可靠性。

在一个实施例中，驱动电路可通过加减电路来实现，其中，加减电路是指用于实现加法和/或减法的电路。当加减电路的运算状态、输入电压和/或器件参数发生改变时，加减电路输出的电压值也有所变化，因此可通过加减电路向功率放大器输出第一驱动电压和第二驱动电压，以加快功率放大器的启动速度。进一步地，加减电路还可输出关闭电压。在其中一个实施例中，加减电路可依据接收到的切换控制信号改变电路的运算状态、输入电压和/或器件参数，以改变输出电压的电压值。

可以理解，加减电路可采用现有技术中任意形式的电路结构来实现，本申请对此不作具体限制，只需加减电路可以分别输出第一驱动电压和第二驱动电压即可。本实施例通过采用加减电路来驱动功率放大器，具备便于实现、可控性强和便于产业化生产的优势。

在一个实施例中，如图6所示，加减电路包括运算放大器U1、储能模块510、充放电控制模块520、参考电压输出模块530和反馈模块540。运算放大器U1的第一输入端连接储能模块510，储能模块510连接充放电控制模块520。运算放大器U1的第二输入端分别连接参考输出模块和反馈模块540，运算放大器U1的输出端连接反馈模块540，且用于连接功率放大器。

其中，充放电控制模块520用于控制储能模块510的充放电状态，使得储能模块510处于以下状态之一，进而调整储能模块510两端的电压：(1)充电状态，(2)满电状态，(3)放电状态，(4)放电完毕状态。在储能模块510的电压发生改变时，运算放大器U1第一输入端处的电压也有所变化。在输入电压发生改变的情况下，运算放大器U1的输出电压也随之改变，从而可分别输出电压值不同的第一驱动电压和第二驱动电压，以实现功率放大器的快速启动。

可以理解，储能模块510、充放电控制模块520、参考电压输出模块530和反馈模块540均可以基于现有技术中各功能电路、电子元件组合而成的电路结构，本申请对此不做具体限制，只需该模块可实现前述功能即可。

在一个示例中，如图7所示，提供了一种加减电路，该加减电路用于控制氮化镓功率放大器的启闭。该电路包括MOS管T1至T2(共2个)、电阻R1至R15(共15个)、电容C1至C4(共4个)和运算放大器U1。各器件的具体连接关系可如图7所示。

由于氮化镓功率放大器为耗尽型器件，其关闭电压为负电压，因此运算放大器U1可采用双电源供电，其负轨电压可为氮化镓功率放大器的极限栅极电压下限加1伏特。

Vg0为氮化镓功率放大器正常工作时对应的栅压值，可以是预设的正电压，并与LDMOS(Laterally Diffused Metl Oxide Semiconductor，横向扩散金属氧化物半导体)等功率放大系统兼容。Vg0通过运算放大器U1构成的反相电路转化为Vg1，当电阻R13的阻值与电阻R1的阻值相等时，Vg1＝-Vg0。

本示例以切换控制信号SW为高电平时开启氮化镓功率放大器，切换控制信号SW为低电平时关闭氮化镓功率放大器为例进行说明。可以理解，除本示例示出的控制方式外，还可改变图7示出了电路结构，使得氮化镓功率放大器在切换控制信号SW为低电平时开启，在切换控制信号SW为高电平时关闭。例如可在电路中增设反相器，并通过反相器对切换控制信号SW进行处理，且将反相运算后的信号分别输出至MOS管T1和MOS管T2。

请参阅图7，当切换控制信号SW为低电平时，MOS管T1和MOS管T2均截止，电容C1被+VCC充电至V_C1，其中，

此时A点电压为：

调节电阻R2、电阻R3、电阻R6、电阻R9、电阻R10、电阻R11和电阻R13的阻值，使得：

则A点电压为运算放大器U1的负轨电压，A点电压的具体电压值可依据运算放大器U1的类型来确定，并在-80％*VEE～-VEE之间取值。由此可见，当切换控制信号SW为低电平时，氮化镓功率放大器截止。

当切换控制信号SW从低电平切换为高电平的瞬间，MOS管T1和MOS管T2导通，当电阻R10的阻值远大于电阻R9的阻值，电阻R11的阻值远大于电阻R9的阻值时，电容C1可视为只通过电阻R9和MOS管T2放电。此时A点电压为：

当切换控制信号SW在高电平持续4*R9*C1时间后，电容C1基本放电完毕，此时A点电压为：

可见，随着切换控制信号SW在高电平与低电平之间变化，A点电压在Vg1+△V→Vg1→Vg2变化，实现了功率放大器的启动-关闭循环。在启动功率放大器的过程中，A点电压在Vg1+△V→Vg1变化，从而可实现功率放大器的快速启动，并优化其性能。

进一步地，为消除上升沿、下降沿的过程，可在电阻R1与运算放大器U1的输出端之间设置皮法级电容C2。此外，A点电压还可通过电阻R15下拉至负电源-VEE，从而保证A点电压在上下电过程中均为负电压，进而避免氮化镓功率放大器在上、下电过程中被烧毁。

在一个实施例中，如图8所示，提供了一种功率放大器控制装置，应用于功率放大系统，该功率放大系统包括功率放大器。该装置包括：第一驱动电压输出模块和第二驱动电压输出模块，其中：

第一驱动电压输出模块，用于在启动时刻到来时，向功率放大器输出第一驱动电压，以使功率放大器进入工作状态并在第一驱动电压的驱动下工作；

第二驱动电压输出模块，用于在功率放大器的控制端电压达到功放工作偏置电压的情况下，向功率放大器输出第二驱动电压，以使功率放大器在第二驱动电压的驱动下工作；其中，第一驱动电压大于第二驱动电压，功放工作偏置电压根据第二驱动电压确定。

在其中一个实施例中，功率放大系统还包括电容，电容连接功率放大器的控制端。第一驱动电压输出模块还用于在启动时刻到来时，向功率放大器输出第一驱动电压，以通过第一驱动电压对电容进行充电。第二驱动电压输出模块还用于在电容的充电电压达到功放工作偏置电压时，向功率放大器输出第二驱动电压。

在其中一个实施例中，功率放大器控制装置还包括关闭电压输出模块，该关闭电压输出模块用于在关闭时刻到来时，向功率放大器输出关闭电压，以关闭功率放大器。

在其中一个实施例中，第一驱动电压输出模块还用于输出恒定的第一驱动电压。

在其中一个实施例中，第一驱动电压输出模块还用于输出电压值随时间变化而变化的第一驱动电压。

关于功率放大器控制装置的具体限定可以参见上文中对于功率放大器控制方法的限定，在此不再赘述。上述功率放大器控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种功率放大器控制装置，该装置应用于功率放大系统，功率放大系统包括功率放大器710。该装置包括用于连接功率放大器710的功率放大控制器610。其中，功率放大控制器610包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述任一实施例中功率放大器710控制方法的步骤。

可以理解，功率放大控制器610可以采用现有技术中任意类型、任意型号的控制器来实现，本申请对此不作具体限制。在其中一个实施例中，功率放大控制器610可为FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)。

如此，可通过软件控制的方式实现上述功率放大器710控制方法，降低了功率放大器控制装置的体积。

在一个实施例中，功率放大器控制装置还包括数模转换器620，数模转换器620连接在功率放大控制器610和功率放大器710之间，用于接收功率放大控制器610输出的数字控制信号，并将数字控制信号转换为第一驱动电压或第二驱动电压，且将转换得到的第一驱动电压或第二驱动电压输出至功率放大器710。在其中一个实施例中，数模转换器620还可将数字控制信号转换为关闭电压，并将关闭电压输出至功率放大器710。本实施例通过数模转换器620输出驱动电压，从而可降低功率放大控制器610的输出电压要求，进而降低功率放大控制器610的器件要求，以降低功率放大器控制装置的成本。

考虑到一些数模转换器620的转换速率无法满足TDD通信的要求，特别是无法在保护时间间隔内完成关闭电压与驱动电压之间的转换，因此，为确保通信的可靠性，功率放大器控制装置可通过不同的端口/器件/设备来提供不同的电压(如分别提供关闭电压与驱动电压，和/或分别提供第一驱动电压与第二驱动电压)，并通过控制切换开关630的开关状态，实现不同端口/器件/设备与功率放大器710之间的连接。如此，可降低对数模转换器620转换速率的要求，从而可降低功率放大器控制装置的实现成本。

进一步地，考虑到第一驱动电压与第二驱动电压之间的压差小于第二驱动电压与关闭电压之间的压差，且两个驱动电压之间的压差小于第一驱动电压与关闭电压之间的压差，因此，数模转换器620从第一驱动电压转换为第二驱动电压的转换速率大于从第二驱动电压转换为关闭电压的转换速率，也大于从关闭电压转换为第一驱动电压的转换速率。在此基础上，为降低实现复杂度以及装置体积，功率放大器控制装置可通过两个端口/器件/设备输出功率放大器710的控制电压，其中一个输出驱动电压(包括第一驱动电压和第二驱动电压)，另一个输出关闭电压。

在一个实施例中，请参阅图9，功率放大控制器610的不同端口输出不同电压，功率放大控制器610的第一端输出关闭电压，功率放大控制器610的第二端输出第一驱动电压和第二驱动电压。如图9所示，功率放大器控制装置还包括切换开关630，切换开关630的第一端为不动端，切换开关630的第二端和第三端为动端，切换开关630的第一端可选择性地与切换开关630的第二端或第三端连接。具体而言，切换开关630的第一端用于连接功率放大器710，切换开关630的第二端连接功率放大控制器610的第一端，切换开关630的第三端连接数模转换器620的输出端，数模转换器620的输入端连接功率放大控制器610的第二端。当需要输出第一驱动电压或第二驱动电压时，切换开关630导通开关第一端与开关第三端的连接；当需要输出关闭电压时，切换开关630导通开关第一端与开关第二端的连接。

在一个实施例中，请参阅图10，功率放大器控制装置还包括切换开关630与关闭电压输出电路640。其中，关闭电压输出电路640是指用于输出关闭电压的电路，在其中一个实施例中，关闭电压输出电路640可为电压源。功率放大控制器610用于输出第一驱动电压与第二驱动电压。切换开关630的第一端用于连接功率放大器710，切换开关630的第二端连接关闭电压输出电路640，切换开关630的第三端连接数模转换器620的输出端，数模转换器620的输入端连接功率放大控制器610。当需要输出第一驱动电压或第二驱动电压时，切换开关630导通开关第一端与开关第三端的连接；当需要输出关闭电压时，切换开关630导通开关第一端与开关第二端的连接。

在一个实施例中，请参阅图11，提供了一种功率放大系统。该系统包括功率放大装置700和上述任一实施例中的功率放大器控制装置800。其中，功率放大装置700包括一个或多个功率放大器710，各功率放大器710的连接结构可依据系统的应用环境、放大要求和/或功率放大器710的器件参数等确定，本申请对此不作具体限制。同时，每一功率放大器710的器件类型也可依据实际应用需求来确定，本申请对此不作具体限制。在其中一个实施例中，功率放大器710可为射频功率放大器710。

功率放大器控制装置800与至少一个功率放大器710相连接，用于向其连接的功率放大器710输出第一驱动电压或第二驱动电压功率放大器710。功率放大器710用于在获取到第一驱动电压和第二驱动电压时，对射频信号进行放大并输出放大后的射频信号。

本实施例中，在启动功率放大器710时，先通过电压值较大的第一驱动电压驱动功率放大器710，从而可将功率放大器710的控制端电压快速地调整至目标驱动电压(即第二驱动电压)。在功率放大器710的控制端电压大于或等于目标驱动电压的情况下，向功率放大器710输出目标驱动电压，以使器件工作在目标工作状态下并对信号进行放大。在本申请的控制方式下，即使功率放大器710在同一温度下工作，输出至功率放大器710的驱动电压也会随着时间的变化而变化，以实现功率放大器710控制端电压的快速调整。如此，可加快功率放大器710的启动速度，并解决功率放大器710在刚开启阶段存在的性能恶化问题，进而提高通信可靠性。

在一个实施例中，如图11所示，功率放大装置700还包括第一偏置网络720。其中，第一偏置网络720用于向功率放大器710的控制端施加偏置电压，在功率放大器710为MOS管时，第一偏置网络720可为栅极偏置网络。具体而言，第一偏置网络720包括电容单元722，电容单元722分别连接功率放大器控制装置800和功率放大器710的控制端，用于对射频信号进行隔离，以避免射频信号流向功率放大器控制装置800，进而提高功率放大系统的性能。

在一个实施例中，电容单元722包括两个或以上的电容，且各个电容并联，并联后各电容的一端分别连接功率放大器控制装置800和功率放大器710的控制端，另一端用于接地。也即，任一电容的一端分别连接功率放大器控制装置800和功率放大器710的控制端，该电容的另一端用于接地。

电容单元722中任意两个电容的容值可以相等或不等，各电容的容值可依据功率放大装置的功率、带宽、射频信号的频率、隔离度要求和/或系统性能等因素来确定，本申请对此不作具体限制。本实施例中，电容单元722中至少一个电容的容值大于或等于0.001微法。

在其中一个实施例中，第一偏置网络720还可包括λ/4微带线724与匹配电阻R16，λ/4微带线724的一端分别连接电容单元722和功率放大器控制装置800，λ/4微带线724的另一端连接匹配电阻R16的一端，匹配电阻R16的另一端连接功率放大器710。

在一个示例中，请参阅图12，图12示出了第一偏置网络720的电路结构图。该第一偏置网络720包括λ/4微带线724、匹配电阻R16和电容单元722，电容单元722包括电容C5、电容C6、电容C7和电容C8。其中，电容C5的容值大于或等于1微法，电容C6的容值为0.1微法，电容C7的容值为0.01微法，电容C8为皮法级电容。电容C5、电容C6、电容C7和电容C8并联，并联后各电容的一端分别连接功率放大器控制装置800和λ/4微带线724的一端，并联后各电容的另一端用于接地。λ/4微带线724的另一端通过匹配电阻R16连接功率放大器710。

本实施例中，通过在第一偏置网络720中设置大容值电容，从而可解决功率放大器记忆效应带来的宽带线性恶化问题，优化功率放大系统对于非恒包络信号和宽带信号的线性性能，进而提高通信可靠性。在一个实施例中，请参阅图11-12，功率放大系统还可包括输入匹配网络730、第二偏置网络740和输出匹配网络750。其中，输入匹配网络730用于对功率放大器710进行输入匹配，输出匹配网络750用于对功率放大器710进行输出匹配，第二偏置网络740用于为功率放大器710的漏极施加偏置电压。可以理解，输入匹配网络730、第二偏置网络740和输出匹配网络750均可采用现有技术中各种类型的电路结构进行实现，本申请对此不作具体限制。本实施例中，通过设置输入匹配网络730和输出匹配网络750，从而可提高功率放大系统的稳定性，提高系统效率和性能。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (16)

1.一种功率放大器控制方法，其特征在于，应用于功率放大系统，所述功率放大系统包括功率放大器；所述方法包括：

在启动时刻到来时，向所述功率放大器输出第一驱动电压，以使所述功率放大器进入工作状态并在所述第一驱动电压的驱动下工作；

在所述功率放大器的控制端电压达到功放工作偏置电压的情况下，向所述功率放大器输出第二驱动电压，以使所述功率放大器在所述第二驱动电压的驱动下工作；其中，所述第一驱动电压大于所述第二驱动电压，所述功放工作偏置电压根据所述第二驱动电压确定。

2.根据权利要求1所述的功率放大器控制方法，其特征在于，所述功率放大系统还包括电容单元，所述电容单元连接所述功率放大器的控制端；所述第一驱动电压用于对所述电容单元进行充电；

在所述功率放大器的控制端电压达到功放工作偏置电压的情况下，向所述功率放大器输出所述第二驱动电压的步骤，包括：

在所述电容单元的充电电压达到所述功放工作偏置电压的情况下，向所述功率放大器输出所述第二驱动电压。

3.根据权利要求1所述的功率放大器控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

在关闭时刻到来时，向所述功率放大器输出关闭电压，以关闭所述功率放大器。

4.根据权利要求1至3任一项所述的功率放大器控制方法，其特征在于，所述第一驱动电压为恒定电压；或，所述第一驱动电压随时间变化。

5.一种功率放大器控制装置，其特征在于，应用于功率放大系统，所述功率放大系统包括功率放大器；所述装置包括用于连接所述功率放大器的驱动电路；

所述驱动电路用于在启动时刻到来时，向所述功率放大器输出第一驱动电压，以使所述功率放大器进入工作状态并在所述第一驱动电压的驱动下工作；所述驱动电路还用于在所述功率放大器的控制端电压达到功放工作偏置电压的情况下，向所述功率放大器输出第二驱动电压，以使所述功率放大器在所述第二驱动电压的驱动下工作；其中，所述第一驱动电压大于所述第二驱动电压，所述功放工作偏置电压根据所述第二驱动电压确定。

6.根据权利要求5所述的功率放大器控制装置，其特征在于，所述驱动电路为加减电路。

7.根据权利要求5所述的功率放大器控制装置，其特征在于，所述加减电路包括运算放大器、储能模块、充放电控制模块、参考电压输出模块和反馈模块；

所述运算放大器的第一输入端连接所述储能模块，所述储能模块连接所述充放电控制模块；所述运算放大器的第二输入端分别连接所述参考电压输出模块和所述反馈模块，所述反馈模块连接所述运算放大器的输出端；所述运算放大器的输出端用于连接所述功率放大器。

8.一种功率放大器控制装置，其特征在于，应用于功率放大系统，所述功率放大系统包括功率放大器；所述装置包括：

第一驱动电压输出模块，用于在启动时刻到来时，向所述功率放大器输出第一驱动电压，以使所述功率放大器进入工作状态并在所述第一驱动电压的驱动下工作；

第二驱动电压输出模块，用于在所述功率放大器的控制端电压达到功放工作偏置电压的情况下，向所述功率放大器输出第二驱动电压，以使所述功率放大器在所述第二驱动电压的驱动下工作；其中，所述第一驱动电压大于所述第二驱动电压，所述功放工作偏置电压根据所述第二驱动电压确定。

9.一种功率放大器控制装置，其特征在于，应用于功率放大系统，所述功率放大系统包括功率放大器；所述装置包括用于连接所述功率放大器的功率放大控制器；

所述功率放大控制器包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至4中任一项所述的方法的步骤。

10.根据权利要求9所述的功率放大器控制装置，其特征在于，所述装置还包括数模转换器，所述数模转换器连接在所述功率放大控制器和所述功率放大器之间；

所述功率放大控制器用于输出数字控制信号；

所述数模转换器用于将所述数字控制信号转换为对应的驱动电压，并将转换得到的驱动电压输出至所述功率放大器。

11.根据权利要求10所述的功率放大器控制装置，其特征在于，所述装置还包括切换开关；

所述切换开关的第一端用于连接所述功率放大器，所述切换开关的第二端连接所述功率放大控制器的第一端，所述切换开关的第三端连接所述数模转换器的输出端；所述数模转换器的输入端连接所述功率放大控制器的第二端。

12.根据权利要求10所述的功率放大器控制装置，其特征在于，所述装置还包括切换开关和关闭电压输出电路；

所述切换开关的第一端用于连接所述功率放大器，第二端连接所述关闭电压输出电路，第三端连接所述数模转换器。

13.一种功率放大系统，其特征在于，所述系统包括：

如权利要求5至12任一项所述的功率放大器控制装置；

功率放大装置，所述功率放大装置包括功率放大器；所述功率放大器连接所述功率放大器控制装置，用于在所述第一驱动电压或所述第二驱动电压的驱动下，对射频信号进行放大，并输出放大后的射频信号。

14.根据权利要求13所述的功率放大系统，其特征在于，所述功率放大装置还包括第一偏置网络，所述第一偏置网络包括电容单元；

所述电容单元分别连接所述功率放大器控制装置和所述功率放大器，用于对所述射频信号进行隔离。

15.根据权利要求14所述的功率放大系统，其特征在于，所述电容单元包括多个电容，其中，至少一个所述电容的容值大于或等于0.001微法；

任一电容的一端分别连接所述功率放大器控制装置和所述功率放大器，另一端用于接地。

16.一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，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述的方法的步骤。

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