CN116015320A - 射频发射装置及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及射频发射装置及其实现方法。该射频发射装置包括功率放大器以及微处理单元；所述功率放大器包括载波功放模块以及信号峰均比检测模块；所述信号峰均比检测模块用于检测所述载波功放模块的输入信号峰均比检测电压以及所述载波功放模块的输出信号峰均比检测电压；所述微处理单元用于根据所述载波功放模块的输入信号峰均比检测电压以及所述载波功放模块的输出信号峰均比检测电压确定所述载波功放模块的输入信号峰均比与所述载波功放模块的输出信号峰均比，并对输入所述载波功放模块的信号幅值进行调整。本公开提供的技术方案，能够实现即不影响载波功放模块的正常工作，又能保护载波功放模块内的器件不被损坏，起到过载保护的作用。

Description

射频发射装置及其实现方法

技术领域

本公开涉及通讯技术领域，尤其涉及一种射频发射装置及其实现方法。

背景技术

通信技术已从2G、3G、4G逐步演进到了5GHz时代，通信网络承载的业务量及通信速率及带宽急剧增长，这对通信设备提出了很高的要求，特别是5G通信时代，万物互联，超大带宽\超低时延等特性满足不同场景下的应用需求，目前已有5G通信频段带宽超过300MHz，信号带宽超过200MHz，相较以前的通信带宽有显著提升，这给通信设备，射频器件选型，电路设计等带来了前所未有的挑战。

人们在享受便利生活的同时也会承担一些诸如环境恶化带来的健康问题，所以通信技术发展是综合技术的发展，而不只是单纯通信带宽速率的提升，另外，节能减排，绿色环保也是世界公认的可持续发展理念，因此降低通信行业整体能耗，在满足更高通信带宽需求的同时，提高通信设备的效率是一个非常重要的技术研究方向，诸如5G通信，其信号的峰均比会达到8.5dB以上，也就是说硬件设备要再回退8.5dB以上功率范围达到很高的效率才能做到降低能耗。

传统功放深回退高效率技术主要有多路/非对称Dohery PA技术，但是在5G时代，传统多路/非对称Dohery PA技术中，由于功率放大器内的载波功放模块的负载阻抗偏低，这样使得当载波功放模块的输入功率过高时容易产生负面影响，使得器件容易损坏。因此，如何实现射频发射装置的自适应保护功放，以避免器件损坏，是目前射频功率发射技术领域尚需解决的技术难题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本公开提供了一种射频发射装置及其实现方法。

本公开提供了一种射频发射装置，包括功率放大器以及微处理单元；

所述功率放大器包括载波功放模块以及信号峰均比检测模块；

所述信号峰均比检测模块用于检测所述载波功放模块的输入信号峰均比检测电压以及所述载波功放模块的输出信号峰均比检测电压；

所述微处理单元用于根据所述载波功放模块的输入信号峰均比检测电压以及所述载波功放模块的输出信号峰均比检测电压，控制所述载波功放模块的输入信号峰均比与所述载波功放模块的输出信号峰均比之间的差值小于等于预设阈值。

在一些实施例中，所述载波功放模块包括依次串联连接的功率耦合器、载波放大器输入匹配网络、载波放大器、载波放大器输出匹配网络和阻抗变换及功率耦合模块；

所述信号峰均比检测模块包括输入信号峰均比检测模块以及输出信号峰均比检测模块；

所述功率耦合器的耦合端通过所述输入信号峰均比检测模块与所述微处理单元电连接；

所述阻抗变换及功率耦合模块的耦合端通过所述输出信号峰均比检测模块与所述微处理单元电连接。

在一些实施例中，所述载波放大器需满足特定的负载阻抗值；

所述功率放大器还包括峰值功放模块以及宽带匹配网络；

所述峰值功放模块包括依次串联连接的峰值放大器输入匹配网络、峰值放大器、峰值放大器输出匹配网络，所述峰值放大器需满足特定条件的负载阻抗值；

所述阻抗变换及功率耦合模块包括四分之一波长变换线以及微带耦合器；

所述载波放大器输出匹配网络的输出端与所述四分之一波长变换线连接；

所述微带耦合器与所述输出信号峰均比检测模块连接；

所述四分之一波长变换线与峰值放大器输出端连接形成合路点；

所述合路点与所述宽带匹配网络的输入端连接；

所述宽带匹配网络的输出端作为射频输出端。

在一些实施例中，所述载波放大器需满足的特定的负载阻抗值Z_c满足如下关系式：

其中，Z₁为所述四分之一波长变换线的特性阻抗值；Z_CN为所述合路点的阻抗值；α为与所述峰值功放模块的漏级电压和所述载波功放模块的漏极电压之间的比值相关的常数。

在一些实施例中，所述峰值放大器需满足的特定的负载阻抗值Z_P满足如下关系式：

其中，Z_CN为所述合路点的阻抗值；β为常数。

在一些实施例中，所述功率放大器还包括载波放大器输入偏置线、载波放大器输出偏置线、峰值放大器输入偏置线、峰值放大器输出偏置线以及供电及电源控制模块；

所述载波放大器输入匹配网络的输出端通过所述载波放大器输入偏置线与所述供电及电源控制模块连接；

所述载波放大器的输出端通过所述载波放大器输出偏置线与所述供电及电源控制模块连接；

所述峰值放大器输入匹配网络的输出端通过所述峰值放大器输入偏置线与所述供电及电源控制模块连接；

所述峰值放大器的输出端通过所述峰值放大器输出偏置线与所述供电及电源控制模块连接；

所述微处理单元与所述供电及电源控制模块连接。

在一些实施例中，还包括基带信号单元、数字信号处理模块、第一数字射频转化器、第二数字射频转化器、第三数字射频转化器、第一宽带驱动放大器、第二宽带驱动放大器、取样耦合器、环形器以及天线；

所述基带信号单元通过所述数字信号处理模块分别与所述第一数字射频转化器的输入端及第二数字射频转化器的输入端连接；

所述第一数字射频转化器的输出端通过所述第一宽带驱动放大器与所述载波放大器输入匹配网络的输入端连接；第二数字射频转化器的输出端通过所述第二宽带驱动放大器与所述峰值放大器输入匹配网络的输入端连接；

所述宽带匹配网络的输出端通过所述取样耦合器与所述环形器的输入端连接；所述环形器的输出端与所述天线连接；

所述取样耦合器的耦合端通过所述第三数字射频转化器与所述数字信号处理模块连接。

在一些实施例中，所述数字信号处理模块包括数字上变频单元、数字下变频单元、消峰单元、预失真单元、功率分配单元、第一幅相调整单元以及第二幅相调整单元；

所述基带信号单元与所述数字上变频单元的输入端连接；

所述数字上变频单元、所述消峰单元、所述预失真单元、所述功率分配单元依次串联连接；

所述预失真单元的输出端通过所述数字下变频单元与所述第三数字射频转化器连接；

所述功率分配单元的输出端分别与所述第一幅相调整单元的输入端以及所述第二幅相调整单元的输入端连接；

所述第一幅相调整单元的输出端与所述第一数字射频转化器的输入端连接；

所述第二幅相调整单元的输出端与所述第二数字射频转化器的输入端连接。

本公开还提供了一种射频发射装置的实现方法，适用于如上所述的射频发射装置，所述方法包括：

获取所述载波功放模块的输入信号峰均比检测电压以及所述载波功放模块的输出信号峰均比检测电压；

基于所述载波功放模块的输入信号峰均比检测电压以及所述载波功放模块的输出信号峰均比检测电压，控制所述载波功放模块的输入信号峰均比与所述载波功放模块的输出信号峰均比之间的差值小于等于预设阈值。

在一些实施例中，所述射频发射装置还包括基带信号单元、数字信号处理模块、第一数字射频转化器、第二数字射频转化器、第三数字射频转化器、第一宽带驱动放大器、第二宽带驱动放大器、取样耦合器以及天线；

所述方法还包括：

基于所述数字处理模块对所述基带信号单元输出的基带信号进行削峰、预失真、分路及幅相处理后输出两路基带信号；

基于所述第一数字射频转化器和所述第二数字射频转化器分别对所述数字信号处理模块输出的两路基带信号进行采样转换成两路宽带射频信号；

基于所述第一宽带驱动放大器和所述第二宽带驱动放大器分别对两路宽带射频信号进行功率放大后同时输送至所述功率放大器中进行放大处理；

经过所述功率放大器放大处理后的射频信号进入所述取样耦合器；

经所述取样耦合器的耦合端输出的射频信号经过所述第三数字射频转化器处理后送入所述数字信号处理模块，用于产生预失真信号和控制信号；经所述取样耦合器的直通端输出的射频信号由所述天线发射。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本公开实施例提供的技术方案，功率放大器包括载波功放模块以及信号峰均比检测模块。信号峰均比检测模块用于检测载波功放模块的输入信号峰均比检测电压以及载波功放模块的输出信号峰均比检测电压。微处理单元用于根据载波功放模块的输入信号峰均比检测电压以及载波功放模块的输出信号峰均比检测电压确定载波功放模块的输入信号峰均比与载波功放模块的输出信号峰均比，并对输入载波功放模块的信号幅值进行调整，以使载波功放模块的输入信号峰均比与载波功放模块的输出信号峰均比之间的差值小于等于预设阈值。这样能够实现即不影响载波功放模块的正常工作，又能保护载波功放模块内的器件不被损坏，起到过载保护的作用。继而可以实现射频发射装置的自适应保护功放，以避免器件损坏。

本公开实施例提供的技术方案通过降低合路点阻抗Z_CN，及在合路点后设计宽带匹配网络可进一步提升功放的带宽。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1本公开实施例提供的一种射频发射装置的结构框图；

图2本公开实施例提供的一种功率放大器的结构框图；

图3本公开实施例提供的一种数字信号处理模块的结构框图；

图4为本公开实施例提供的一种射频发射装置的实现方法的流程示意图；

图5为本公开实施例提供的又一种射频发射装置的实现方法的流程示意图；

图6本公开实施例提供的又一种射频发射装置的结构框图；

图7本公开实施例提供的又一种功率放大器的结构框图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

本公开实施例提供了一种射频发射装置，图1本公开实施例提供的一种射频发射装置的结构框图，如图1所示，该射频发射装置包括功率放大器以及微处理单元。功率放大器包括载波功放模块以及信号峰均比检测模块。信号峰均比检测模块用于检测载波功放模块的输入信号峰均比检测电压以及载波功放模块的输出信号峰均比检测电压。微处理单元用于根据载波功放模块的输入信号峰均比检测电压以及载波功放模块的输出信号峰均比检测电压，控制载波功放模块的输入信号峰均比与载波功放模块的输出信号峰均比之间的差值小于等于预设阈值。

例如微处理单元用于根据载波功放模块的输入信号峰均比检测电压以及载波功放模块的输出信号峰均比检测电压确定载波功放模块的输入信号峰均比与载波功放模块的输出信号峰均比，并对输入载波功放模块的信号幅值进行调整，以使载波功放模块的输入信号峰均比与载波功放模块的输出信号峰均比之间的差值小于等于预设阈值。

现有的功放深回退高效率技术主要有多路/非对称Dohery PA技术，但是在5G时代，传统多路/非对称Dohery PA技术中，由于功率放大器内的载波功放模块的负载阻抗偏低，这样使得当载波功放模块的输入功率过高时容易产生负面影响，使得器件容易损坏。而本公开实施例提供的技术方案，功率放大器包括载波功放模块以及信号峰均比检测模块。信号峰均比检测模块用于检测载波功放模块的输入信号峰均比检测电压以及载波功放模块的输出信号峰均比检测电压。微处理单元用于根据载波功放模块的输入信号峰均比检测电压以及载波功放模块的输出信号峰均比检测电压，控制载波功放模块的输入信号峰均比与载波功放模块的输出信号峰均比之间的差值小于等于预设阈值。这样能够实现即不影响载波功放模块的正常工作，又能保护载波功放模块内的器件不被损坏，起到过载保护的作用。继而可以实现射频发射装置的自适应保护功放，以避免器件损坏。

图2本公开实施例提供的一种功率放大器的结构框图，如图2所示，载波功放模块包括依次串联连接的功率耦合器WCP1、载波放大器输入匹配网络WIMN1、载波放大器U1、载波放大器输出匹配网络WOMN1和阻抗变换及功率耦合模块。信号峰均比检测模块包括输入信号峰均比检测模块以及输出信号峰均比检测模块。功率耦合器WCP1的耦合端通过输入信号峰均比检测模块与微处理单元电连接。即功率耦合器WCP1的耦合端与输入信号峰均比检测模块的输入端连接，输入信号峰均比检测模块的输出端与微处理单元电连接。阻抗变换及功率耦合模块的耦合端通过输出信号峰均比检测模块与微处理单元电连接。输入信号峰均比检测模块用于检测载波功放模块的输入信号峰均比检测电压，输出信号峰均比检测模块用于检测载波功放模块的输出信号峰均比检测电压。

本公开实施例提供的技术方案，载波功放模块包括依次串联连接的功率耦合器WCP1、载波放大器输入匹配网络WIMN1、载波放大器U1、载波放大器输出匹配网络WOMN1和阻抗变换及功率耦合模块。信号峰均比检测模块包括输入信号峰均比检测模块以及输出信号峰均比检测模块。结构简单，且容易实现。输入信号峰均比检测模块用于检测载波功放模块的输入信号峰均比检测电压，输出信号峰均比检测模块用于检测载波功放模块的输出信号峰均比检测电压，微处理单元用于根据载波功放模块的输入信号峰均比检测电压以及载波功放模块的输出信号峰均比检测电压，控制载波功放模块的输入信号峰均比与载波功放模块的输出信号峰均比之间的差值小于等于预设阈值。这样能够实现即不影响载波功放模块的正常工作，又能保护载波功放模块内的器件不被损坏，起到过载保护的作用。继而可以实现射频发射装置的自适应保护功放，以避免器件损坏。

在一些实施例中，如图2所示，载波放大器需满足特定的负载阻抗值Z_c。功率放大器还包括峰值功放模块以及宽带匹配网络WITN。峰值功放模块包括依次串联连接的峰值放大器输入匹配网络WIMN2、峰值放大器U2、峰值放大器输出匹配网络WOMN2，峰值放大器需满足特定条件的负载阻抗值Z_P。阻抗变换及功率耦合模块包括四分之一波长变换线λ/4以及微带耦合器Couple。载波放大器输出匹配网络WOMN1的输出端与四分之一波长变换线λ/4连接。微带耦合器Couple与输出信号峰均比检测模块连接。四分之一波长变换线λ/4与峰值放大器输出端连接形成合路点CN。合路点CN与宽带匹配网络WITN的输入端连接。宽带匹配网络WITN的输出端RFout作为射频输出端。

由于现有的功放深回退高效率技术主要有多路/非对称Dohery PA技术，但是在5G时代，传统多路/非对称Dohery PA技术的带宽特性受限，不满足当下超宽带，高峰均比，高效率的场景应用。因此如何实现功放的带宽拓展及效率提升是目前射频功率发射技术领域尚需解决的技术难题。而本公开实施例提供的技术方案，功率放大器还包括峰值功放模块以及宽带匹配网络。峰值功放模块包括依次串联连接的峰值放大器输入匹配网络、峰值放大器、峰值放大器输出匹配网络。阻抗变换及功率耦合模块包括四分之一波长变换线以及微带耦合器。载波放大器输出匹配网络的输出端与四分之一波长变换线连接。四分之一波长变换线与合路点连接。合路点与宽带匹配网络的输入端连接。这样可以通过调节载波放大器负载阻抗值以及峰值放大器负载阻抗值的大小，并结合宽带匹配网络使得载波功放模块和峰值功放模块合路后的输出端的阻抗能够匹配到功放系统的标准阻抗，从而有效实现宽带及高效率射频功率放大。本公开实施例提供的技术方案通过降低合路点阻抗Zcn，及在合路点后设计宽带匹配网络可进一步提升功放的带宽。

在一些实施例中，如图2所示，载波放大器需满足的特定的负载阻抗值Z_c满足如下公式一：

其中，Z₁为四分之一波长变换线的特性阻抗值。Z_CN为合路点的阻抗值。α为与峰值功放模块的漏级电压和载波功放模块的漏极电压之间的比值相关的常数。

在一些实施例中，如图2所示，峰值放大器需满足的特定的负载阻抗值Z_P满足如下公式二：

其中，Z_CN为合路点的阻抗值。β为常数。

在一些实施例中，载波放大器U1和峰值放大器U2饱和电流近似相等。常数α满足如下公式三：

α≈1+Rv(公式三)

其中，Rv为峰值功放模块的漏级电压与载波功放模块的漏极电压之间的电压比。

在一些实施例中，合路点CN在功放系统预设工作频段的中心频率处的阻抗为Z_CN≤50欧。其中，合路点的阻抗值Z_CN满足如下公式四：

Z_CN＝δ×Z0           (公式四)

其中，δ为常数，Z0为系统传输阻抗。即δ为合路点阻抗Z_CN与系统传输阻抗Z0之比。

在一些实施例中，四分之一波长变换线的阻抗值Z₁满足如下公式五：

其中，Z_CN为合路点的阻抗值，BO为功率回退量，Rv为峰值功放模块的漏级电压与载波功放模块的漏极电压之间的电压比。

在一些实施例中，β为常数。满足如下公式六：

β＝α(α-1)          (公式六)

其中，α为与峰值功放模块的漏级电压和载波功放模块的漏极电压之间的比值相关的常数。

在一些实施例中，如图2所示，功率放大器还包括载波放大器输入偏置线Z2、载波放大器输出偏置线Z3、峰值放大器输入偏置线Z4、峰值放大器输出偏置线Z5以及供电及电源控制模块。载波放大器输入匹配网络WIMN1的输出端通过载波放大器输入偏置线Z2与供电及电源控制模块连接。载波放大器U1的输出端通过载波放大器输出偏置线Z3与供电及电源控制模块连接。峰值放大器输入匹配网络WIMN2的输出端通过峰值放大器输入偏置线Z4与供电及电源控制模块连接。峰值放大器U2的输出端通过峰值放大器输出偏置线Z5与供电及电源控制模块连接。微处理单元与供电及电源控制模块连接。

在一些实施例中，如图2所示，该供电及电源控制模块包括第一栅极电压端Vgs1、第二栅极电压端Vgs2、第一漏极电压端Vdd1、第二漏极电源端Vdd2以及微处理单元连接端Pctr。其中，

载波放大器输入匹配网络WIMN1的输出端通过载波放大器输入偏置线Z2与供电及电源控制模块的第一栅极电压端Vgs1连接。载波放大器U1的输出端通过载波放大器输出偏置线Z3与供电及电源控制模块的第一漏极电压端Vdd1连接。峰值放大器输入匹配网络WIMN2的输出端通过峰值放大器输入偏置线Z4与供电及电源控制模块的第二栅极电压端Vgs2连接。峰值放大器U2的输出端通过峰值放大器输出偏置线Z5与供电及电源控制模块的第二漏极电源端Vdd2连接。微处理单元与供电及电源控制模块的微处理单元连接端Pctr连接。

本公开实施例提供的技术方案，可以通过载波放大器输入偏置线、载波放大器输出偏置线、峰值放大器输入偏置线以及峰值放大器输出偏置线设置载波放大器U1和峰值放大器U2的供电，使得载波放大器U1偏置在AB类，峰值放大器U2偏置在C类。这样可以通过微处理单元调整功放的供电等参数，使该射频发射装置具有更强的实用性和便捷性，结构简单且容易实现。

在一些实施例中，如图1所示，该射频发射装置还包括基带信号单元、数字信号处理模块、第一数字射频转化器、第二数字射频转化器、第三数字射频转化器、第一宽带驱动放大器、第二宽带驱动放大器、取样耦合器、环形器以及天线。基带信号单元通过数字信号处理模块分别与第一数字射频转化器的输入端及第二数字射频转化器的输入端连接。第一数字射频转化器的输出端通过第一宽带驱动放大器与载波放大器输入匹配网络的输入端连接。第二数字射频转化器的输出端通过第二宽带驱动放大器与峰值放大器输入匹配网络的输入端连接。宽带匹配网络的输出端通过取样耦合器与环形器的输入端连接。环形器的输出端与天线连接。取样耦合器的耦合端通过第三数字射频转化器与数字信号处理模块连接。

具体地，如图1所示，通过基带信号单元输出的基带信号通过数字信号处理模块分两路输送至第一数字射频转化器和第二数字射频转化器。基于第一数字射频转化器和第二数字射频转化器分别对数字信号处理模块输出的两路基带信号进行采样转换成两路宽带射频信号。基于第一宽带驱动放大器和第二宽带驱动放大器分别对两路宽带射频信号进行功率放大后同时输送至功率放大器中进行放大处理。经过功率放大器放大处理后的宽带射频信号进入取样耦合器。经取样耦合器的耦合端输出的宽带射频信号经过第三数字射频转化器处理后送入数字信号处理模块，用于产生预失真信号和输出功率检测及控制信号。经取样耦合器的直通端输送至环形器，射频信号经环形器由天线发射。

在一些实施例中，预失真信号经过功放系统的放大可以产生线性信号，微处理单元读取数字信号处理模块检测到的输出功率信息，根据输出功率要求调整第一幅相调整单元以及第二幅相调整单元，以便达到相应的功率输出，经取样耦合器直通端输出的宽带射频信号进入环形器。

其中，两路宽带射频信号分别经过第一宽带驱动放大器和第二宽带驱动放大器进行功率放大。如图2所示，第一宽带驱动放大器的输出端与功率耦合器WCP1的输入端RFin1连接。第二宽带驱动放大器的输出端与峰值放大器输入匹配网络WIMN2的输入端RFin2连接。经过第一宽带驱动放大器放大的宽带射频信号进入功率放大器的载波功放模块的输入端RFin1端，经取样耦合器WCP1输送至载波放大器输入匹配网络WIMN1。经载波放大器输入匹配网络WIMN1输出的宽带射频信号进入载波放大器U1，经载波放大器U1放大后进入宽带载波放大器输出匹配网络WOMN1。其中，载波放大器输出匹配网络WOMN1后的负载阻抗为Zc。经过第二宽带驱动放大器放大的宽带射频信号进入功率放大器的峰值功放模块的输入端RFin2端。经过宽带峰值放大器输入匹配网络WIMN2后进入峰值放大器U2，经峰值放大器U2放大后进入宽带峰值放大器输出匹配网络WOMN2。其中，峰值放大器输出匹配网络WOMN2后的负载阻抗为Zp。此时可以结合上述公式(一)至公式(六)来调节载波负载阻抗以及峰值负载阻抗的大小。这样可以通过调节载波负载阻抗以及峰值负载阻抗的大小，并结合宽带匹配网络使得载波功放模块和峰值功放模块合路后的输出端的阻抗能够匹配到功放系统的标准阻抗，从而有效实现宽带及高效率射频功率放大。

如图2所示，取样耦合器WCP1的耦合端通过输入信号峰均比检测模块与微处理单元电连接。取样耦合器WCP1的耦合端输出的信号进入输入信号峰均比检测模块，经输入信号峰均比检测模块进行处理后输出载波功放模块的输入信号峰均比检测电压，并以电压Vs1输送给微处理单元，微处理单元基于电压Vs1获取载波功放模块的输入信号峰均比为PAR1。微带耦合器Couple从四分之一波长变换线λ/4耦合宽带射频信号后送入输出信号峰均比检测模块，经输出信号峰均比检测模块进行处理后获取载波功放模块的输出信号峰均比检测电压，并以电压Vs2输送给微处理单元，微处理单元基于电压Vs2获取载波功放模块的输出信号峰均比为PAR2。

例如可以设置预设阈值为6dB。当PAR1-PAR2>6dB时，微处理单元控制数字信号处理模块的第一幅相调整单元以及第二幅相调整单元进行调整，例如调整步近为0.5dB，使Carry路即载波功放模块的输入信号的幅度衰减，直到PAR1-PAR2≤6dB，满足此条件立即停止，不影响Carry路即载波功放模块的正常工作，又能保护载波放大器U1不损坏。

在一些实施例中，如图2所示，合路点CN处的宽带射频信号经宽带匹配网络WITN输出，其中宽带匹配网络WITN用于将合路点的阻抗值Z_CN变换至系统传输阻抗Z0＝50欧，既宽带匹配网络WITN的输出端RFout端口处阻抗。实际在一定的工作带带宽△f内，Z_CN阻抗经宽带匹配网络WITN变换后是在系统传输阻抗Z0基础上有一个偏差，用△Z表示在系统传输阻抗Z0基础上阻抗实部偏差的量，在本公开提供的实施例中100×△Z/Zcn<5％，宽带匹配网络WITN可以采用切比雪肤阻抗变化，多节阻抗变换等技术实现。

本公开实施例提供的技术方案，通过设置数字射频转化器以实现数字和射频的有机结合。基带信号单元通过数字信号处理模块分别与第一数字射频转化器的输入端及第二数字射频转化器的输入端连接。这样可以在数字处理模块调整两支路的幅度相位，通过微处理单元调整功放的供电等参数，使该射频发射装置具有更强的实用性和便捷性。

在一些实施例中，在环形器与天线之间例如还设置有隔离器。

图3本公开实施例提供的一种数字信号处理模块的结构框图，如图3所示，数字信号处理模块包括数字上变频单元、数字下变频单元、消峰单元、预失真单元、功率分配单元、第一幅相调整单元以及第二幅相调整单元。基带信号单元与数字上变频单元的输入端连接。数字上变频单元、消峰单元、预失真单元、功率分配单元依次串联连接。预失真单元的输出端通过数字下变频单元与第三数字射频转化器连接。功率分配单元的输出端分别与第一幅相调整单元的输入端以及第二幅相调整单元的输入端连接。第一幅相调整单元的输出端与第一数字射频转化器的输入端连接。第二幅相调整单元的输出端与第二数字射频转化器的输入端连接。

本公开实施例提供的技术方案，数字信号处理模块包括数字上变频单元、数字下变频单元、消峰单元、预失真单元、功率分配单元、第一幅相调整单元以及第二幅相调整单元。这样使得基带信号进入数字信号处理模块后，数字信号处理模块能够对基带信号进行削峰、预失真处理，以及分路、调幅、调相处理。结构简单，且容易实现。第一幅相调整单元的输出端与第一数字射频转化器的输入端连接。第二幅相调整单元的输出端与第二数字射频转化器的输入端连接。这样可以在数字处理模块调整两支路的幅度相位，使该射频发射装置具有更强的实用性和便捷性。

本公开实施例还提供了一种射频发射装置的实现方法，适用于本公开实施例提供的射频发射装置，图4为本公开实施例提供的一种射频发射装置的实现方法的流程示意图，如图4所示，该方法包括如下步骤：

S110：获取载波功放模块的输入信号峰均比检测电压以及载波功放模块的输出信号峰均比检测电压。

S120：基于载波功放模块的输入信号峰均比检测电压以及载波功放模块的输出信号峰均比检测电压，控制载波功放模块的输入信号峰均比与载波功放模块的输出信号峰均比之间的差值小于等于预设阈值。

例如可以根据载波功放模块的输入信号峰均比检测电压以及载波功放模块的输出信号峰均比检测电压确定载波功放模块的输入信号峰均比与载波功放模块的输出信号峰均比，并对输入载波功放模块的信号幅值进行调整，以使载波功放模块的输入信号峰均比与载波功放模块的输出信号峰均比之间的差值小于等于预设阈值。

现有的功放深回退高效率技术主要有多路/非对称Dohery PA技术，但是在5G时代，传统多路/非对称Dohery PA技术中，由于功率放大器内的载波功放模块的负载阻抗偏低，这样使得当载波功放模块的输入功率过高时容易产生负面影响，使得器件容易损坏。而本公开实施例提供的技术方案，通过获取载波功放模块的输入信号峰均比检测电压以及载波功放模块的输出信号峰均比检测电压。基于载波功放模块的输入信号峰均比检测电压以及载波功放模块的输出信号峰均比检测电压，控制载波功放模块的输入信号峰均比与载波功放模块的输出信号峰均比之间的差值小于等于预设阈值。这样能够实现即不影响载波功放模块的正常工作，又能保护载波功放模块内的器件不被损坏，起到过载保护的作用。继而可以实现射频发射装置的自适应保护功放，以避免器件损坏，方法简单，且容易实现。

在一些实施例中，射频发射装置还包括基带信号单元、数字信号处理模块、第一数字射频转化器、第二数字射频转化器、第三数字射频转化器、第一宽带驱动放大器、第二宽带驱动放大器、取样耦合器以及天线。图5为本公开实施例提供的又一种射频发射装置的实现方法的流程示意图，如图5所示，该射频发射装置的实现方法例如还包括如下步骤：

S210：基于数字处理模块对基带信号单元输出的基带信号进行削峰、预失真、分路及幅相处理后输出两路基带信号。

S220：基于第一数字射频转化器和第二数字射频转化器分别对数字信号处理模块输出的两路基带信号进行采样转换成两路宽带射频信号。

S230：基于第一宽带驱动放大器和第二宽带驱动放大器分别对两路宽带射频信号进行功率放大后同时输送至功率放大器中进行放大处理。

S240：经过功率放大器放大处理后的射频信号进入取样耦合器。

S250：经取样耦合器的耦合端输出的射频信号经过第三数字射频转化器处理后送入数字信号处理模块，用于产生预失真信号和控制信号。经取样耦合器的直通端输出的射频信号由天线发射。

本公开实施例提供的技术方案，能够实现一体化射频发射装置结构的信号处理及发射，方法简单，且容易实现，拓展了传统宽带顺序功放的方法。

在一些实施例中，S210：基于数字处理模块对基带信号单元输出的基带信号进行削峰、预失真、分路及幅相处理后输出两路基带信号之前，例如包括：设备初始化，由微处理器对各单元器件进行配置，并实时读取相应模块初始参数用于控制操控。

例如在设备初始化时，由微处理单元对射频发射装置的各单元器件进行配置，并实时读取相应模块初始参数用于控制操控。例如通过微处理单元给整个功放系统预设工作频段Fc±△f，回退量BO，通过载波放大器输入偏置线Z2、载波放大器输出偏置线Z3、峰值放大器输入偏置线Z4、峰值放大器输出偏置线Z5设置载波放大器U1和峰值放大器U2的供电，载波放大器U1偏置在AB类，峰值放大器U2偏置在C类。将峰值功放模块的漏级电压与载波功放模块的漏极电压之间的电压比为Rv。

上述实施方式中，仅结合图4-图5示例性地说明了本公开实施例提供的射频发射装置的实现方法中各步骤的先后执行顺序，但并不构成对本公开实施例提供的射频发射装置的实现方法的限定。在其他实施方式中，在执行时间和先后顺序不冲突的前提下，还可采用其他顺序执行本公开实施例提供的射频发射装置的实现方法中的各步骤，可基于射频发射装置的实现方法的需求设置，在此不限定。

示例性地，图6本公开实施例提供的又一种射频发射装置的结构框图，图7本公开实施例提供的又一种功率放大器的结构框图。本公开实施例提供的射频发射装置及其实现方法可以结合图6和图7进行示例性说明，具体如下：

如图6所示，本公开实施例提供的一种1.8GHz～2.2GHz宽带数字射频发射装置包括基带信号单元、数字信号处理模块、第一数字射频转化器1-AD9172以及第二数字射频转化器2-AD9172，第一数字射频转化器1-AD9172以及第二数字射频转化器2-AD9172均为AD9172型号的射频级数模转化器。第三数字射频转化器AD6688即为型号为AD6688的射频级数模转化器。射频发射装置还包括微处理单元、1.8GHz～2.2GHz的第一宽带驱动放大器PA1、1.8GHz～2.2GHz的第二宽带驱动放大器PA2、1.8GHz～2.2GHz功率放大器、30dB取样耦合器(在1.8GHz～2.2GHz带宽内耦合波动小于0.6dB)，以及1.8GHz～2.2GHz环形器以及天线。

其中，数字信号处理模块包括消峰单元、预失真单元、功率分配单元、第一幅相调整单元、第二幅相调整单元。1.8GHz～2.2GHz功率放大器包括Carry路和Peak路。Carry路代表载波功放模块，Peak路代表峰值功放模块。具体地，如图7所示，Carry路包括输入宽带20dB功率耦合器、载波放大器U1、载波放大器输入匹配网络WIMN1、载波放大器输出匹配网络WOMN1。Carry路的载波放大器U1可以为CGHV27030微波放大管。载波放大器输入偏置线Z2以及载波放大器输出偏置线Z3满足Z2＝Z3＝150欧。

Peak路包括峰值放大器U2、峰值放大器输入匹配网络WIMN2、峰值放大器输出匹配网络WOMN2。Peak路的峰值放大器U2可以为CGHV27030微波放大管。峰值放大器输入偏置线Z4以及峰值放大器输出偏置线Z5满足Z4＝Z5＝150欧。阻抗变换及功率耦合模块包括四分之一波长变换线以及30dB微带耦合器Couple。负载阻抗RL为50欧。四分之一波长变换线的阻抗值Z₁为34欧。该功率放大器还包括输入信号峰均比检测模块、输出信号峰均比检测模块及宽带匹配网络WITN。

该射频发射装置的实现方法包括步骤如下：

1)微处理单元根据整个功放系统预设射频工作频段为2G±△200MHz，回退量BO为8.5dB，通过载波放大器输入偏置线Z2、载波放大器输出偏置线Z3、峰值放大器输入偏置线Z4、峰值放大器输出偏置线Z5设置Carry路的载波放大器U1的栅压及漏压分别是-2.75V、+25V，Peak路的峰值放大器U2的栅压及漏压分别是-6.5V、+50V，峰值功放模块的漏级电压与载波功放模块的漏极电压之间的电压比Rv为2。

2)间隔360MHz两个LTE 20MH带宽的基带信号进入数字信号处理模块，数字信号处理模块对其进行削峰，削峰门限为8.5dB，将基带信号分成两路，调幅、调相处理，使基带两分路初始相位差0度，幅度衰减20dB，幅度差小于0.2dB。

3)由第一数字射频转化器1-AD9172以及第二数字射频转化器2-AD9172分别对数字信号处理输出的两路基带信号进行采样转换成两路以2GHz为中心频点带宽为400MHz射频频信号。

4)两路射频信号分别经过宽带第一宽带驱动放大器PA1和宽带驱动第二宽带驱动放大器PA2进行功率放大。

5)经过第一宽带驱动放大器PA1放大的宽带射频信号进入功率放大器的载波功放模块的输入端RFin1端后，一路直接通过取样耦合器WCP1进入宽带载波放大器输入匹配网络WIMN1，另一路通过取样耦合器WCP1的耦合端输出进入输入信号峰均比检测模块，经输入信号峰均比检测模块进行处理后以电压Vs1输出给微处理单元，微处理单元通过电压Vs1获取Carry路输入信号峰均比PAR1为8.5dB。

6)经载波放大器输入匹配网络WIMN1输出的宽带射频信号进入载波放大器U1，经载波放大器U1放大后进入宽带载波放大器输出匹配网络WOMN1。四分之一波长变换线的阻抗值Z₁为34欧。合路点在中心频率2G处的阻抗即合路点的阻抗值Z_CN为25欧(δ＝0.5)。

此时可以结合上述公式一、三、四、五可知，载波放大器输出匹配网络WOMN1后的载波负载阻抗Z_c满足如下关系式：

7)20dB微带耦合器Couple从传输线Z1耦合宽带射频信号后送入输出信号峰均比检测模块，经输出信号峰均比检测模块进行处理后以电压Vs2输出给微处理单元，微处理单元通过电压Vs2获取Carry路输出信号峰均比为PAR2，当PAR1-PAR2>6dB时，微处理单元控制数字信号处理模块的第一幅相调整单元以及第二幅相调整单元进行调整，调整步近为0.5dB，使Carry路输入信号的幅度衰减直到PAR1-PAR2≤6dB，满足此条件立即停止，不影响Carry路正常工作，又能保护载波放大器U1不损坏。

8)经过第二宽带驱动放大器PA2放大的宽带射频信号进入功率放大器的峰值功放模块的输入端RFin2端，经过峰值放大器输入匹配网络WIMN2后进入峰值放大器U2，经峰值放大器U2放大后进入宽带峰值放大器输出匹配网络WOMN2。经过峰值放大器输出匹配网络WOMN2的宽带射频信号进入合路点CN。

此时可以结合上述公式二、三、四、六可知，峰值放大器输出匹配网络WOMN2后的峰值负载阻抗Z_P满足如下关系式：

9)合路点CN处宽带射频信号经宽带匹配网络WITN输出，其中宽带匹配网络WITN例如为两段2GHz对应的阻抗变换线，靠近CN点的一段变换线特性阻抗为29.7欧，靠近输出端口RFout的一段阻抗变换线特性阻抗为41.9欧。

10)宽带射频信号进入30dB取样耦合器，经30dB取样耦合器的耦合端输出的宽带射频信号经过第三数字射频转化器AD6688处理送入数字信号处理模块，用于产生宽带预失真信号和输出功率检测及控制。预失真信号经过功放系统的放大可以产生线性信号，微处理单元读取数字信号处理模块检测到的输出功率信息，输出功率要求调整第一幅相调整单元、第二幅相调整单元，已达到相应的功率输出，经取样耦合器直通端输出的宽带射频信号进入1.8GHz～2.2GHz隔离器。

11)经隔离器输出的宽带射频信号由宽带天线发射。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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“包括一个……”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。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种射频发射装置，其特征在于，包括功率放大器以及微处理单元；

所述功率放大器包括载波功放模块以及信号峰均比检测模块；

所述信号峰均比检测模块用于检测所述载波功放模块的输入信号峰均比检测电压以及所述载波功放模块的输出信号峰均比检测电压；

所述微处理单元用于根据所述载波功放模块的输入信号峰均比检测电压以及所述载波功放模块的输出信号峰均比检测电压，控制所述载波功放模块的输入信号峰均比与所述载波功放模块的输出信号峰均比之间的差值小于等于预设阈值。

2.根据权利要求1所述的射频发射装置，其特征在于，所述载波功放模块包括依次串联连接的功率耦合器、载波放大器输入匹配网络、载波放大器、载波放大器输出匹配网络和阻抗变换及功率耦合模块；

所述信号峰均比检测模块包括输入信号峰均比检测模块以及输出信号峰均比检测模块；

所述功率耦合器的耦合端通过所述输入信号峰均比检测模块与所述微处理单元电连接；

所述阻抗变换及功率耦合模块的耦合端通过所述输出信号峰均比检测模块与所述微处理单元电连接。

3.根据权利要求2所述的射频发射装置，其特征在于，所述载波放大器需满足特定的负载阻抗值；

所述功率放大器还包括峰值功放模块以及宽带匹配网络；

所述峰值功放模块包括依次串联连接的峰值放大器输入匹配网络、峰值放大器、峰值放大器输出匹配网络，所述峰值放大器需满足特定条件的负载阻抗值；

所述阻抗变换及功率耦合模块包括四分之一波长变换线以及微带耦合器；

所述载波放大器输出匹配网络的输出端与所述四分之一波长变换线连接；

所述微带耦合器与所述输出信号峰均比检测模块连接；

所述四分之一波长变换线与峰值放大器输出端连接形成合路点；

所述合路点与所述宽带匹配网络的输入端连接；

所述宽带匹配网络的输出端作为射频输出端。

4.根据权利要求3所述的射频发射装置，其特征在于，所述载波放大器需满足的特定的负载阻抗值Z_c满足如下关系式：

其中，Z₁为所述四分之一波长变换线的特性阻抗值；Z_CN为所述合路点的阻抗值；α为与所述峰值功放模块的漏级电压和所述载波功放模块的漏极电压之间的比值相关的常数。

5.根据权利要求3所述的射频发射装置，其特征在于，所述峰值放大器需满足的特定的负载阻抗值Z_P满足如下关系式：

其中，Z_CN为所述合路点的阻抗值；β为常数。

6.根据权利要求3所述的射频发射装置，其特征在于，所述功率放大器还包括载波放大器输入偏置线、载波放大器输出偏置线、峰值放大器输入偏置线、峰值放大器输出偏置线以及供电及电源控制模块；

所述载波放大器输入匹配网络的输出端通过所述载波放大器输入偏置线与所述供电及电源控制模块连接；

所述载波放大器的输出端通过所述载波放大器输出偏置线与所述供电及电源控制模块连接；

所述峰值放大器输入匹配网络的输出端通过所述峰值放大器输入偏置线与所述供电及电源控制模块连接；

所述峰值放大器的输出端通过所述峰值放大器输出偏置线与所述供电及电源控制模块连接；

所述微处理单元与所述供电及电源控制模块连接。

7.根据权利要求6所述的射频发射装置，其特征在于，还包括基带信号单元、数字信号处理模块、第一数字射频转化器、第二数字射频转化器、第三数字射频转化器、第一宽带驱动放大器、第二宽带驱动放大器、取样耦合器、环形器以及天线；

所述基带信号单元通过所述数字信号处理模块分别与所述第一数字射频转化器的输入端及第二数字射频转化器的输入端连接；

所述第一数字射频转化器的输出端通过所述第一宽带驱动放大器与所述载波放大器输入匹配网络的输入端连接；第二数字射频转化器的输出端通过所述第二宽带驱动放大器与所述峰值放大器输入匹配网络的输入端连接；

所述宽带匹配网络的输出端通过所述取样耦合器与所述环形器的输入端连接；所述环形器的输出端与所述天线连接；

所述取样耦合器的耦合端通过所述第三数字射频转化器与所述数字信号处理模块连接。

8.根据权利要求7所述的射频发射装置，其特征在于，所述数字信号处理模块包括数字上变频单元、数字下变频单元、消峰单元、预失真单元、功率分配单元、第一幅相调整单元以及第二幅相调整单元；

所述基带信号单元与所述数字上变频单元的输入端连接；

所述数字上变频单元、所述消峰单元、所述预失真单元、所述功率分配单元依次串联连接；

所述预失真单元的输出端通过所述数字下变频单元与所述第三数字射频转化器连接；

所述功率分配单元的输出端分别与所述第一幅相调整单元的输入端以及所述第二幅相调整单元的输入端连接；

所述第一幅相调整单元的输出端与所述第一数字射频转化器的输入端连接；

所述第二幅相调整单元的输出端与所述第二数字射频转化器的输入端连接。

9.一种射频发射装置的实现方法，其特征在于，适用于如权利要求1-8中任一项所述的射频发射装置，所述方法包括：

获取所述载波功放模块的输入信号峰均比检测电压以及所述载波功放模块的输出信号峰均比检测电压；

基于所述载波功放模块的输入信号峰均比检测电压以及所述载波功放模块的输出信号峰均比检测电压，控制所述载波功放模块的输入信号峰均比与所述载波功放模块的输出信号峰均比之间的差值小于等于预设阈值。

10.根据权利要求9所述的射频发射装置的实现方法，其特征在于，

所述射频发射装置还包括基带信号单元、数字信号处理模块、第一数字射频转化器、第二数字射频转化器、第三数字射频转化器、第一宽带驱动放大器、第二宽带驱动放大器、取样耦合器以及天线；

所述方法还包括：

基于所述数字处理模块对所述基带信号单元输出的基带信号进行削峰、预失真、分路及幅相处理后输出两路基带信号；

基于所述第一数字射频转化器和所述第二数字射频转化器分别对所述数字信号处理模块输出的两路基带信号进行采样转换成两路宽带射频信号；

基于所述第一宽带驱动放大器和所述第二宽带驱动放大器分别对两路宽带射频信号进行功率放大后同时输送至所述功率放大器中进行放大处理；

经过所述功率放大器放大处理后的射频信号进入所述取样耦合器；

经所述取样耦合器的耦合端输出的射频信号经过所述第三数字射频转化器处理后送入所述数字信号处理模块，用于产生预失真信号和控制信号；经所述取样耦合器的直通端输出的射频信号由所述天线发射。

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