CN116169968A - 信号放大装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种信号放大装置。通过在信号放大装置中设置功率检测电路，并在输出阻抗变换网络中设置至少一个受控开关和至少一个第一匹配电路，将第一功率放大器的输出端与阻抗变换网络连接，通过功率检测电路实时获取输入信号的功率信息，进而输出阻抗变换网络根据输入信号的功率信息通过至少一个受控开关与至少一个第一匹配电路连接，使得对第一功率放大器的输出阻抗进行阻抗变换。由此，可以根据输入信号的功率信息对第一功率放大器的输出阻抗进行阻抗变换，以实现提高功率放大器效率，且信号放大装置架构简单容易实现，适用性较高。

Description

信号放大装置

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种信号放大装置。

背景技术

随着移动通信技术的快速发展，以及新的射频前端的出现，5G通信(5th generati on mob i l e networks，第五代移动通信网络)普及的速度越来越快，无线频谱资源日益紧张。为了覆盖通信系统各频段通信信号，因此对基站设备的带宽也提出了较高的要求。而功率放大器，作为射频前端的末级模块，可以对前级输出的信号进行功率放大，然后将功率放大后的信号发送给基站天线进行发射，其广泛应用于基站设备中。但是，基站设备在实际的运行过程中大部分时间业务量较小，使得功率放大器实际输出功率远小于设计的额定功率，而功率放大器不仅是射频前端中功耗最大的部件，也是限制通信设备带宽和通信效率的主要模块之一。因此，在功率放大器输出功率较小时，需要提高功率放大器效率。

在现有技术中，在功率放大器输出功率较小的情况下，通常采用调整功率放大器中功放管的漏极电压或者调整功率放大器的峰值电压又或者根据负载阻抗对功率放大器的输出阻抗进行阻抗变换的方式来提高功率放大器效率。

一方面，现有技术中采用调整功率放大器中功放管的漏极电压或者调整功率放大器的峰值电压的方式，对于提高功率放大器效率的效果不佳，功耗较大；另一方面，现有技术中负载阻抗对功率放大器的输出阻抗进行阻抗变换的方式仅适用于输入信号功率稳定的通信场景，导致局限性较大。

发明内容

有鉴于此,本发明实施例提供一种信号放大装置，以实现提高功率放大器效率，且信号放大装置架构简单容易实现，适用性较高。

第一方面，本发明实施例提供了一种信号放大装置，所述信号放大装置包括：

功率检测电路，被配置为获取输入信号的功率信息；以及

第一信号放大支路，所述第一信号放大支路包括第一功率放大器和输出阻抗变换网络，所述输出阻抗变换网络与所述第一功率放大器的输出端连接，所述第一功率放大器被配置为对接收到的信号进行功率放大；

其中，所述输出阻抗变换网络包括至少一个受控开关和至少一个第一匹配电路，所述输出阻抗变换网络被配置为根据所述输入信号的功率信息通过至少一个所述受控开关与至少一个所述第一匹配电路连接，使得对所述第一功率放大器的输出阻抗进行阻抗变换。

在一些实施例中，所述输出阻抗变换网络还被配置为响应于接收到第一阻抗变换信号，对所述输出阻抗进行阻抗变换，所述第一阻抗变换信号基于所述输入信号的功率信息生成。

在一些实施例中，所述信号放大装置还包括：

控制电路，与所述输出阻抗变换网络、所述功率检测电路连接，被配置为根据所述输入信号的功率信息生成第一阻抗变换信号；

其中，所述输出阻抗变换网络被配置为根据所述第一阻抗变换信号对所述输出阻抗进行阻抗变换。

在一些实施例中，所述输出阻抗变换网络还包括：

第二匹配电路，与所述第一功率放大器的输出端、至少一个所述受控开关连接；

其中，所述受控开关被配置为受控于所述第一阻抗变换信号导通，以使得所述第二匹配电路与至少一个所述第一匹配电路连接，以实现对所述输出阻抗进行阻抗变换。

在一些实施例中，所述控制电路还被配置为根据所述输入信号的功率信息以及预先设置的第一阻抗变换对应关系生成所述第一阻抗变换信号，所述第一阻抗变换对应关系表征输入信号的功率信息与输出阻抗的对应关系。

在一些实施例中，所述功率检测电路还被配置为获取所述第一功率放大器输出的功率放大信号的功率信息，所述输出阻抗变换网络还被配置为根据所述功率放大信号的功率信息对所述第一功率放大器的输出阻抗进行阻抗变换。

在一些实施例中，所述输出阻抗变换网络还被配置为响应于接收到第二阻抗变换信号，对所述输出阻抗进行阻抗变换，所述第二阻抗变换信号基于所述功率放大信号的功率信息生成。

在一些实施例中，所述控制电路还被配置为根据所述功率放大信号的功率信息以及预先设置的第二阻抗变换对应关系生成所述第二阻抗变换信号，所述第二阻抗变换对应关系表征功率放大信号的功率信息与输出阻抗的对应关系。

在一些实施例中，所述信号放大装置还包括第二信号放大支路，所述第二信号放大支路包括：

第二功率放大器，被配置为对接收到的信号进行功率放大；以及

第三匹配电路，与所述第二功率放大器的输出端连接，被配置为对所述第二功率放大器的输出阻抗进行阻抗变换；

其中，所述第一信号放大支路与所述第二信号放大支路并联。

在一些实施例中，所述信号放大装置还包括：

耦合器，与所述第一功率放大器的输入端、所述功率检测电路、所述第二功率放大器的输入端连接，被配置为对输入信号进行相位补偿以生成至少一个待处理信号，以分别传输至所述第一功率放大器、所述第二功率放大器。

本发明实施例通过在信号放大装置中设置功率检测电路，并在输出阻抗变换网络中设置至少一个受控开关和至少一个第一匹配电路，将第一功率放大器的输出端与阻抗变换网络连接，通过功率检测电路实时获取输入信号的功率信息，进而输出阻抗变换网络根据输入信号的功率信息通过至少一个受控开关与至少一个第一匹配电路连接，使得对第一功率放大器的输出阻抗进行阻抗变换。由此，可以根据输入信号的功率信息对第一功率放大器的输出阻抗进行阻抗变换，以实现提高功率放大器效率，且信号放大装置架构简单容易实现，适用性较高。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是现有技术的信号放大装置的电路图；

图2是本发明实施例的信号放大装置的电路图；

图3是本发明实施例中输出阻抗变换网络的电路图；

图4是本发明实施例中输出阻抗变换网络的等效电路图；

图5是本发明实施例的功率放大信号效率的示意图；

图6是本发明实施例的信号放大装置的电路图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。

除非上下文明确要求，否则在说明书的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在如下的描述中，以信号放大装置应用于基站射频端为例进行说明，应理解，本发明实施例的信号放大装置也可以应用于其他各种类型的需要进行信号处理的场景中。进一步地，以信号放大装置采用多赫蒂(Doherty)架构为例进行说明，应理解，本发明实施例的信号放大装置也可以应用于各种类型的功率放大电路架构，例如异相合成(Outphas i ng)式电路架构、包络跟踪(Enve l op Track i ng，ET)式电路架构、负载调制平衡(Load Modul at i on Ba l anced Amp l i f i er,LMBA)式电路架构等。

图1是现有技术的信号放大装置的电路图。如图1所示，现有技术的信号放大装置包括第一信号放大支路a'、第二信号放大支路b'、功率分配器3'和负载4'。其中，第一信号放大支路a'包括主功率放大器1'和主输出匹配网络2'。第二信号放大支路b'包括辅助率放大器5'和辅助出匹配网络6'。

在现有技术中，功率分配器3'的一端与第一信号放大支路a'连接，功率分配器3'的另一端与第二信号放大支路b'连接。第一信号放大支路a'和第二信号放大支路b'并联，且第一信号放大支路a'和第二信号放大支路b'均连接到负载4'。对于第一信号放大支路a'，主功率放大器1'连接在功率分配器3'和主输出匹配网络2'之间，主输出匹配网络2'连接在主功率放大器1'和负载4'之间。对于第二信号放大支路b'，辅助率放大器5'连接在功率分配器3'和辅助出匹配网络6'之间，辅助出匹配网络6'连接在辅助率放大器5'和负载4'之间。

在现有技术中，功率分配器3'中可以将输入信号按照预设的功分比划分为两路信号，分别传输至第一信号放大支路a'和第二信号放大支路b'，通过主功率放大器1'对一路信号进行功率放大，并通过辅助率放大器5'对另一路信号进行功率放大。同时，通过主输出匹配网络2'对主功率放大器1'的输出阻抗进行阻抗变换，通过辅助出匹配网络6'对辅助率放大器5'的输出阻抗进行阻抗变换。最后，将功率放大后的两路信号进行合路的到输出信号。

在现有技术中，为了使得主功率放大器1'输出的功率放大信号具有较高的线性度，主功率放大器1'需要工作在距离峰值功率有一定回退量(PAR)的较低功率区域，这导致主功率放大器1'效率降低。例如，主功率放大器1'的平均功率回退3dB时，主功率放大器1'的效率降低约百分之十。进一步地，在主功率放大器1'输出功率较小的情况下，如果主功率放大器1'的平均功率回退3dB，现有技术可以通过调整主功率放大器1'中功放管的漏极电压或者调整主功率放大器1'的峰值电压的方式使得主功率放大器1'的效率提高约百分之三，这远低于平均功率回退3dB导致百分之十的效率减少量，导致提高主功率放大器1'效率的效果不佳，功耗较大。

在现有技术中，也可以通过根据负载4'的阻抗对主功率放大器1'的输出阻抗进行阻抗变换以提高主功率放大器1'的效率，但该方式仅适用于输入信号功率稳定的通信场景，如果输入信号功率不断变化，对与提高主功率放大器1'效率的效果并不理想，导致局限性较大。针对这种情况，本发明实施例通过在信号放大装置中设置功率检测电路，并在输出阻抗变换网络中设置至少一个受控开关和至少一个第一匹配电路，通过功率检测电路实时获取输入信号的功率信息，使得输出阻抗变换网络根据输入信号的功率信息通过至少一个受控开关与至少一个第一匹配电路连接，以实现对第一功率放大器的输出阻抗进行阻抗变换，从而提高功率放大器效率，且信号放大装置架构简单容易实现，适用性较高。具体地，本发明实施例的信号放大装置的电路图可以参考图2。

图2是本发明实施例的信号放大装置的电路图。如图2所示，本实施例的信号放大装置包括第一信号放大支路a、第二信号放大支路b、功率检测电路3和耦合器7。其中，第一信号放大支路a包括第一功率放大器1和输出阻抗变换网络2。第二信号放大支路b包括第二功率放大器5和第三匹配电路6。第一功率放大器1包括输入端1a和输出端1b。第二功率放大器5包括输入端5a和输出端5b。

在本实施例中，耦合器7的一端连接到第一信号放大支路a中第一功率放大器1的输入端1a，耦合器7的另一端连接到第二信号放大支路b中第二功率放大器5的输入端5a。则耦合器7在接收到输入信号后，可以对输入信号进行相位补偿后生成至少一个待处理信号，并将待处理信号发送至第一信号放大支路a中第一功率放大器1和第二信号放大支路b中第二功率放大器5。具体地，耦合器7可以将输入信号按照预设的功分比和相位关系划分为至少一个待处理信号。例如，耦合器7可以将输入信号划分为功率相同、相位差为90度的两个待处理信号，已分别传输至第一信号放大支路a、第二信号放大支路b。其中，耦合器4可以通过威尔金森耦合器、微带耦合器、定向耦合器、功率分配器、合路器等实现，例如3dB Coup ler(3decibe l Coup l er，3dB耦合器)。

在本实施例中，以信号放大装置包括一个耦合器为例进行说明，但本发明实施例对信号放大装置包括耦合器的数量不做限制，也就是说，信号放大装置可以包括多个耦合器。例如，信号放大装置包括第一耦合器和第二耦合器，具体地，第一耦合器与第一信号放大支路a中第一功率放大器1、第二信号放大支路b中第二功率放大器5连接，第二耦合器与输出阻抗变换网络2、第三匹配电路6连接。通过第一耦合器将输入信号划分为功率相同、相位差为90度的两个待处理信号，然后将两个待处理信号分别发送至第一信号放大支路a、第二信号放大支路b，进而第一信号放大支路a、第二信号放大支路b对接收到的待处理信号进行功率放大输出第一功率放大信号和第二功率放大信号，然后第二耦合器根据第一功率放大信号和第二功率放大信号进行相位补偿并生成输出信号。由此，信号放大装置架构简单容易实现，且适用性较高。

可选的，耦合器7还可以对输入信号进行幅度补偿、信号合并等。

可选的，信号放大装置还可以包括信号输入端，所述信号输入端与耦合器7连接，用于提供输入信号。其中，信号输入端可以通过单模基站(例如5G单模基站)、三模基站(例如3G/4G/5G三模基站)等实现。进一步地，将功率检测电路3连接到所述信号输入端和耦合器7之间的节点，则通过功率检测电路3可以获取输入信号的功率信息。

在本实施例中，第一信号放大支路a与耦合器7连接，第二信号放大支路b与耦合器7连接，且第一信号放大支路a和第二信号放大支路b并联。第一信号放大支路a、第二信号放大支路b用于对接收到的待处理信号进行功率放大，并输出对应的功率放大信号。

在本实施例中，第一功率放大器1连接在耦合器7和输出阻抗变换网络2之间，第二功率放大器5连接在耦合器7和第三匹配电路6之间。第一功率放大器1、第二功率放大器5用于对接收到的信号进行功率放大。进一步地，第一功率放大器1可以为主功率放大器(Ma in Amp l i f i er，MAmp)，第二功率放大器5可以为辅助功率放大器(Peak Amp l i f ier，PAmp)。

可选的，所述输入信号可以为LTE(Long Term Evo l ut i on，长期演进)信号、具有任一峰均比的调制信号等。所述输入信号的均值功率可以通过第一功率放大器1进行功率放大，所述输入信号的峰值功率可以通过第二功率放大器5进行功率放大。

在一个可选的实施方式中，如果输入信号的功率低于阈值，则第一功率放大器1进入工作状态，且第二功率放大器5未进入工作状态。也就是说，如果输入信号的功率低于阈值，耦合器7对输入信号进行相位补偿生成一个待处理信号，以传输至第一信号放大支路a中第一功率放大器1，由第一功率放大器1对所述待处理信号进行功率放大。其中，所述阈值可以由用户根据需求设定，也可以由信号放大装置自动设定。

在另一个可选的实施方式中，如果输入信号的功率大于等于阈值，则第一功率放大器1和第二功率放大器5进入工作状态。也就是说，如果输入信号的功率大于等于阈值，耦合器7对输入信号进行相位补偿生成两个待处理信号，并分别发送至第一信号放大支路a中第一功率放大器1、第二信号放大支路b中第二功率放大器5，由第一功率放大器1、第二功率放大器5分别对接收到的待处理信号进行功率放大，输出对应的功率放大信号。在如下的描述中，以输入信号的功率低于阈值，也即耦合器4对输入信号进行相位补偿生成一个待处理信号为例进行说明。

可选的，第一功率放大器1、第二功率放大器5可以包括功放管，所述功放管用于对信号进行放大。所述功放管可以通过LDMOS(l atera l l y-d i ffused meta l-ox i desemi conductor，横向双扩散金属氧化物半导体场效应管)、GaN射频功率晶体管等实现。进一步地，本实施例的信号放大装置可以采用1:1对称多赫蒂(Doherty)架构，也就是说，第一功率放大器1、第二功率放大器5中功放管的放大功率相同。更进一步地，本实施例以信号放大装置在饱和功率回退6dB功率时可以达到效率峰值为例进行说明。

可选的，可以对第一功率放大器1、第二功率放大器5中功放管的栅极电压进行调控，以使得第一功率放大器1偏置为AB类或B类，第二功率放大器5偏置为C类。

在本实施例中，以第一功率放大器1可以为主功率放大器，第二功率放大器5可以为辅助功率放大器为例进行说明，但本发明对第一功率放大器1和第二功率放大器5的类型不做限制，例如第一功率放大器1可以为辅助功率放大器，第二功率放大器5可以为主功率放大器。进一步地，本发明实施例以信号放大装置可以包括两个信号放大支路，也即第一信号放大支路a和第二信号放大支路b为例进行说明，但本发明实施例对信号放大装置包括信号放大支路的数量不做限制，例如信号放大装置还可以包括三个或三个以上信号放大支路。

在本实施例中，第三匹配电路6与第二功率放大器5的输出端5b连接，用于对第二功率放大器5的输出阻抗进行阻抗变换。

可选的，第三匹配电路6可以通过集总元件、微带匹配电路等实现。所述集总元件例如预设阻值的电阻、预设电容值的电容等实现。

在本实施例中，由于现有技术中通过调整功率放大器中功放管的漏极电压或者调整功率放大器的峰值电压的方式，对于提高功率放大器效率的效果不佳，功耗较大，且现有技术中负载阻抗对功率放大器的输出阻抗进行阻抗变换的方式仅适用于输入信号功率稳定的通信场景，导致局限性较大。针对这种情况，本发明实施例通过在信号放大装置中设置功率检测电路3，并在信号放大装置的输出阻抗变换网络2中设置至少一个受控开关和至少一个第一匹配电路，通过功率检测电路实时获取输入信号的功率信息，使得输出阻抗变换网络根据输入信号的功率信息通过至少一个受控开关与至少一个第一匹配电路连接，以实现对第一功率放大器的输出阻抗进行阻抗变换，从而提高功率放大器效率，且信号放大装置架构简单容易实现，适用性较高。

在一个可选的实施方式中，信号放大装置还包括控制电路4。控制电路4连接在功率检测电路3和第一信号放大支路a中输出阻抗变换网络2之间。由此，在功率检测电路3获取输入信号的功率信息后，控制电路4可以根据输入信号的功率信息生成第一阻抗变换信号，并将第一阻抗变换信号发送至输出阻抗变换网络2，以使得输出阻抗变换网络2根据第一阻抗变换信号对第一功率放大器1的输出阻抗进行阻抗变换，以实现提高第一功率放大器1的效率。其中，控制电路4可以设置于输出阻抗变换网络2以内，也就是说，输出阻抗变换网络2可以通过控制电路4直接获取输入信号的功率信息，进而输出阻抗变换网络2根据输入信号的功率信息对第一功率放大器1的输出阻抗进行阻抗变换。控制电路4也可以设置于信号放大装置中的输出阻抗变换网络2以外的任意位置，本实施例对此不做限制。进一步地，控制电路4可以通过DSP(D i g i ta l S i gna l Processor，信号处理器)、AS I C(App l i cat i on Spec i f i c I ntegrated C i rcu it，专用集成电路)、单片机等来实现。

在另一个可选的实施方式中，信号放大装置还包括控制器。所述控制器连接在功率检测电路3和第一信号放大支路a中输出阻抗变换网络2之间。由此，在功率检测电路3获取输入信号的功率信息后，所述控制器可以根据输入信号的功率信息生成第一阻抗变换信号，并将第一阻抗变换信号发送至输出阻抗变换网络2，以使得输出阻抗变换网络2根据第一阻抗变换信号对第一功率放大器1的输出阻抗进行阻抗变换，以实现提高第一功率放大器1的效率。对应地，所述控制器可以设置于输出阻抗变换网络2以内，也可以设置于信号放大装置中的输出阻抗变换网络2以外的任意位置，本实施例对此不做限制。其中，所述控制器可以通过MCU(M i crocontro l l er Un it，微控制单元)、PLC(Programmab l e Log ic Contro l l er，可编程逻辑控制器)、FPGA(F i e l d－Programmab l e Gate Array，现场可编程门阵列)等来实现。在如下的描述中，以信号放大装置包括控制电路4，且控制电路4设置于输出阻抗变换网络2以外为例进行说明。

可选的，功率检测电路3可通过肖特基二极管功率检测电路或耦合器或现有技术中公知的其它功率检测电路实现。

在本实施例中，输出阻抗变换网络2与控制电路4、第一功率放大器1的输出端1b连接。输出阻抗变换网络2可以包括一个受控开关和一个第一匹配电路，输出阻抗变换网络2也可以包括多个受控开关和多个第一匹配电路。在如下的描述中，以输出阻抗变换网络2包括多个受控开关和多个第一匹配电路为例进行说明。具体地，输出阻抗变换网络2的电路图可以参考图3。

图3是本发明实施例中输出阻抗变换网络的电路图。如图3所示，本实施例的输出阻抗变换网络包括多个受控开关、多个第一匹配电路和第二匹配电路23。其中，多个受控开关包括22a和22b，多个第一匹配电路包括21a和21b。

在本实施例中，第二匹配电路23与受控开关22a连接。第一匹配电路21a与受控开关22b连接。其中，受控开关22a和22b在接收到第一阻抗变换信号后导通，使得第二匹配电路23与第一匹配电路21a、21b连接，以实现对第一功率放大器1的输出阻抗进行阻抗变换，从而提高第一功率放大器1的效率。其中，第二匹配电路23可以通过具有预定特性阻抗的传输线等实现，所述预定特性阻抗的传输线例如特性阻抗为50Ω的传输线。第一匹配电路21a、21b可以通过微带匹配电路实现。所述微带匹配电路例如四分之一阻抗变换器(例如四分之一波长传输线、可调试长度的延迟线(De l ay L i ne,DL))、支节匹配器(例如微带支节匹配网络)等。

可选的，受控开关22a、22b可以通过射频开关电路、射频二极管等实现。在如下的描述中，以受控开关即为射频二极管为例进行说明。具体地，输出阻抗变换网络的等效电路图可以参考图4。

图4是本发明实施例中输出阻抗变换网络的等效电路图。如图4所示，本实施例的输出阻抗变换网络的等效电路包括多个射频二极管、多个第一匹配电路和第二匹配电路23'。其中，多个射频二极管包括22a'和22b'，多个第一匹配电路包括21a'和21b'。

在本实施例中，第二匹配电路23'与射频二极管22a'的正极连接，射频二极管22a'的负极与第一匹配电路21a'连接。第一匹配电路21a'与射频二极管22b'的正极连接，射频二极管22b'的负极与第一匹配电路21b'连接。具体的，控制电路4可以向第二匹配电路23'和射频二极管22a'之间的第一偏置节点22a1'发送第一阻抗变换信号，将所述第一阻抗变换信号和第一功率放大器1输出的功率放大信号进行叠加以得到第一偏置信号，通过所述第一偏置信号使得射频二极管22a'导通。进一步地，控制电路4可以向第一匹配电路21a'和射频二极管22b'之间的第二偏置节点22b1'发送第一阻抗变换信号，将所述第一偏置信号与所述第一阻抗变换信号进行叠加以得到第二偏置信号，通过所述第二偏置信号使得射频二极管22b'导通。此时，第二匹配电路23'与第一匹配电路21a'、21b'连接，以实现对第一功率放大器1的输出阻抗进行阻抗变换，从而提高第一功率放大器1的效率。其中，第一阻抗变换信号可以为直流正向偏置电压信号，也就是说，将第一功率放大器1输出的功率放大信号与直流正向偏置电压信号叠加，使得将所述功率放大信号的负电平部分在与所述直流正向偏置电压信号叠加后转化为正电平，由此，所得到的第一偏置信号使得射频二极管22a'导通。

在本实施例中，控制电路4可以根据输入信号的功率信息以及预先设置的第一阻抗变换对应关系生成第一阻抗变换信号，所述第一阻抗变换对应关系表征输入信号的功率信息与输出阻抗的对应关系。由此，受控开关22a、22b在接收到第一阻抗变换信号后即可根据第一阻抗变换信号与第一匹配电路21a、21b连接进行阻抗变化。

在本实施例中，可以预先设定多个输入功率阈值，同时设定具有不同功率信息的输入信号，各输入信号的功率信息对应于不同的输入功率阈值。进一步地，通过具有不同数量的第一电路的输出阻抗变换网络2对第一功率放大器1的输出阻抗进行阻抗变换，进而将预先设定的某一输入信号依次输入具有不同输出阻抗的第一功率放大器1进行功率放大，同时通过控制电路4中单片机对第一功率放大器1的效率进行计算，则可以得到所述输入信号输入通过不同数量的第一电路的输出阻抗变换网络2进行阻抗变换的第一功率放大器1的多个效率值。更进一步地，在第一功率放大器1的多个效率值中确定最高效率值，根据最高效率值所对应设定的第一电路的数量的输出阻抗变换网络2进行阻抗变换后的输出阻抗，可以确定所述输入信号的功率信息与所述输出阻抗的对应关系，进而根据所述输入信号的功率信息与所述输出阻抗的对应关系确定所述第一阻抗变换对应关系。其中，所述输入功率阈值可以由信号放大装置自动设定，也可以由用户根据需求设定。

可选的，控制电路4还可以根据输入信号的功率信息生成第三阻抗变换信号，并向受控开关22a、22b发送所述第三阻抗变换信号，使得受控开关22a、22b关断，此时输出阻抗变换网络2通过第二匹配电路23对第一功率放大器1的输出阻抗进行阻抗变换。对应的，以图4所示的输出阻抗变换网络的等效电路为例进行说明，控制电路4可以向第二匹配电路23'和射频二极管22a'之间的第一偏置节点22a1'发送第三阻抗变换信号，将所述第三阻抗变换信号和第一功率放大器1输出的功率放大信号进行叠加以得到第三偏置信号，通过所述第三偏置信号使得射频二极管22a'截止。进一步地，控制电路4可以向第一匹配电路21a'和射频二极管22b'之间的第二偏置节点22b1'发送第三阻抗变换信号，通过所述第三阻抗变换信号使得射频二极管22b'截止。此时，通过第二匹配电路23'对第一功率放大器1的输出阻抗进行阻抗变换。其中，第三阻抗变换信号可以为直流负向偏置电压信号，也就是说，将第一功率放大器1输出的功率放大信号与直流负向偏置电压信号叠加，使得将所述功率放大信号的正电平部分在与所述直流负向偏置电压信号叠加后转换为负电平，由此，所得到的第三偏置信号使得射频二极管22a'截止。

可选的，控制电路4还可以根据输入信号的功率信息同时生成第一阻抗变换信号和第三阻抗变换信号，并向受控开关22a发送第一阻抗变换信号，同时向受控开关22b发送第三阻抗变换信号，使得受控开关22a导通、22b关断，进而使得第二匹配电路23仅与第一匹配电路21a连接，通过第二匹配电路23和第一匹配电路21a对第一功率放大器1的输出阻抗进行阻抗变换。对应的，以图4所示的输出阻抗变换网络的等效电路为例进行说明，控制电路4可以向第二匹配电路23'和射频二极管22a'之间的第一偏置节点22a1'发送第一阻抗变换信号，将所述第一阻抗变换信号和第一功率放大器1输出的功率放大信号进行叠加以得到第一偏置信号，通过所述第一偏置信号使得射频二极管22a'导通。进一步地，控制电路4可以向第一匹配电路21a'和射频二极管22b'之间的第二偏置节点22b1'发送第三阻抗变换信号，将所述第三阻抗变换信号与所述第一偏置信号进行叠加以得到第四偏置信号。通过所述第四偏置信号使得射频二极管22b'截止。此时，通过第二匹配电路23'和第一匹配电路21a'对第一功率放大器1的输出阻抗进行阻抗变换。其中，第一阻抗变换信号可以为直流正向偏置电压信号，第三阻抗变换信号可以为直流负向偏置电压信号，也就是说，将第一功率放大器1输出的功率放大信号与直流正向偏置电压信号叠加，使得将所述功率放大信号的负电平部分在与所述直流正向偏置电压信号叠加后转化为正电平，由此，所得到的第一偏置信号使得射频二极管22a'导通。再将第一偏置信号与直流负向偏置电压信号叠加，使得将第一偏置信号的正电平部分在与所述直流负向偏置电压信号后转化为负电平，由此，所得到的第四偏置信号使得射频二极管22b'截止。

可选的，可以将输出阻抗变换网络2与负载连接，并在输出阻抗变换网络2和负载之间设置滤波电路，通过所述滤波电路可以滤除所述第二偏置信号或者所述第三偏置信号或者所述第四偏置信号中的直流信号。

举例来说，可以设定第一输入功率阈值P1、第二输入功率阈值P2和第三输入功率阈值P3。其中，第一输入功率阈值P1大于第二输入功率阈值P2，第二输入功率阈值P2大于第三输入功率阈值P3。具体地，第一输入功率阈值P1可以为第一功率放大器1的额定功率，第二输入功率阈值P2为-3dB，且第一功率放大器1的额定功率大于-3dB。第三输入功率阈值P3为-6dB，也即第二输入功率阈值P2大于-6dB。如果输入信号的功率信息表征等于第一输入功率阈值P1，则控制电路4向受控开关22a、22b发送第三阻抗变换信号，使得受控开关22a、22b关断，此时输出阻抗变换网络2通过第二匹配电路23对第一功率放大器1的输出阻抗进行阻抗变换。如果输入信号的功率信息表征小于第一输入功率阈值P1，且输入信号的功率信息表征大于等于第二输入功率阈值P2，则控制电路4向受控开关22a发送第一阻抗变换信号，同时向受控开关22b发送第三阻抗变换信号，使得受控开关22a导通、22b关断，进而使得第二匹配电路23与第一匹配电路21a连接，此时输出阻抗变换网络2第二匹配电路23、第一匹配电路21a对第一功率放大器1的输出阻抗进行阻抗变换。如果输入信号的功率信息表征小于第二输入功率阈值P2，且输入信号的功率信息表征大于等于第三输入功率阈值P3，则控制电路4向受控开关22a、22b发送第一阻抗变换信号，使得受控开关22a、22b导通，进而使得第二匹配电路23与第一匹配电路21a、21b连接，此时输出阻抗变换网络2通过第二匹配电路23和第一匹配电路21a、21b对第一功率放大器1的输出阻抗进行阻抗变换。由此，当基站设备在运行过程中业务量较小时，也即功率放大器实际输出功率小于设计的额定功率时，可以根据输入信号的功率信息对第一功率放大器的输出阻抗进行阻抗变换，也就是说，将第二匹配电路23与不同数量的第一匹配电路连接，引入更深的负载牵引效果，以实现提高功率放大器1的工作效率，并且信号放大装置的架构简单容易实现，适用性较高。

在本实施例中，将具有不同功率信息的输入信号分别输入图1所示的现有技术的信号放大装置和图2所示的本发明的信号放大装置，通过单片机分别记录主功率放大器1'输出的主功率放大信号的功率和第一功率放大器1输出的第一功率放大器放大信号的功率，并分别计算主功率放大器1'的工作效率和第一功率放大器1的工作效率，得到的功率放大信号效率的示意图可以参考图5。

图5是本发明实施例的功率放大信号效率的示意图。如图5所示，当主功率放大器1'和第一功率放大器1的输出功率在P'—P”区间中，随着主功率放大器1'和第一功率放大器1的输出功率不断增加，第一功率放大器1输出第一功率放大器放大信号的效率与主功率放大器1'输出主功率放大信号的效率相比，第一功率放大器1输出第一功率放大器放大信号的效率有了明显提高。

本发明实施例通过在信号放大装置中设置功率检测电路，并在输出阻抗变换网络中设置至少一个受控开关和至少一个第一匹配电路，将第一功率放大器的输出端与阻抗变换网络连接，通过功率检测电路实时获取输入信号的功率信息，进而输出阻抗变换网络根据输入信号的功率信息通过至少一个受控开关与至少一个第一匹配电路连接，使得对第一功率放大器的输出阻抗进行阻抗变换。由此，可以根据输入信号的功率信息对第一功率放大器的输出阻抗进行阻抗变换，以实现提高功率放大器效率，且信号放大装置架构简单容易实现，适用性较高。

图6是本发明实施例的信号放大装置的电路图。如图6所示，本实施例的信号放大装置包括第一信号放大支路a”、第二信号放大支路b”、功率检测电路3”、控制电路4”和耦合器7”。其中，第一信号放大支路a”包括第一功率放大器1”和输出阻抗变换网络2”。第二信号放大支路b”包括第二功率放大器5”和第三匹配电路6”。第一功率放大器1”包括输入端1a”和输出端1b”。第二功率放大器5”包括输入端5a”和输出端5b”。

在本实施例中，耦合器7”的一端连接到第一信号放大支路a”中第一功率放大器1”的输入端1a”，耦合器7”的另一端连接到第二信号放大支路b”中第二功率放大器5”的输入端5a”。第一功率放大器1”连接在耦合器7”和输出阻抗变换网络2”之间。第二功率放大器5”连接在耦合器7和第三匹配电路6”之间，控制电路4”与输出阻抗变换网络2”连接。具体的实施方式与图2、图3、图4所示的实施例类似，本发明在此不再赘述。

在本实施例中，将功率检测电路3”的一端连接到第一功率放大器1”的输入端1a”，另一端连接至控制电路4”。通过功率检测电路3”获取第一功率放大器1”输出的功率放大信号的功率信息，使得输出阻抗变换网络2”可以根据第一功率放大器1”输出的功率放大信号的功率信息对第一功率放大器1”的输出阻抗进行阻抗变换。

在本实施例中，控制电路4”根据第一功率放大器1”输出的功率放大信号的功率信息以及预先设置的第二阻抗变换对应关系生成第二阻抗变换信号，所述第二阻抗变换对应关系表征第一功率放大器1”输出的功率放大信号的功率信息与输出阻抗的对应关系。进一步地，控制电路4”可以向输出阻抗变换网络2”中受控开关22a、22b发送第二阻抗变换信号，则受控开关22a、22b接收到第一阻抗变换信号后导通，使得第二匹配电路23和第一匹配电路包括21a和21b连接对第一功率放大器1”的输出阻抗进行阻抗变换。其中，受控开关22a、22b可以为射频二极管，第二阻抗变换信号可以为直流正向偏置电压信号，具体的实施方式与图4所示的实施例类似，本发明在此不再赘述。

在本实施例中，与图2所示的实施例类似，可以预先设定多个输出功率阈值，将预设功率信息的输入信号输入第一功率放大器1”进行功率放大，以输出对应的功率放大信号。然后获取所述功率放大信号的功率信息，所述功率放大信号的功率信息对应于某一输出功率阈值。进一步地，通过具有不同数量的第一电路的输出阻抗变换网络2”对第一功率放大器1”的输出阻抗进行阻抗变换，进而将所述预设功率信息的输入信号依次输入具有不同输出阻抗的第一功率放大器1”进行功率放大，同时通过控制电路4”中单片机计算具有不同输出阻抗的第一功率放大器1”对所述预设功率信息的输入信号进行功率放大的多个效率值。更进一步地，在第一功率放大器1”的多个效率值中确定最高效率值，根据最高效率值所对应设定的第一电路的数量的输出阻抗变换网络2”进行阻抗变换后的输出阻抗，可以确定第一功率放大器1”输出的功率放大信号的功率信息与所述输出阻抗的对应关系，进而根据所述功率放大信号的功率信息与所述输出阻抗的对应关系确定第二阻抗变换对应关系。

可选的，控制电路4”还可以根据第一功率放大器1”输出的功率放大信号的功率信息生成第四阻抗变换信号，并向受控开关22a、22b发送所述第四阻抗变换信号，使得受控开关22a、22b关断。对应的，以图4所示的输出阻抗变换网络的等效电路为例进行说明，控制电路4”可以向第一偏置节点22a1'发送第四阻抗变换信号，将所述第四阻抗变换信号和第一功率放大器1输出的功率放大信号进行叠加以得到第五偏置信号，通过所述第三偏置信号使得射频二极管22a'截止。进一步地，控制电路4”可以向第二偏置节点22b1'发送第四阻抗变换信号，通过所述第四阻抗变换信号使得射频二极管22b'截止。此时，通过第二匹配电路23'对第一功率放大器1的输出阻抗进行阻抗变换。其中，第四阻抗变换信号可以为直流负向偏置电压信号，也就是说，将第一功率放大器1”输出的功率放大信号与直流负向偏置电压信号叠加，使得将所述功率放大信号的正电平部分在与所述直流负向偏置电压信号叠加后转换为负电平，由此，所得到的第五偏置信号使得射频二极管22a'截止。

可选的，控制电路4”还可以根据第一功率放大器1”输出的功率放大信号的功率信息同时生成第二阻抗变换信号和第四阻抗变换信号，并向受控开关22a发送第二阻抗变换信号，同时向受控开关22b发送第四阻抗变换信号，使得受控开关22a导通、22b关断，进而使得第二匹配电路23仅与第一匹配电路21a连接对第一功率放大器1”的输出阻抗进行阻抗变换。对应的，以图4所示的输出阻抗变换网络的等效电路为例进行说明，控制电路4”可以向第一偏置节点22a1'发送第二阻抗变换信号，将所述第一阻抗变换信号和第一功率放大器1”输出的功率放大信号进行叠加以得到第六偏置信号，通过所述第六偏置信号使得射频二极管22a'导通。进一步地，控制电路4”可以向第二偏置节点22b1'发送第四阻抗变换信号，将所述第四阻抗变换信号与所述第六偏置信号叠加以得到第七偏置信号，通过所述第七偏置信号使得射频二极管22b'截止。此时，通过第二匹配电路23'和第一匹配电路21a'对第一功率放大器1”的输出阻抗进行阻抗变换。其中，第二阻抗变换信号可以为直流正向偏置电压信号，第四阻抗变换信号可以为直流负向偏置电压信号，也就是说，将第一功率放大器1输出的功率放大信号与直流正向偏置电压信号叠加，使得将所述功率放大信号的负电平部分在与所述直流正向偏置电压信号叠加后转化为正电平，由此，所得到的第六偏置信号使得射频二极管22a'导通。再将第六偏置信号与直流负向偏置电压信号叠加，使得将第一偏置信号的正电平部分在与所述直流负向偏置电压信号后转化为负电平，由此，所得到的第七偏置信号使得射频二极管22b'截止。

举例来说，可以设定第一输出功率阈值P1、第二输出功率阈值P2和第三输出功率阈值P3。其中，第一输出功率阈值P1大于第二输出功率阈值P2，且第二输出功率阈值P2大于第三输出功率阈值P3。具体地，第一输出功率阈值P1可以为第一功率放大器1”的额定功率。第二输出功率阈值P2相比于第一输出功率阈值P1具有第一回退功率。第三输出功率阈值P3相比于第一输出功率阈值P1具有第二回退功率，且第二回退功率大于所述第一回退功率，也即第二输出功率阈值P2大于第三输出功率阈值P3。如果第一功率放大器1”输出的功率放大信号的功率信息表征等于第一输出功率阈值P1，则控制电路4”向受控开关22a、22b发送第四阻抗变换信号，使得受控开关22a、22b关断，此时输出阻抗变换网络2”通过第二匹配电路23对第一功率放大器1”的输出阻抗进行阻抗变换。如果第一功率放大器1”输出的功率放大信号的功率信息表征小于第一输出功率阈值P1，且大于等于第二输出功率阈值P2，则控制电路4”向受控开关22a发送第二阻抗变换信号，同时向受控开关22b发送第四阻抗变换信号，使得受控开关22a导通、22b关断，进而使得第二匹配电路23与第一匹配电路21a连接，此时输出阻抗变换网络2”通过第二匹配电路23、第一匹配电路21a对第一功率放大器1”的输出阻抗进行阻抗变换。如果第一功率放大器1”输出的功率放大信号的功率信息表征小于第二输出功率阈值P2，且大于等于第三输出功率阈值P3，则控制电路4”向受控开关22a、22b发送第二阻抗变换信号，使得受控开关22a、22b导通，进而使得第二匹配电路23与第一匹配电路21a、21b连接，此时输出阻抗变换网络2”通过第二匹配电路23、第一匹配电路21a、21b对第一功率放大器1”的输出阻抗进行阻抗变换。由此，可以根据第一功率放大器输出的功率放大信号的功率信息对第一功率放大器的输出阻抗进行阻抗变换。

本发明实施例通过在信号放大装置中设置功率检测电路，并在输出阻抗变换网络中设置至少一个受控开关和至少一个第一匹配电路，将第一功率放大器的输出端与阻抗变换网络连接，通过功率检测电路实时获取第一功率放大器输出的功率放大信号的功率信息，进而输出阻抗变换网络根据第一功率放大器输出的功率放大信号的功率信息通过至少一个受控开关与至少一个第一匹配电路连接，使得对第一功率放大器的输出阻抗进行阻抗变换。由此，可以根据第一功率放大器输出的功率放大信号的功率信息对第一功率放大器的输出阻抗进行阻抗变换，以实现提高功率放大器效率，且信号放大装置架构简单容易实现，适用性较高。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种信号放大装置，其特征在于，所述信号放大装置包括：

功率检测电路，被配置为获取输入信号的功率信息；以及

第一信号放大支路，所述第一信号放大支路包括第一功率放大器和输出阻抗变换网络，所述输出阻抗变换网络与所述第一功率放大器的输出端连接，所述第一功率放大器被配置为对接收到的信号进行功率放大；

其中，所述输出阻抗变换网络包括至少一个受控开关和至少一个第一匹配电路，所述输出阻抗变换网络被配置为根据所述输入信号的功率信息通过至少一个所述受控开关与至少一个所述第一匹配电路连接，使得对所述第一功率放大器的输出阻抗进行阻抗变换。

2.根据权利要求1所述的信号放大装置，其特征在于，所述输出阻抗变换网络还被配置为响应于接收到第一阻抗变换信号，对所述输出阻抗进行阻抗变换，所述第一阻抗变换信号基于所述输入信号的功率信息生成。

3.根据权利要求1所述的信号放大装置，其特征在于，所述信号放大装置还包括：

控制电路，与所述输出阻抗变换网络、所述功率检测电路连接，被配置为根据所述输入信号的功率信息生成第一阻抗变换信号；

其中，所述输出阻抗变换网络被配置为根据所述第一阻抗变换信号对所述输出阻抗进行阻抗变换。

4.根据权利要求2或3所述的信号放大装置，其特征在于，所述输出阻抗变换网络还包括：

第二匹配电路，与所述第一功率放大器的输出端、至少一个所述受控开关连接；

其中，所述受控开关被配置为受控于所述第一阻抗变换信号导通，以使得所述第二匹配电路与至少一个所述第一匹配电路连接，以实现对所述输出阻抗进行阻抗变换。

5.根据权利要求3所述的信号放大装置，其特征在于，所述控制电路还被配置为根据所述输入信号的功率信息以及预先设置的第一阻抗变换对应关系生成所述第一阻抗变换信号，所述第一阻抗变换对应关系表征输入信号的功率信息与输出阻抗的对应关系。

6.根据权利要求3所述的信号放大装置，其特征在于，所述功率检测电路还被配置为获取所述第一功率放大器输出的功率放大信号的功率信息，所述输出阻抗变换网络还被配置为根据所述功率放大信号的功率信息对所述第一功率放大器的输出阻抗进行阻抗变换。

7.根据权利要求6所述的信号放大装置，其特征在于，所述输出阻抗变换网络还被配置为响应于接收到第二阻抗变换信号，对所述输出阻抗进行阻抗变换，所述第二阻抗变换信号基于所述功率放大信号的功率信息生成。

8.根据权利要求7所述的信号放大装置，其特征在于，所述控制电路还被配置为根据所述功率放大信号的功率信息以及预先设置的第二阻抗变换对应关系生成所述第二阻抗变换信号，所述第二阻抗变换对应关系表征功率放大信号的功率信息与输出阻抗的对应关系。

9.根据权利要求1所述的信号放大装置，其特征在于，所述信号放大装置还包括第二信号放大支路，所述第二信号放大支路包括：

第二功率放大器，被配置为对接收到的信号进行功率放大；以及

第三匹配电路，与所述第二功率放大器的输出端连接，被配置为对所述第二功率放大器的输出阻抗进行阻抗变换；

其中，所述第一信号放大支路与所述第二信号放大支路并联。

10.根据权利要求9所述的信号放大装置，其特征在于，所述信号放大装置还包括：

耦合器，与所述第一功率放大器的输入端、所述功率检测电路、所述第二功率放大器的输入端连接，被配置为对输入信号进行相位补偿以生成至少一个待处理信号，以分别传输至所述第一功率放大器、所述第二功率放大器。

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