CN202737812U - 应用于长期演进制式的功率放大装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种应用于LTE制式的功率放大装置，该装置包括：第一PA、APD单元、监控单元、反馈单元和第二PA，通过反馈单元检测反馈信号的驻波电压，监控单元判断该驻波电压满足调节条件的情况下确定驻波调节电压，反馈单元根据驻波调节电压对反馈信号的驻波电压进行调节，模拟预失真单元根据调节后的反馈信号和下行射频信号进行预失真处理得到预失真射频信号，第二PA对预失真信号进行功率放大后输出，根据这样的信号处理过程，能够对反馈信号的驻波进行校正，使反馈信号的驻波能够根据电路状况进行自适应调整，从而能够减小反馈信号的波动、使装置的输出信号的输出功率更为平稳。
Description
技术领域
本实用新型涉及移动无线通信领域，具体地，涉及一种应用于长期演进制式的功率放大装置。
背景技术
随着社会的发展，人们对移动通信质量的要求越来越高，宽带、高速、高效成了移动通信技术的发展方向。在此背景下许多新兴的移动通信制式应用而生，例如长期演进（LTE，Long Term Evolution）、全球微波互联接入（Wimax，Worldwide Interoperability for Microwave Access）、无线局域网（WLAN，WirelessLocal Area Networks）等，这些技术采用了新兴高效的调制方式，根据应用场合的不同各有所长。这些新兴的调制方式大都采用正交频分复用（OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing）、多输入多输出（MIMO，Multiple-Input Multiple-Out-put）等技术。一方面这些技术提高了频谱利用率、提高了传输速率、减小了码间串扰，提高了通信质量。另一方面这些技术所采用的复杂的调制方式也极大增加了信号峰均比（PAR，peak-to-average ratio），因此降低了通信装置的效率，给设计带来很大的挑战和难题。
LTE技术采用OFDM、MIMO等先进的传输技术为系统提供了大量的时域、频域、空域资源。其中LTE下行选择了正交频分多址（OFDMA，OrthogonalFrequency Division Multiple Access）调制方式，上行则选择单载频频分多址（SC-FDMA，Signal-carrier frequency division multiple access）调试方式，这两种调制方式下信号峰均比（PAR）都很高，如此高的峰均比下功率放大器的效率很低。
目前，对于高峰均比的LTE信号而言，有许多技术能够满足对功率放大器的“高线性、高效率、低成本”的要求，例如采用模拟预失真（APD，AnalogPre-Distortion）技术和Doherty技术能够满足这些要求。如图1a所示，该功率放大装置包括APD 1，Doherty PA（Power Amplifier功率放大器）2，反馈单元3，反馈单元3用于对Doherty PA2发送给天线的射频信号进行耦合得到反馈信号，APD 1用于对LTE下行的射频信号以及来自反馈单元3的反馈信号进行模拟预失真处理，Doherty PA2用于对APD 1进行了模拟预失真处理后的射频信号进行放大，最后经Doherty PA2输出的射频信号中不包括互调信号，并且输出的信号线性度高、功率放大效率高。
但是，目前在LTE系统中、满足上述要求的功率放大器/装置无法对耦合到的反馈信号中的驻波进行调节，造成反馈信号输出功率不稳定、波动较大的问题，从而导致功率放大器/装置对射频输出信号的调节效果欠佳的问题。此外，功率放大器在温度变化较大的环境中，功率放大器的工作状态随温度的变化也存在波动，导致射频信号的输出功率波动较大，降低通信质量。
可见，目前应用在LTE系统中的功率放大器无法对反馈信号的驻波进行调节，造成反馈信号输出功率不稳定、波动较大、导致功率放大器对输出信号的调节效果欠佳的问题。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种应用于LTE制式下的功率放大装置，用以解决在LTE系统中的功率放大器无法对反馈信号的驻波进行调节，造成反馈信号输出功率不稳定、波动较大、导致功率放大器对输出信号的调节效果欠佳的问题。
本实用新型实施例的技术方案包括：
一种应用于LTE制式的功率放大装置，包括：第一PA、APD单元、监控单元、反馈单元和第二PA；第一PA，用于对来自可调衰减器的LTE下行射频信号进行功率放大；APD单元，用于对第一PA放大后的射频信号和反馈单元调节后的反馈信号进行模拟预失真处理，得到预失真射频信号；第二PA，用于对APD单元预失真处理得到的预失真射频信号进行功率放大，并将放大处理后的射频信号发送给下行天线；反馈单元，用于对第二PA输出信号进行耦合得到反馈信号，检测反馈信号的驻波电压，将检测到的驻波电压信号提供给监控单元；根据监控单元确定得到的驻波调节电压对反馈信号进行调节；监控单元，用于判断来自反馈单元的驻波电压满足预定的驻波调节条件的情况下确定驻波调节电压。
根据本实用新型实施例的技术方案，通过反馈单元对第二PA输出信号进行耦合得到反馈信号、并检测该反馈信号的驻波电压，监控单元判断该驻波电压满足调节条件的情况下确定驻波调节电压，反馈单元根据驻波调节电压对反馈信号的驻波电压进行调节，模拟预失真单元根据调节后的反馈信号和下行射频信号进行预失真处理得到预失真射频信号，第二PA对预失真射频信号进行功率放大后输出，根据这样的信号处理过程，能够对反馈信号的驻波进行校正，使反馈信号的驻波能够根据电路状况进行自适应调整，从而能够减小反馈信号的波动、使装置输出信号的输出功率更为平稳，从而能够解决现有技术中应用在LTE系统中的功率放大器无法对反馈信号的驻波进行调节，造成反馈信号输出功率不稳定、波动较大、导致功率放大器对输出信号的调节效果欠佳的问题。
本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1a为现有技术中基于APD和Doherty技术的功率放大器的结构示意图；
图1b为本实用新型实施例提供的应用于LTE制式的功率放大装置的在LTE网络侧中的应用位置示意图；
图2为本实用新型实施例提供的应用于LTE制式的功率放大装置的结构框图；
图3为图2所示功率放大装置的优选实施结构的结构框图；
图4为图3中监控单元的具体结构框图；
图5为图3中反馈单元的具体结构框图；
图6为图3中温度补偿单元的具体结构框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例进行说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型实施例针对现有技术中应用在LTE系统中的功率放大器无法对反馈信号的驻波进行调节，造成反馈信号输出功率不稳定、波动较大、导致功率放大器对输出信号的调节效果欠佳的问题，提出了一种应用于LTE制式的功率放大装置，用以解决该问题。
图1b示出了本实用新型实施例提供的应用于LTE制式的功率放大装置的在LTE网络侧中的应用位置示意图，如图1b所示，本实用新型实施例提供的功率放大装置应用在基站的下行链路上，该下行链路包括数字系统（0/E）11、带通滤波器12、可调衰减器13、本实用新型实施例提供的功率放大装置（PA）14、双工器15、天线16，基站的上行链路包括天线16、双工器15、低噪声放大器17、可调衰减器13、带通滤波器12、数字系统（0/E）11，以及上行链路和下行链路之间的监控系统18。
具体地，图2示出了本实用新型实施例提供的应用于LTE制式的功率放大装置的结构示意图，即图1b中所示功率放大装置PA 14的结构如图2所示，该功率放大装置包括：第一功率放大器（PA 1）21、模拟预失真（APD）单元22、监控单元23、反馈单元24、第二功率放大器（PA 2）25；其中，
第一PA 21、APD单元22、第二PA 25依次连接构成信号放大链路，监控单元23与反馈单元24相连接构成监控链路，反馈单元24还分别与第二PA 25的输出端、APD单元22的输入端相连接从而构成反馈链路。
第一PA 21，用于对来自可调衰减器13的LTE下行射频信号进行功率放大；
APD单元22，用于对第一PA 21放大后的射频信号和反馈单元24调节后的反馈信号进行模拟预失真处理，得到预失真射频信号；
第二PA 25，用于对APD单元22预失真处理得到的预失真射频信号进行功率放大，并将放大处理后的射频信号发送给下行天线；
反馈单元24，用于对第二PA 21输出信号进行耦合得到反馈信号，检测反馈信号的驻波电压，将检测到的驻波电压信号提供给监控单元23；根据监控单元23确定得到的驻波调节电压对反馈信号进行调节；
监控单元23，用于判断来自反馈单元24的驻波电压满足预定的驻波调节条件的情况下确定驻波调节电压。
通过如图2所示的功率放大装置，通过反馈单元对第二PA输出信号进行耦合得到反馈信号、并检测该反馈信号的驻波电压，监控单元判断该驻波电压满足调节条件的情况下确定驻波调节电压，反馈单元根据驻波调节电压对反馈信号的驻波电压进行调节，模拟预失真单元根据调节后的反馈信号和下行射频信号进行预失真处理得到预失真射频信号，第二PA对预失真信号进行功率放大后输出，根据这样的信号处理过程，能够对反馈链路上反馈信号的驻波进行校正，使反馈信号的驻波能够根据电路状况进行自适应调整，从而能够减小反馈信号的波动、使信号放大链路上的输出信号的输出功率更为平稳，从而能够解决现有技术中应用在LTE系统中的功率放大器无法对反馈信号的驻波进行调节，造成反馈信号输出功率不稳定、波动较大、导致功率放大器对输出信号的调节效果欠佳的问题。
图3示出了图2所示功率放大装置的优选实施结构的示意图，图3所示装置在图2所示的装置的基础上还包括耦合器26、隔离器27、温度补偿单元28、温度传感器29、第三PA（图中PA3）30。图2所述功率放大器的已述结构和功能不再赘述。
温度补偿单元28与APD单元22的输出端和第二PA 25的输入端相连接，监控单元23还分别与温度补偿单元28和温度传感器29相连接，温度传感器29位于靠近第二PA 25的位置，第三PA 30位于第二PA2和耦合器26之间。
温度传感器29，用于监测图3所示装置输出端的当前温度，并将监测到的当前温度的信息发送给监控单元23。
图4示出了监控单元23的具体结构框图，如图4所示，监控单元23具体包括：
第一接收子单元231，用于接收来自反馈单元24的驻波电压信号；
驻波确定子单元232，用于判断第一接收子单元231接收到的驻波电压信号满足预定的驻波调节条件的情况下确定驻波调节电压，将确定的驻波调节电压发送给反馈单元24；一种优选的方式，确定驻波调节电压的方法包括：对接收到的驻波电压信号与预设的驻波阈值进行差分运算得到驻波差值，根据驻波电压信号、驻波差值以及预先设置的驻波电压、驻波差值与驻波调节电压的对应关系，确定与接收到的驻波电压信号和驻波差值对应的驻波调节电压；其中预先设置的驻波电压、驻波差值与驻波调节电压的对应关系，可以是根据实际测量测试的情况得出的：对于多种驻波电压，每种驻波电压下的多种驻波差值所对应的较佳的驻波调节电压；
第二接收子单元233，用于接收来自温度传感器29监测到的当前温度的信息；
相位确定子单元234，用于根据第二接收子单元233接收到的当前温度满足预定的相位调节条件的情况下确定第一相位调节电压和第二相位调节电压；具体地，相位确定子单元234根据接收到的温度信息以及预先设置的温度与预失真射频信号上的相位调节电压之间的对应关系确定第一相位调节电压，根据温度信息以及预先设置的温度与反馈信号的相位调节电压之间的对应关系确定第二相位调节电压；其中，预设的温度与预失真射频信号或反馈信号的相位调节电压之间的对应关系，可以是根据实际测量测试的情况得出的：对于多种温度条件下，每种温度所对应的较佳的预失真射频信号或反馈信号的相位调节电压；
增益确定子单元235，用于判断第二接收子单元233接收到的当前温度满足预定的增益调节条件的情况下确定第一增益调节电压和第二增益调节电压；具体地，增益确定子单元235根据接收到的温度信息以及预先设置的温度与预失真射频信号上的增益调节电压之间的对应关系确定第一增益调节电压，根据温度信息以及预先设置的温度与反馈信号的增益调节电压之间的对应关系确定第二增益调节电压；其中，预设的温度与预失真射频信号或反馈信号的增益调节电压之间的对应关系，可以是根据实际测量测试的情况得出的：对于多种温度条件下，每种温度所对应的较佳的预失真射频信号或反馈信号的增益调节电压；
监控发送子单元236，用于将相位确定子单元234确定的第一相位调节电压信号和增益确定子单元235确定的第一增益调节电压信号提供给温度补偿单元28，将相位确定子单元234确定的第二相位调节电压信号和增益确定子单元235确定的第二增益调节电压信号、以及驻波确定子单元232确定的驻波调节电压信号提供给反馈单元24。
图5示出了反馈单元24的结构示意图，如图5所示，反馈单元24具体包括：
驻波检测子单元240，用于检测反馈信号的驻波电压，将检测到的驻波电压信号提供给监控单元23；
反馈接收子单元241，用于接收来自监控单元23的驻波调节电压信号、第二相位调节电压信号和第二增益调节电压信号；
驻波调节子单元242，用于根据来自反馈接收子单元241的驻波调节电压、对反馈信号的驻波进行调节；
第二相位调节子单元243，用于根据来自反馈接收子单元241的第二相位调节电压对反馈信号进行相位调节；第二相位调节子单元243根据第二相位调节电压能够将反馈信号的相位调节到与常温状态下的反馈信号的相位相当的状况；
第二增益调节子单元244，用于根据来自反馈接收子单元241的第二增益调节电压对反馈信号进行增益调节；第二增益调节子单元244根据第二增益调节电压能够将反馈信号的增益调节到与常温状态下的反馈信号的增益相当的状况；
反馈发送子单元245，用于将驻波调节子单元242、第二相位调节子单元243和第二增益调节子单元244调节后的反馈信号提供给APD单元22。
图6示出了温度补偿单元28的结构框图，如图6所示，温度补偿单元28具体包括：
温度接收子单元280，用于接收来自监控单元23的第一相位调节电压信号和第一增益调节电压信号；
第一相位调节子单元281，用于根据来自温度接收子单元280的第一相位调节电压对APD单元22预失真处理得到的预失真射频信号进行相位调节；第一相位调节子单元281根据第一相位调节电压能够将预失真射频信号的相位调节到与常温状态下的预失真射频信号的相位相当的状况；
第一增益调节子单元282，用于根据来自温度接收子单元280的第一增益调节电压对APD单元预失真处理得到的预失真射频信号进行增益调节；第一增益调节子单元282根据第一增益调节电压能够将预失真射频信号的增益调节到与常温状态下的预失真射频信号的增益相当的状况；
温度发送子单元283，用于将第一相位调节子单元281和第一增益调节子单元282调节后的预失真射频信号提供给第二PA 25。
此外，第三PA 30对第二PA 25放大的射频信号进行再次功率放大。
耦合器26用于对第三PA 30输出的射频信号进行耦合得到反馈信号，将反馈信号输出给反馈单元24。
隔离器27，用于对第三PA 30输出的信号进行隔离后发送给下行天线。
通过如图3所示的功率放大器，能够在对功率放大装置的反馈信号上的驻波进行调整的基础上，根据当前功率放大装置中实时的温度情况对预失真射频信号以及反馈信号的相位和增益进行调节，能够达到根据该功率放大装置输出端实时的温度变化将预失真射频信号和反馈信号的相位和增益状态补偿到与常温状态下预失真射频信号和反馈信号的相位和增益相当的状况，从而能够对输入图3所示功率放大装置的射频信号的驻波、相位和增益进行综合调节，能够减小反馈信号的波动、使图3所述装置输出的射频信号的输出功率更为平稳，从而能够解决现有技术中应用在LTE系统中的功率放大器无法对反馈信号的驻波进行调节，造成反馈信号输出功率不稳定、波动较大、导致功率放大器对输出信号的调节效果欠佳的问题。
本实用新型实施例提供的功率放大器在具体实施的过程中，APD单元22可采用ASIC芯片来实现，这样能够简化功率放大器的结构、降低设备成本、减小设备体积、降低系统复杂度。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种应用于长期演进LTE制式的功率放大装置，其特征在于，包括：第一PA、APD单元、监控单元、反馈单元和第二PA；
所述第一PA，用于对来自可调衰减器的LTE下行射频信号进行功率放大；
所述APD单元，用于对所述第一PA放大后的射频信号和所述反馈单元调节后的反馈信号进行模拟预失真处理，得到预失真射频信号；
所述第二PA，用于对所述APD单元预失真处理得到的预失真射频信号进行功率放大，并将放大处理后的射频信号发送给下行天线；
所述反馈单元，用于对所述第二PA输出信号进行耦合得到反馈信号，检测所述反馈信号的驻波电压，将检测到的驻波电压信号提供给所述监控单元；根据所述监控单元确定得到的驻波调节电压对所述反馈信号进行调节；
所述监控单元，用于判断来自所述反馈单元的驻波电压满足预定的驻波调节条件的情况下确定所述驻波调节电压。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括温度补偿单元、温度传感器；
所述温度传感器，位于靠近所述第二PA的位置，用于监测所述装置输出端的当前温度，并将所述当前温度的信息提供给所述监控单元；
所述监控单元，还用于判断所述温度传感器监测到的所述温度满足预定的温度调节条件的情况下，确定第一相位调节电压、第二相位调节电压、第一增益调节电压和第二增益调节电压；
所述反馈单元，还用于根据所述监控单元确定的第二相位调节电压和第二增益调节电压对所述反馈信号的相位和增益进行调节；
所述温度补偿单元，用于根据所述监控单元确定的第一相位调节电压和第一增益调节电压对所述APD单元预失真处理得到的预失真射频信号进行相位和增益调节；
所述第二PA，还用于对所述温度补偿单元调节后的射频信号进行功率放 大，并将放大处理后的射频信号发送给所下行天线。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述监控单元，具体包括：
第一接收子单元，用于接收来自所述反馈单元的驻波电压信号；
驻波确定子单元，用于判断所述第一接收子单元接收到的驻波电压信号满足预定的驻波调节条件的情况下确定驻波调节电压；
第二接收子单元，用于接收来自所述温度传感器监测到的当前温度的信息；
相位确定子单元，用于判断所述第二接收子单元接收到的温度满足预定的相位调节条件的情况下确定第一相位调节电压和第二相位调节电压；
增益确定子单元，用于判断所述第二接收子单元接收到的当前温度满足预定的增益调节条件的情况下确定第一增益调节电压和第二增益调节电压；
监控发送子单元，用于将所述相位确定子单元确定的第一相位调节电压信号和所述增益确定子单元确定的第一增益调节电压信号提供给所述温度补偿单元，将所述相位确定子单元确定的第二相位调节电压信号和所述增益确定子单元确定的第二增益调节电压信号、以及所述驻波确定子单元确定的驻波调节电压信号提供给所述反馈单元。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述温度补偿单元，具体包括：
温度接收子单元，用于接收来自所述监控单元的第一相位调节电压信号和第一增益调节电压信号；
第一相位调节子单元，用于根据所述温度接收子单元接收到的第一相位调节电压、对所述预失真射频信号进行相位调节；
第一增益调节子单元，用于根据所述温度接收子单元接收到的第一增益调节电压、对所述预失真射频信号进行增益调节；
第一发送子单元，用于将所述第一相位调节子单元和所述第一增益调节子单元调节后的预失真信号提供给所述第二PA。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述反馈单元，具体包括：
驻波检测子单元，用于检测所述反馈信号的驻波电压，将检测到的驻波电压信号提供给所述监控单元；
反馈接收子单元，用于接收来自所述监控单元的驻波调节电压信号、第二相位调节电压信号和第二增益调节电压信号；
驻波调节子单元，用于根据所述反馈接收子单元接收到的所述驻波调节电压信号对所述反馈信号的驻波进行调节；
第二相位调节子单元，用于根据所述反馈接收子单元接收到的第二相位调节电压信号对所述反馈信号进行相位调节；
第二增益调节子单元，用于根据来自所述反馈接收子单元接收到的第二增益调节电压信号对所述反馈信号进行增益调节；
反馈发送子单元，用于将所述驻波调节子单元、所述第二相位调节子单元和所述第二增益调节子单元调节后的反馈信号提供给所述APD单元。
6.根据权利要求1至5中任一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：第三功率放大器PA、耦合器和隔离器；
所述第三PA，用于对所述第二PA输出的信号进行功率放大；
所述耦合器，用于对所述第三PA输出的信号进行耦合得到反馈信号，将所述反馈信号输出给所述反馈单元；
所述隔离器，用于对所述第三PA输出的信号进行隔离后发送给所述下行天线。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130213 Termination date: 20160604 |