CN203086421U

CN203086421U - 移动设备的功率控制装置及通过温度检测实现功率控制的移动设备

Info

Publication number: CN203086421U
Application number: CN 201220415145
Authority: CN
Inventors: 吴凡忠
Original assignee: MEISHANG WEIRUI ELECTRIC Co
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2012-08-21
Filing date: 2012-08-21
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2022-08-21

Abstract

本实用新型涉及一种移动设备的功率控制装置及通过温度检测实现功率控制的移动设备。该功率控制装置包括温度检测模块，用于检测所述移动设备的功率放大器的表面温度。该功率控制装置还包括功率控制模块，与温度检测模块相耦合，用于根据所述温度检测模块检测到的表面温度，使所述功率放大器的功率得到相应的补偿。

Description

移动设备的功率控制装置及通过温度检测实现功率控制的移动设备

技术领域

本实用新型涉及移动设备的功率控制，特别是涉及一种通过温度检测移动设备的最大功率并最终实现功率控制的装置。

背景技术

在移动通信过程中，移动设备距离基站时远时近，移动设备离基站比较远时，需要移动设备具有足够的功率，以便移动设备传出的信息能够传输到基站，当移动设备距离基站较近时，若其功率过大，可能导致移动设备不能正常工作。此外，电磁波的传输不仅受通信距离的影响，电磁波在不同环境中受地形、地物的影响很大；多径传播造成的衰落、建筑物阻挡造成的阴影效应和运动造成的多普勒频移也可导致接收信号极不稳定，接收场强的瞬间变化往往可达十倍以上，所以移动设备收发机电路中的功率放大器的放大倍数应能随不同情况而变化，使到达基站的信号大小基本稳定，如果信号功率放大器的放大倍数不能随不同情况做出适当变化，可能导致手机无发射功率、发射功率低、收发机关机等故障。而如果发射功率过高，移动设备会产生更多热量，从而导致待机时间变短等不确定因素。所以，功率放大器的控制在移动设备的正常运行中显得十分重要。

图1为现有技术中移动设备的功率放大器控制电路的示意图。基带处理器110指示收发机101将特定功率的信号传送到功率放大器102，经功率放大器102放大后的信号再经由耦合器103调整到适当的功率等级，并由天线104发送。从耦合器103输出的信号还通过检波管/ADC105转换成数字信号并反馈回基带处理器110。基带处理器110根据从检波管/ADC105处反馈的信号来判断当前天线发送的信号功率是否合适，并根据判断的结果来指示收发机101对其发送的信号功率做出相应的调整，从而实现功率控制。现有技术中的耦合器103和检波管/ADC105构成硬件功率检测电路120。

上述现有技术中，功率放大器控制电路中的元件自身敏感度有限，不能保证根据条件变化而对功率放大器做出适当的调节。在天线驻波比变差时，例如，当用户手持该移动设备，或用户头部靠近该移动设备时，都会使功率放大器的负载变化，从而影响功率放大器的增益，即负载牵引导致功率放大器增益发生剧烈变化。在这种情况下，由于耦合器性能变化不大，天线的驻波变化对于硬件功率检测电路的影响甚微，可以忽略，从而使得控制电路不能敏锐地对功率做出适当控制。导致功率放大器控制的效果不够理想。

另外，图1中的耦合器103、检波管/ADC105构成的硬件功率检测电路120较为复杂，元件较多，成本较高，在移动设备的电路板中也要占据较大的位置。当前，移动设备正向价格越来越低，质量体积越来越轻薄的趋势发展，上述缺点势必成为移动设备设计时所面对的越来越突出的问题。

所以，本领域需要一种新的移动设备功率放大器控制装置，其能够在功率放大器受负载牵引时提供更敏感的功率控制，并且硬件成本低，占用电路板空间小。

实用新型内容

本实用新型提供种新的移动设备功率放大器控制装置，其能够解决上述现有技术存在的问题。

一方面，本实用新型涉及一种移动设备的功率控制装置，该功率控制装置包括温度检测模块，用于检测所述移动设备的功率放大器的表面温度。该功率控制装置还包括功率控制模块，与温度检测模块相耦合，用于根据所述温度检测模块检测到的表面温度，使所述功率放大器的功率得到相应的补偿。

另一方面，本实用新型涉及一种通过温度检测实现功率控制的移动设备，该移动设备包括功率放大器。该移动设备还包括温度检测模块，与功率放大器相耦合，用于检测功率放大器的表面温度。该移动设备还包括功率控制模块，与温度检测模块相耦合，用于根据温度检测模块检测到的表面温度，使功率放大器的功率得到相应的补偿。

根据本实用新型的设计，由于没有使用传统的硬件功率检测电路，使得电路板的空间得到节省，同时也降低了硬件成本。由于温度检测电路中的测温电路不受负载牵引的影响，所以本实用新型能够在功率放大器受负载牵引时提供更敏感的功率控制。

附图说明

图1为现有技术中移动设备的功率放大器控制电路的示意图。

图2示出了根据本实用新型一个实施例所述的移动设备的示意性框图。

图3示出了根据本实用新型一个实施例的移动设备功率放大器控制装置对发射功率进行控制的流程图。

图4是根据本实用新型一个实施例的测温电路示意图。

图5是根据本实用新型一个实施例进行功率控制的移动设备输出功率效果图。

具体实施方式

在输出功率不同时，同一功率放大器释放的热能不同。经大量实验得出以下结论：在环境温度不变时，功率放大器的表面温度与其输出功率以及发射信号的信道有关。即特定信道，特定的输出功率，以及特定的环境温度下，功率放大器的表面温度是唯一的。信道、输出功率以及环境温度这三个因素中任何一个因素发生变化，则功率放大器的表面温度也会随之发生变化。基于这一原理，本实用新型根据大量实验数据，提出一种通过温度测量来增减功率放大器的输出功率的移动设备功率放大器控制装置。增减功率放大器的输出功率通常称为功率放大器的功率补偿。在下文中将通过温度测量来增减功率放大器的输出功率的方法称为功率放大器的温度补偿，将本实用新型经实验方式获得的数据所组成的，用于温度补偿的表格称为温度补偿表。

本实用新型的下述实施例描述根据温度检测模块采集的功率放大器的温度，由功率控制模块调用最大功率补偿表来实现移动设备最大功率控制的装置。本实用新型的控制装置以及根据本实用新型的移动设备都不包括硬件功率检测电路，所述硬件功率检测电路是为检测功率放大器的当前功率值而设计的硬件电路。

图2示出了根据本实用新型一个实施例所述的移动设备的示意性框图。如图2所示，基带处理器220指示收发机201发送特定功率的信号，信号经功率放大器202放大，并由天线204发射。在本实施例中温度检测模块为测温电路206。测温电路206与功率放大器202相耦合，并将与功率放大器202的表面温度相关的数字信号ADC值反馈给基带处理器220。该ADC值是一个数字信号。将与功率放大器202的表面温度相关的模拟信号进行模数转换，即获得该ADC值。在本实施例中功率控制模块由基带处理器220实现。基带处理器220中还包括存储器222，存储器222中存储有温度补偿表221。该温度补偿表221中列出了最大功率应提高或降低的值，也可以列出最大功率在当前状态下应该达到的值。关于温度补偿表的详细描述请参照以下关于表一和表二的描述。基带处理器220根据从测温电路206反馈的信号调用温度补偿表221中相应值，并指示收发机201调整其发射功率，从而达到功率控制。可以看出根据本实用新型的移动设备不需要现有技术中的硬件功率检测电路就能实现功率控制。

在下文中，将参照表一和表二中的温度补偿表来描述本实用新型的功率控制装置。为便于说明，本实用新型的下述实施方式以CDMA手机在开环功控状态下最大输出功率时的功率补偿为例进行说明，但是，本实用新型并不局限于这一特定实施方式，本实用新型的方法也可应用于WCDMA、GSM等其它移动设备；本实用新型也不局限于开环功控状态，在手机闭环功控状态下，移动设备仍可以在基站的指示下根据本实用新型所述的热稳定状态下的温度补偿原理进行功率控制；此外，本实用新型也不局限于最大输出功率下的功率补偿，使用本实用新型的构思，可以在任何指定功率下进行功率控制。

表一和表二示出了根据本实用新型一个实施例的温度补偿表。该温度补偿表是在CDMA移动设备开环功控状态下以最大功率输出的功率补偿表。CDMA移动设备在开环功控状态时，反向链路上收发机的输出功率是由移动设备自己进行控制的。由于环境温度、信道变化等因素的影响，移动设备要保持以最大功率输出，就需要进行功率控制。本实施例的表一和表二都是二维表，表一和表二中的第一列为信道序号，第一行为环境温度值。表一中的数值是经实验获得的值，这些值为与功率放大器的表面温度相关的数值，即功率放大器表面温度的ADC值，表二中的数值为收发机的功率增减值，即功率补偿值。本实用新型不局限于此，表二也可以列出收发机功率应该达到的值，即补偿后应达到的值。表一和表二的数据都是经大量实验获得的数据。

表一

首先参照表一，表一中的每一个数值都是经实验获得的在其对应的信道和环境温度条件下，当达到热稳定之后所得出的功率放大器表面温度ADC 值。通过实验发现，功率放大器的表面温度会受到功率放大器的输出功率、环境温度以及当前信道这三个因素的影响。当环境温度恒定，信道固定时，功率放大器的表面温度在热稳定时的值与功率放大器的输出功率存在一一对应的关系，根据这个关系，通过实验可以得出功率放大器的表面温度和其输出功率补偿值的对应关系。CDMA移动设备开环功控状态下的最大输出功率为大于23dBm，小于30dBm，本实施例中选择24dBm。表一是功率放大器热稳定后的表面温度与环境温度和当前信道两个因素的对应值。通过实验将这两个因素固定时，功率放大器热稳定后的表面温度的ADC值列入表一。从而，表一中列出了通过实验测量得出的，环境温度从零下30度到零上70度在各个信道下的功率放大器ADC值。例如，从表一中可以看到，环境温度为25度，当前信道为1时，移动设备在开环功控状态下，功率放大器在热稳定后的ADC值为1121。

表二

再来参照表二，表二中的每一个数值都是在其对应的信道和环境温度条件下，为保证以开环最大功率24dBm输出，收发机需要补偿的功率值。如上所述，经实验证明，功率放大器的输出功率会影响到功率放大器的表面温度。仍以环境温度为25度，当前信道序号为1为例，此时收发机要达到开环最大输出功率24dBm，则需要补偿的功率值为2.2672dBm，即，此时应该使收发机的功率增加2.2672dBm。如上所述，特定环境温度和特定信道条件下，功率放大器的输出功率与功率放大器的表面温度存在对应关系，所以，表二中的每一个数值都与表一中相应ADC值相对应。由于表一和表二中相同位置的数值是在相同条件下经实验获得的数据，所以表一和表二中相同位置的数据是一一对应的，即2.2672dBm。这一功率补偿值与表一中的ADC值1121相对应。从而，仅通过获得ADC值，不需要其他参数，即可得出功率补偿值。在本实施例中，从表一和表二中可以看出，由于同一环境温度下，信道不同时，所测得的ADC值有时差别不大，甚至信道不同时会有相同的ADC值，例如，在环境温度为70度时，多个信道条件下的ADC值都是318，但是在不同信道的功率补偿值却存在一定差异，所以，在获得ADC值的情况下，想要准确的获得功率补偿值，仍需要知道当前信道序号这一参数。在移动设备中，当前信道序号可由基带处理器220获得。将表一和表二组成的温度补偿表221存储在基带处理器220的存储器222中，这样在基带处理器220获得功率放大器温度ADC值以及当前的信道序号时，通过在温度补偿表221中查找相应的功率补偿值，并由基带处理器220指示收发机201对功率做出相应的调整，就可以达到功率控制的效果。下面参照图4详细描述本实用新型功率放大器控制装置的这一控制过程。

图3示出了根据本实用新型一个实施例的移动设备功率放大器控制装置对发射功率进行控制的流程图。首先，在步骤301，由测温电路206获得与功率放大器202的当前温度相关的ADC值。然后，在步骤302，测温电路206将这一ADC值发送到基带处理器220。在步骤303中，基带处理器220获取当前的信道序号。继续进入步骤304，基带处理器220根据获得的ADC值以及当前信道序号，查找温度补偿表221中相应的功率补偿数据。在步骤305中，基带处理器220指示收发机201做出相应的功率补偿。经过功率补偿之后，功率放大器202的输出功率发生变化，此时其表面温度也随之发生变化，从而，与其表面温度相关的ADC值也发生变化，功率补偿过程再次回到步骤301，再次获得当前条件下的ADC值，并对功率做出新的补偿，直到最后移动设备以稳定的最大输出功率输出，不再做出新的功率补偿为止。

例如，由于环境温度的变化，或者是信道的调整，当测温电路206将测得的功率放大器表面温度ADC值1112发送给基带处理器220时，基带处理器220确定当前的信道为991，并根据当前信道序号以及ADC值确定出收发机201需要补偿功率为2.4742dBm，从而指示收发机201将功率增加2.4742dBm。由于输出功率的变化，功率放大器202的表面温度也发生变化，此时测温电路206再次获得的ADC值为2741，则基带处理器220从温度补偿表221中查找得出当前的功率补偿值为-0.9484，并指示收发机201将输出功率下调0.9484。以此类推，直到收发机201的输出功率为最大输出功率，此时测得的ADC值所对应的功率补偿值为0，由于不再进行调整，从而功率放大器202的输出功率不变，则ADC值也不再变化，则功率补偿过程结束。

图4是根据本实用新型一个实施例的温度检测模块示意图。图4的实施例中，温度检测模块为由两个电阻组成的测温电路，本领域的技术人员也可以使用其他方式实现温度检测功能。图4中，R1为热敏电阻，将其设置在功率放大器202附近，用于感测功率放大器202的温度。R1的一端接地，另一端与R2相接，并将测得的温度值传送给基带处理器220。R2的另一端接高电位，R2为偏置电阻，用于调整整个测温电路的线性度，当测温电路的线性度调整较好时，可以根据插值的方法计算出温度补偿表中没有列出的环境温度状态或者没有写出的ADC值状态下，功率放大器应该补偿的功率值，这是本领域的常规做法，在此不再累述。本领域技术人员可以根据需要设置多个偏置电阻或者去掉该偏置电阻。本实施例中，计算了环境温度为零下30度到零上70度的功率补偿工作区，在本实施例中，R1设置为10千欧，为了保证在整个温度范围内，得出的实验数据具有线性特性，将R2设置为7.87千欧。本领域技术人员在具体实施方式中，可以采用不同的阻值和不同类型的电阻连接方式。

图5是根据本实用新型一个实施例进行功率控制的移动设备输出功率效果图。图中横轴为信道序号，纵轴为移动设备输出功率值，不同的线表示不同温度下得出的实验数据。从图中可以看出，所有的实验结果都在24dBm附近，可以看出，本实用新型的移动设备功率放大器控制装置的功率补偿效果极佳。

使用本实用新型所述的功率补偿装置，由于并不使用检波管和耦合器，而是仅仅使用测温电路，从而使移动设备射频前端的电路板空间大大减小，硬件成本也大大降低。本实用新型所使用温度检测模块在进行功率补偿时，考虑到不同信道对功率值的影响，所以功率补偿的效果更加理想。此外，在受到负载牵引时，例如，用户手持移动设备，或者移动设备靠近用户头部时，功率放大器的负载发生变化，会导致功率放大器效率下降，则功率放大器会产生更多热量，此时根据本实用新型，调用温度补偿表，会得到更大的功率补偿值，最终移动设备仍能以最大功率输出，从而克服了现有技术中的功率放大器控制敏感度低的缺陷。

Claims

1.一种移动设备的功率控制装置，其特征是，包括：

温度检测模块，用于检测所述移动设备的功率放大器的表面温度；以及

功率控制模块，与所述温度检测模块相耦合，用于根据所述温度检测模块检测到的表面温度，使所述功率放大器的功率得到相应的补偿。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征是，还包括：

存储器，与所述功率控制模块相耦合，用于存储所述功率放大器的温度补偿表，所述功率控制模块根据所述温度补偿表以及所述温度检测模块检测到的表面温度对所述移动设备做出功率补偿。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征是，其中所述温度检测模块使用热敏电阻检测所述功率放大器的表面温度。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征是，其中所述温度检测模块还包括偏置电阻，所述偏置电阻与所述热敏电阻相耦合，用于调整所述温度检测模块在所述温度范围的线性度。

5.一种通过温度检测实现功率控制的移动设备，其特征是，包括：

功率放大器；

温度检测模块，与所述功率放大器相耦合，用于检测所述功率放大器的表面温度；以及

功率控制模块，与所述温度检测模块相耦合用于根据所述温度检测模块检测到的表面温度，使所述功率放大器的功率得到相应的补偿。

6.根据权利要求5所述的移动设备，其特征是，其中所述移动设备不包括用于测量所述功率放大器的功率的硬件功率检测电路。