CN101603992B - 功率放大器输出功率对照表的建立方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种功率放大器输出功率对照表的建立方法，首先对输入电压值设定激发点(TP)；接着借由点对点测量方式，得到输入电压值为0到激发点(TP)的测量数据；并对输入电压值设定切换点(SP)，其值小于该激发点(TP)；随后利用输入电压值为切换点(SP)到激发点(TP)的测量数据建立局部特性曲线；然后利用该局部特性曲线得到输入电压值切换点(SP)到最大数字输入电压值(MP)的计算数据；最后借由部分该测量数据及该计算数据即可得到该完整特性。在本发明中，该曲线可为直线，因此可以更精确地建立功率放大器在大功率时的输出功率对照表。

Description

功率放大器输出功率对照表的建立方法

技术领域

本发明有关于一种功率放大器输出功率对照表的建立方法。

背景技术

移动电话中的功率放大器(Power Amplifier)主要的功能是将发射信号放大，让远方基站能接收到手机的输出信号。全球移动通信***/通用分组无线业务(GSM/GPRS)手机与基站最远的距离可远达35公里，功率放大器最大输出功率要求一般为30～35dBm。为了保证***的容量及互通作业性，GSM***规格对手机发射功率的精密度、平坦度、及发射频谱纯度有严格的规定，这些要求主要规范于欧洲电信标准协会(ETSI)GSM 11.10系列规格中。

ETSI GSM 11.10规格要求，移动电话发射信号功率对时间的上升和下降不能过于陡峭，必须是一个缓升和缓降的过程。每个时隙(Time Slot)的发射功率-时间关系曲线，必须在一定的上下限中，否则发射频谱将对其他使用者产生干扰或者漏失信号。在测试设备(如移动电话)的输出功率规范时，必须先对设备做校正(Calibration)的动作。在众多的校正参数中影响“切换瞬时的输出功率频谱”的为功率放大器的数字输入电压值(DAC Value)对输出功率(Output Power)关系。

参见图1，为典型的功率放大器的数字输入电压值(DAC Value)及输出功率(Output Power)的特性曲线示意图，其大致为一个单调递增的函数图形。由于每一个功率放大器的特性曲线随着工艺条件而有所不同，因此需要对每一个功率放大器进行特性曲线的校正测试(Calibration Test)，以建立特性曲线对照表(Characteristics Lookup Table)供后续精确操作控制。

公知对于功率放大器特性曲线的测量方式有下列两种：

1、描点法或称为点对点测量法(Point by Point Measurement)

此方法是将功率放大器的特性做点对点的描绘，即对其可测量范围的输入电压以固定间隔做多点的测试，以测量出相应的输出功率。依据厂商建议的规格，在实际纪录输入电压与输出功率的关系时会先决定激发点(TP，TriggerPoint)的输入电压值，此输入电压值一般会低于输出功率极限，以避免影响其它测量参数。例如以GSM***而言，功率等级4(Power Class 4)的设备，最大额定输出功率(Maximal Rated Output Power)为33dBm。在以激发点的输入电压值测量后，接下来便以固定间隔产生输入电压值，再量得对应的输出功率。此方法的优点为可在可测量范围内精确地记录输入电压与输出功率的关系；缺点是由于激发点的输入电压值的设定有其限制，无法直接设定为最高值，因此无法由此量得功率放大器可输出的最大功率的特性曲线，也即可测量范围由激发点TP所限制。若此当激发点对应的输出功率低于最大额定输出功率(例如激发点对应的功率值为32.5dBm，而设备的额定最大额定输出功率为33dBm)，在两者之间的数字输入电压值与输出功率的关系便为未知区域，将导致使用此功率放大器的移动电话的切换瞬时输出功率频谱(ORFS-due toSwitching Transients)无法符合规范。

2、曲线拟合法(Curve Fitting)

此方法在功率放大器的可测量范围内取数个测量点，并依据测量结果匹配预定曲线的参数。例如曲线是直线时，参数可为斜率及原点；曲线是二次函数时，参数可为对应的三个系数。再者，参见美国专利早期公开20070069813，其使用5参数的多项式(Polynomial)来建立模型。该曲线拟合法的优点为计算速度较快，且可以用外插(Extrapolation)推估功率放大器在可测量范围外的数据；缺点是因为要对函数做拟合，若无法得到能适合功率放大器整体特性的函数，则部分区间会有较大误差，尤其是接近最大额定输出功率处。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种功率放大器输出功率对照表的建立方法，以建立功率放大器输入电压值对输出功率的完整特性。

为达上述目的，本发明提供一种功率放大器输出功率对照表的建立方法，首先对输入电压值设定激发点(TP)；接着借由点对点测量方式，得到输入电压值为0到激发点(TP)的测量数据；并对输入电压值设定切换点(SP)，其值小于该激发点(TP)；随后利用输入电压值为切换点(SP)到激发点(TP)的测量数据建立局部特性曲线；然后利用该局部特性曲线得到输入电压切换点(SP)到最大数字输入电压值(MP)的计算数据；最后借由部分该测量数据及该计算数据即可得到该完整特性。在本发明中，该曲线可为直线，因此可以更精确地建立功率放大器在大功率时的输出功率对照表。

本发明针对其中一个测试项目，即切换瞬时的输出功率频谱，利用在切换点及激发点之间的模型，提出新型的产线校正方法，以改善由于功率放大器本身工艺误差，造成设备操作在输出功率极限时可能发生不符合第三代合作伙伴计划(3GPP)规范的情形，并建立功率放大器输入电压值对输出功率的完整特性。

附图说明

图1为典型的功率放大器的数字输入电压值(DAC Value)及输出功率(Output Power)的特性曲线示意图；

图2A为说明本发明功率放大器的数字输入电压值及输出功率的特性曲线示意图；

图2B为说明本发明功率放大器的数字输入电压值及输出功率的特性曲线示意图；

图3为本发明功率放大器输出功率对照表的建立方法的流程图；

图4A为利用公知方法建立对照表的功率放大器在应用于移动电话时的切换瞬时输出功率频谱图；

图4B分别为依据本发明方法建立对照表的功率放大器在应用于移动电话时的切换瞬时输出功率频谱图。

附图标记说明

步骤S100、S102、S104、S106、S108

具体实施方式

首先请参阅图2A及图2B，为说明本发明功率放大器的数字输入电压值及输出功率的特性曲线示意图。依据本发明的方法，将功率放大器的整个动态范围(Dynamic Range)，也即图中所示的数字输入电压值(DAC Value)0-16000的范围切割成两个区间。该两个区间(第一个区间及第二区间)由一个切换点(SP，Switch Point)界定(详见后述)，在第一区间的功率放大器特性测量由点对点法方式所测量，以精确得知功率放大器在这段区间的输出输入特性。在第二区间的前段部分，也即在输入由切换点(SP)到激发点(TP)的部分由点对点法的数据进行曲线拟合以得到局部特性曲线(Local Characteristic Curve)。接着利用该局部特性曲线外插出剩余动态范围，也即激发点(TP)到最大数字输入电压值MP，Maximum Point)之间的特性。由于局部特性曲线与激发点(TP)到最大数字输入电压值(MP)之间的未知特性曲线部分位置较为接近，因此可以由局部特性曲线做出较为精准的外插，而改变公知曲线拟合法需对整个可测量范围建立曲线模型的测量方式。

再参见图2A及图2B，由于公知点对点法仅能得到可测量范围(输入电压值由0至激发点(TP)的范围)的数据，因此使用此功率放大器的移动电话若在可测量范围外的动态范围(输入电压值由激发点(TP)到最大数字输入电压值(MP)之间的范围)操作，就会有切换瞬时输出功率频谱(ORFS-due toSwitching Transients)无法符合规范的问题。公知的曲线拟合法对整个可测量范围(输入电压值由0至激发点(TP)的范围)建立整体特性曲线(GlobalCharacteristic Curve)，由于该整体特性曲线需要兼顾功率较小的部分，无法精确推估可测量范围外的动态范围(输入电压值由激发点(TP)到最大数字输入电压值(MP)之间的范围)。因此使用曲线拟合法制作的功率放大器对照表，仍会使移动电话在操作功率接近极限值时，有切换瞬时输出功率频谱(ORFS-due to Switching Transients)无法符合规范的问题。

依据本发明的功率放大器输出功率对照表的建立方法，先依据功率放大器生产厂商的建议规格先选定激发点(TP)(例如为数字输入电压值14500)。接着选定切换点(SP)，切换点(SP)的选取可依所使用的功率放大器其在激发点对应的输出功率的统计值的下限再减去修正量(Offset)，以确保是一个足够低的值(称为切换功率)，再由测量结果决定切换点SP。由于每一个功率放大器的特性曲线随着工艺条件而有所不同，在使用相同的激发点(TP)(DAC＝14500)时，会有不同的输出功率(如32.5dBm、32.7dBm、32.8dBm等)，因此可先对数个同一批功率放大器在激发点(TP)驱动求得输出功率的统计值下限(例如32.5dBm)，并减去预定的修正量(例如0.5dBm)，此时可选择切换点(SP)为对应输出为32dBm(切换功率)时的数字输入电压值(例如为数字输入电压值11800)。借由利用切换点(SP)到激发点(TP)的点对点法测量数据建立局部特性曲线，即可较精确地外插出可测量范围外的动态范围(输入电压值由激发点(TP)到最大数字输入电压值(MP)之间的范围)数据。

参见图3，为本发明功率放大器输出功率对照表的建立方法的流程图。首先执行步骤S100：可经由功率放大器制造商的建议而设定激发点(TP)，并由点对点测量法得到输入电压值0到激发点(TP)(可测量范围)的数据。随后执行步骤S102：依据切换功率(激发点对应的输出功率的统计值的下限再减去修正量的结果)及之前点对点测量数据，设定比激发点(TP)小的切换点(SP)，再执行步骤S104：由切换点(SP)到激发点(TP)的点对点测量数据建立局部特性曲线。随后执行步骤S106：由该局部特性曲线计算切换点(SP)到最大数字输入电压值(MP)之间的数据，最后执行步骤S108：由0到切换点(SP)的测量数据及切换点(SP)到最大数字输入电压值(MP)之间的计算数据，得到整体的输入电压与输出功率关系，以建立功率放大器对照表。在上述的步骤S104中，由于功率放大器在较大功率操作时，其特性较为接近线性，因此可以线性回归(Linear Regression)方式建立特性曲线。

在上述说明的功率放大器输出功率对照表的建立方法中，由于实际应用上(例如移动电话)，在储存对照表时是以固定的功率步阶(Power Step)做参考列，而输入电压值(DAC)是对应列；因此以功率作为切换点依据才能够有固定的切换条件。举例而言，对于下列两种具有不同特性的放大器01及放大器02而言，使用功率作为依据才有固定的参考条件。

   放大器01           放大器02

功率      DAC      功率      DAC

28        12000    28        11821

29        12500    29        12458

30        13000    30        13065

31        13500    31        13499

32        14000    32        14089

33        14500    33        14512

34        15000    34        15007

35        15500    35        15205

图4A及图4B分别为利用公知方法建立对照表和依据本发明方法建立对照表的功率放大器，在应用于移动电话时的切换瞬时输出的功率频谱(ORFS-dueto Switching Transients)。图4A所示的切换瞬时输出功率频谱由于在大功率的特性无法建立，因此有较大的旁带(Side Band)，不符合规范。图4B所示的切换瞬时输出功率频谱由于所使用的功率放大器可精确建立在大功率的特性，因此其旁带较小，可符合规范。

以上所述仅为本发明的较佳具体实施例，非以此局限本发明的专利范围，故只要运用本发明内容所作的等效变化，均同理都包含于本发明的范围内。

Claims (6)

1.一种功率放大器输出功率对照表的建立方法，建立功率放大器输入电压值对输出功率的完整特性，其特征在于，该方法包含以下步骤：

(a)对输入电压值设定激发点；

(b)借由点对点测量方式，得到输入电压值为0到激发点的测量数据；

(c)对输入电压值设定切换点，其值小于该激发点；

(d)利用步骤(b)中输入电压值为切换点到激发点的测量数据建立局部特性曲线；及

(e)利用该局部特性曲线得到切换点到最大数字输入电压值的计算数据；

借由该输入电压值为0至切换点的测量数据及该计算数据即可得到该完整特性。

2.如权利要求1所述的功率放大器输出功率对照表的建立方法，其特征在于，所述切换点为由功率放大器在激发点对应的输出功率的统计值的下限再减去修正量的功率，及参考步骤(b)测量结果中对应前述获得的功率差值的数字输入电压值而确定。

3.如权利要求2所述的功率放大器输出功率对照表的建立方法，其特征在于，所述修正量为0.5dBm。

4.如权利要求1所述的功率放大器输出功率对照表的建立方法，其特征在于，所述步骤(d)的局部特性曲线为直线。

5.如权利要求4所述的功率放大器输出功率对照表的建立方法，其特征在于，所述步骤(d)由线性回归方式进行。

6.如权利要求1所述的功率放大器输出功率对照表的建立方法，其特征在于，最大数字输入电压值为16000，激发点为14500。

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