CN106301234B - 一种多尔蒂功放的控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多尔蒂功放的控制方法和装置，其中方法包括：获取多尔蒂功放的输出状态，所述多尔蒂功放包括载波功放和峰值功放；根据所述多尔蒂功放的输出状态，调节所述载波功放的栅极电压，以使所述载波功放在所述多尔蒂功放的输出功率从饱和状态下降到所述多尔蒂功放回退量对应功率过程中，从B类工作状态切换到AB类工作状态。本发明根据多尔蒂功放的输出状态，调节载波功放的栅极电压，以改变载波功放的工作状态，提高了多尔蒂功放的效率，且可以保证多尔蒂功放的线性度。

Description

一种多尔蒂功放的控制方法和装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，涉及一种多尔蒂功放的控制方法和装置。

背景技术

效率和线性度是通信***最重要的两项指标。效率直接影响通信***的运行成本，线性度决定了通信质量。多尔蒂功率放大器(即多尔蒂功放)与数字预失真(DigitalPre-Distortion，DPD)结合是现代无线通信常用技术。

多尔蒂功放采用有源负载调制技术，整个功放可以由两路并联的功放电路构成，如图1所示。射频信号在进入多尔蒂功放后，被功分器1分为两路，一路射频信号依次经过第一微带线2、第一输入匹配网络3、载波功放4、第一输出匹配网络5和λ/4微带线6，另一路射频信号依次经过第二微带线7、第二输入匹配网络8、峰值功放9、第二输出匹配网络10和高阻变换线11，两路功放电路并联后，通过功率合成微带线12输出射频信号。其中，多尔蒂功放的载波功放与峰值功放根据输入信号的大小自动进行有源负载牵引，从而实现两路功放管负载的变化，提高多尔蒂功放在功率回退时的效率。现有技术中多尔蒂功放的载波功放的负载调制原理图如图2所示。当多尔蒂功放的输出功率达到饱和时，载波功放的负载线为负载线a，载波功放工作于最大功率状态；当多尔蒂功放的输出功率下降后，峰值功放的电流下降，对载波功放实现有源负载牵引，载波功放的负载不断提高；当多尔蒂功放的输出功率下降到回退功率时，载波功放的负载线如负载线b所示，载波功放工作于高效率状态。

但是，为了保证多尔蒂功放具有良好的线性度，在载波功放的负载线由负载线a变化到负载线b的过程中，现有技术中的载波功放要一直工作于AB类，载波功放的静态工作点一直位于图2中的Q点，使得载波功放电路热功耗较大，直接导致了多尔蒂功放的效率下降。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种多尔蒂功放的控制方法和装置，以提高多尔蒂功放的效率，且可以保证多尔蒂功放的线性度。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种多尔蒂功放的控制方法，包括：

获取多尔蒂功放的输出状态，所述多尔蒂功放包括载波功放和峰值功放；

根据所述多尔蒂功放的输出状态，调节所述载波功放的栅极电压，以使所述载波功放在所述多尔蒂功放的输出功率从饱和状态下降到所述多尔蒂功放回退量对应功率过程中，从B类工作状态切换到AB类工作状态。

进一步地，所述获取多尔蒂功放的输出状态，包括：

检测多尔蒂功放的输入信号功率；

根据所述输入信号功率和所述多尔蒂功放的增益，计算出与所述输入信号功率对应的多尔蒂功放的输出状态。

进一步地，所述检测多尔蒂功放的输入信号功率，包括：

通过检波器检测输入信号经耦合器的耦合端输出的第一信号功率；

根据所述第一信号功率及所述耦合器的耦合度，通过数字信号处理电路确定所述输入信号功率；

相应的，在计算出与输入信号功率对应的多尔蒂功放的输出状态之后，还包括：

根据所述多尔蒂功放的输出状态，通过所述数字信号处理电路产生电压调控指令；

相应的，根据所述多尔蒂功放的输出状态，调节所述载波功放的栅极电压，包括：

根据所述电压调控指令，通过栅极电压调节电路输出调控电压至所述载波功放的栅极。

进一步地，在所述输入信号经所述耦合器的输出端输出的第二信号传输至所述多尔蒂功放之前，对所述第二信号进行延时处理，以使所述载波功放的栅极电压的调节与所述载波功放的信号放大工作同步进行。

进一步地，所述根据所述多尔蒂功放的输出状态，调节所述载波功放的栅极电压，包括：

当所述多尔蒂功放工作于饱和状态时，调节所述载波功放的栅极电压至所述载波功放的开启电压，以使所述载波功放工作于B类工作状态；

当所述多尔蒂功放的输出功率低于饱和功率且不低于多尔蒂功放回退量对应功率时，调节所述载波功放的栅极电压，以使所述载波功放的漏极电流随着所述多尔蒂功放的输出功率的下降而增大，且所述载波功放工作于AB类工作状态。

进一步地，还包括：

当所述多尔蒂功放的输出功率低于所述回退量对应功率时，保持所述载波功放的栅极电压在所述回退量对应功率时所述载波功放的栅极电压。

另一方面，本发明实施例提供了一种多尔蒂功放的控制装置，包括：

多尔蒂功放输出状态获取模块，用于获取多尔蒂功放的输出状态，所述多尔蒂功放包括载波功放和峰值功放；

栅极电压调节模块，用于根据所述多尔蒂功放的输出状态，调节所述载波功放的栅极电压，以使所述载波功放在所述多尔蒂功放的输出功率从饱和状态下降到所述多尔蒂功放回退量对应功率的过程中，从B类工作状态切换到AB类工作状态。

进一步地，所述多尔蒂功放输出状态获取模块包括检波器和数字信号处理电路，所述栅极电压调节模块包括栅极电压调节电路；

所述检波器用于检测多尔蒂功放的输入信号经耦合器的耦合端输出的第一信号功率；

所述数字信号处理电路用于根据所述第一信号功率及所述耦合器的耦合度，确定所述输入信号功率；根据所述输入信号功率和所述多尔蒂功放的增益，计算出与输入信号功率对应的多尔蒂功放的输出状态；根据所述多尔蒂功放的输出状态，产生电压调控指令；

相应的，所述栅极电压调节电路用于根据所述电压调控指令，输出调控电压至所述载波功放的栅极。

进一步地，还包括延时电路，用于在所述输入信号经所述耦合器的输出端输出的第二信号传输至所述多尔蒂功放之前，对所述第二信号进行延时处理，以使所述载波功放的栅极电压的调节与所述载波功放的信号放大工作同步进行。

进一步地，所述栅极电压调节电路具体用于：

当所述多尔蒂功放工作于饱和状态时，调节所述载波功放的栅极电压至所述载波功放的开启电压，以使所述载波功放工作于B类工作状态；

当所述多尔蒂功放的输出功率低于饱和功率且不低于多尔蒂功放回退量对应功率时，调节所述载波功放的栅极电压，以使所述载波功放的漏极电流随着所述多尔蒂功放的输出功率的下降而增大，且所述载波功放工作于AB类工作状态。

进一步地，所述栅极电压调节电路还用于：

当所述多尔蒂功放的输出功率低于所述回退量对应功率时，保持所述载波功放的栅极电压在所述回退量对应功率时所述载波功放的栅极电压。

本发明的有益效果是：本发明提供的多尔蒂功放的控制方法和装置，根据多尔蒂功放的输出状态，调节载波功放的栅极电压，使得载波功放在多尔蒂功放的输出功率从饱和状态下降到回退功率的过程中，从B类工作状态切换到AB类工作状态，在整个工作过程中，使得载波功放的静态工作点的电流低于现有技术中载波功放的静态工作点电流，从而减少了载波功放电路的热功耗，提高了多尔蒂功放的效率，同时又可以保证多尔蒂功放的线性度。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其他特征和优点，附图中：

图1是现有多尔蒂功放的电路示意图；

图2是现有多尔蒂功放的载波功放负载调制原理图；

图3是本发明实施例一提供的多尔蒂功放及其控制装置的电路示意图；

图4是本发明实施例一提供的多尔蒂功放的控制方法的流程示意图；

图5是本发明实施例一提供的多尔蒂功放的载波功放负载调制原理图；

图6是本发明实施例二提供的多尔蒂功放的控制装置的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

本发明提供的多尔蒂功放可以是两路平衡多尔蒂功放、两路非平衡多尔蒂功放、多路多尔蒂功放或多阶多尔蒂功放。本实施例以两路多尔蒂功放为例进行说明。

图3是本发明实施例一提供的多尔蒂功放及其控制装置的电路示意图。如图3所示，射频信号经耦合器16被分为两路，一路从耦合器16的输出端输出，经延时电路进入多尔蒂功放，另一路经耦合器16的耦合端输出，依次经检波器13、数字信号处理电路14和栅极电压调节电路，输出调控电压至载波功放4的栅极；另外，进入多尔蒂功放后的射频信号被功分器1分为两路，一路射频信号依次经过第一微带线2、第一输入匹配网络3、载波功放4、第一输出匹配网络5和λ/4微带线6，另一路射频信号依次经过第二微带线7、第二输入匹配网络8、峰值功放9、第二输出匹配网络10和高阻变换线11，两路功放电路并联后，通过功率合成微带线12输出射频信号。

图4是本发明实施例一提供的多尔蒂功放的控制方法的流程示意图。该方法适用于通过调节多尔蒂功放中的载波功放的栅极电压，来高效且高质量地放大射频信号的情况，该方法可以由多尔蒂功放的控制装置来执行。如图4所示，该方法包括：

步骤101、获取多尔蒂功放的输出状态。

其中，多尔蒂功放的输出状态可包括多尔蒂功放的输出功率。本实施例可通过多尔蒂功放输出端的反馈信号获得多尔蒂功放的输出功率，也可以根据输入信号确定多尔蒂功放的输出功率，优选的，根据输入信号确定多尔蒂功放的输出功率，由此，可以在对输入信号进行放大前，控制多尔蒂功放的工作状态。

示例性的，本步骤可包括：

A、检测多尔蒂功放的输入信号功率。

具体的，参见图3，多尔蒂功放的输入信号(射频信号)经耦合器16的耦合端输出第一信号到检波器13，检波器13检测第一信号功率，并将检测到的第一信号功率传输给数字信号处理电路14；数字信号处理电路14根据第一信号功率以及耦合器16的耦合度确定输入信号功率。

B、根据多尔蒂功放输入信号功率及多尔蒂功放的增益，计算出与输入信号功率对应的多尔蒂功放的输出状态，确定检测到的输入信号功率对应的多尔蒂功放的输出状态。

在数字信号处理电路14中预先设置多尔蒂功放的增益，在数字信号处理电路计算出输入信号功率后，结合多尔蒂功放的增益，确定检测到的输入信号功率对应的多尔蒂功放的输出状态。

示例性的，数字信号处理电路14接收检波器13传输的第一信号功率，根据第一信号功率，分析出输入信号功率；再根据多尔蒂功放的增益，计算出与输入信号功率对应的多尔蒂功放的输出状态；之后，根据多尔蒂功放的输出状态，产生电压调控指令，并将电压调控指令传输给栅极电压调节电路15，以指示栅极电压调节电路15对载波功放4的栅极电压进行相应的调节。

步骤102、根据多尔蒂功放的输出状态，调节载波功放的栅极电压，以使载波功放在多尔蒂功放的输出功率从饱和状态下降到多尔蒂功放回退量对应功率的过程中，从B类工作状态切换到AB类工作状态。

基于步骤101，根据多尔蒂功放的输出状态，调节载波功放的栅极电压可包括：根据电压调控指令，输出调控电压至载波功放的栅极。

具体的，当多尔蒂功放工作于饱和状态时，栅极电压调节电路15接收到相应的电压调控指令，根据电压调控指令输出调控电压至载波功放4的栅极，调节载波功放4的栅极电压为载波功放4的开启电压Vgs1，以使载波功放4工作于B类工作状态。此时，载波功放4的负载线如图5的负载线c所示，载波功放4的静态工作点为Q1，静态电流Ids1为0。

当多尔蒂功放的输出功率低于饱和功率且不低于回退量对应功率时，栅极电压调节电路15接收到相应的电压调控指令。根据电压调控指令输出调控电压至载波功放4的栅极，调节载波功放4的栅极电压，以使载波功放4的漏极电流随着多尔蒂功放的输出功率的下降而增大，且载波功放4工作于AB类工作状态。其中，多尔蒂功放的输出功率从饱和状态下降到回退功率的过程中，载波功放4的负载线从负载线c逐渐变成负载线d，其静态工作点从Q1逐渐上升到Q2，漏极电压保持不变，漏极电流不断提高，改善了多尔蒂功放的线性度。在载波功放的输出功率下降到回退功率时，载波功放4的负载线如图5的负载线d所示，载波功放4的静态工作点为Q2，栅极电压为Vgs2，静态电流为Ids2。

上述方案中，通过调节载波功放的栅极电压，控制漏极电流的大小来改变载波功放的工作状态。例如，当漏极电流为0时，载波功放工作于B类工作状态，当漏极电流大于0且为小于最大漏极电流的一半的一个电流值，载波功放工作于AB类工作状态。

进一步的，当多尔蒂功放的输出功率低于回退量对应功率时，此时，峰值功放9停止工作，栅极电压调节电路15保持载波功放的栅极电压在回退量对应功率时载波功放的栅极电压。此时，载波功放4的负载线仍为图5的负载线d。

进一步的，参考图3，在耦合器16和功分器1之间还可设置延时电路17。由此，在输入信号经耦合器16的输出端输出的第二信号传输至多尔蒂功放之前，对第二信号进行延时处理，以使对载波功放的栅极电压的调节与载波功放的信号放大工作同步进行。

本发明实施例一提供的多尔蒂功放的控制方法，根据多尔蒂功放的输入功率，计算多尔蒂功放的输出状态，调节载波功放的栅极电压，使得载波功放在多尔蒂功放的输出功率从饱和状态下降到回退量对应的功率过程中，从B类工作状态切换到AB类工作状态，在整个工作过程中，使得载波功放的静态电流低于现有技术中载波功放的静态电流，从而减少了载波功放电路的热功耗，提高了多尔蒂功放的效率，同时又可以保证多尔蒂功放的线性度。

实施例二

图6是本发明实施例二提供的多尔蒂功放的控制装置的结构框图。如图6所示，该装置包括多尔蒂功放输出状态获取模块20、多尔蒂和栅极电压调节模块30。

其中，多尔蒂多尔蒂功放输出状态检测模块20，用于检测多尔蒂功放的输出状态，多尔蒂功放包括载波功放和峰值功放多尔蒂多尔蒂；

栅极电压调节模块30，用于根据多尔蒂功放的输出状态，调节载波功放的栅极电压，以使载波功放在多尔蒂功放的输出功率从饱和状态下降到回退量对应功率的过程中，从B类工作状态切换到AB类工作状态。

进一步的，参考图3，多尔蒂功放输出状态获取模块20可包括检波器13和数字信号处理电路14，栅极电压调节模块30包括栅极电压调节电路15；

其中，检波器13用于检测多尔蒂功放的输入信号经耦合器16的耦合端输出的第一信号功率；

数字信号处理电路14用于根据第一信号功率及耦合器16的耦合度，确定输入信号功率；根据输入信号功率和多尔蒂功放的增益，计算出与输入信号功率对应的多尔蒂功放的输出状态；根据多尔蒂功放的输出状态，产生电压调控指令。

相应的，栅极电压调节电路15用于根据电压调控指令，输出调控电压至载波功放4的栅极。

进一步的，参考图3，本实施例的控制装置还包括延时电路17，用于在输入信号经耦合器16的输出端输出的第二信号传输至多尔蒂功放之前，对第二信号进行延时处理，以使载波功放4的栅极电压的调节与载波功放4信号放大工作同步进行。

优选的，上述栅极电压调节电路15具体用于：

当多尔蒂功放工作于饱和状态时，调节载波功放的栅极电压至载波功放的开启电压，以使载波功放工作于B类工作状态；

当多尔蒂功放的输出功率低于饱和功率且不低于回退量对应功率时，调节载波功放的栅极电压，以使载波功放的漏极电流随着多尔蒂功放的输出功率的下降而增大，且载波功放工作于AB类工作状态。

进一步的，上述栅极电压调节电路15还用于：

当多尔蒂功放的输出功率低于回退量对应功率时，保持载波功放的栅极电压在多尔蒂功放回退量对应功率时的载波功放的栅极电压。

进一步的，本实施例中的多尔蒂功放可以为两路平衡多尔蒂功放或两路非平衡多尔蒂功放或多路多尔蒂功放或多阶多尔蒂功放。

本实施例提供的多尔蒂功放的控制装置，与本发明实施例一所提供的多尔蒂功放的控制方法属于同一发明构思，可执行本发明实施例一所提供的多尔蒂功放的控制方法，具备相应的功能和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例一提供的多尔蒂功放的控制方法。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种多尔蒂功放的控制方法，其特征在于，包括：

获取多尔蒂功放的输出状态，所述多尔蒂功放包括载波功放和峰值功放；

根据所述多尔蒂功放的输出状态，调节所述载波功放的栅极电压，以使所述载波功放在所述多尔蒂功放的输出功率从饱和状态下降到所述多尔蒂功放回退量对应功率过程中，从B类工作状态切换到AB类工作状态；

所述根据所述多尔蒂功放的输出状态，调节所述载波功放的栅极电压，包括：

当所述多尔蒂功放工作于饱和状态时，栅极电压调节电路接收到相应的电压调控指令，根据电压调控指令输出调控电压至所述载波功放的栅极，调节所述载波功放的栅极电压为所述载波功放的开启电压，以使所述载波功放工作于B类工作状态；

当所述多尔蒂功放的输出功率低于饱和功率且不低于多尔蒂功放回退量对应功率时，栅极电压调节电路接收到相应的电压调控指令，根据电压调控指令输出调控电压至所述载波功放的栅极，调节所述载波功放的栅极电压，以使所述载波功放的漏极电流随着所述多尔蒂功放的输出功率的下降而增大，且所述载波功放工作于AB类工作状态；

当多尔蒂功放的输出功率低于回退量对应功率时，栅极电压调节电路保持所述载波功放的栅极电压在回退量对应功率时载波功放的栅极电压。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取多尔蒂功放的输出状态，包括：

检测多尔蒂功放的输入信号功率；

根据所述输入信号功率和所述多尔蒂功放的增益，计算出与所述输入信号功率对应的多尔蒂功放的输出状态。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述检测多尔蒂功放的输入信号功率，包括：

通过检波器检测输入信号经耦合器的耦合端输出的第一信号功率；

根据所述第一信号功率及所述耦合器的耦合度，通过数字信号处理电路确定所述输入信号功率；

相应的，在计算出与输入信号功率对应的多尔蒂功放的输出状态之后，还包括：

根据所述多尔蒂功放的输出状态，通过所述数字信号处理电路产生电压调控指令；

相应的，根据所述多尔蒂功放的输出状态，调节所述载波功放的栅极电压，包括：

根据所述电压调控指令，通过栅极电压调节电路输出调控电压至所述载波功放的栅极。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述输入信号经所述耦合器的输出端输出的第二信号传输至所述多尔蒂功放之前，对所述第二信号进行延时处理，以使所述载波功放的栅极电压的调节与所述载波功放的信号放大工作同步进行。

5.一种多尔蒂功放的控制装置，其特征在于，包括：

多尔蒂功放输出状态获取模块，用于获取多尔蒂功放的输出状态，所述多尔蒂功放包括载波功放和峰值功放；

栅极电压调节模块，用于根据所述多尔蒂功放的输出状态，调节所述载波功放的栅极电压，以使所述载波功放在所述多尔蒂功放的输出功率从饱和状态下降到所述多尔蒂功放回退量对应功率的过程中，从B类工作状态切换到AB类工作状态；

所述栅极电压调节模块包括栅极电压调节电路，所述栅极电压调节电路具体用于：

当所述多尔蒂功放工作于饱和状态时，调节所述载波功放的栅极电压至所述载波功放的开启电压，以使所述载波功放工作于B类工作状态；

当所述多尔蒂功放的输出功率低于饱和功率且不低于回退量对应功率时，调节所述载波功放的栅极电压，以使所述载波功放的漏极电流随着所述多尔蒂功放的输出功率的下降而增大，且所述载波功放工作于AB类工作状态；

当所述多尔蒂功放的输出功率低于回退量对应功率时，保持所述载波功放的栅极电压在多尔蒂功放回退量对应功率时的载波功放的栅极电压。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述多尔蒂功放输出状态获取模块包括检波器和数字信号处理电路，所述栅极电压调节模块包括栅极电压调节电路；

所述检波器用于检测多尔蒂功放的输入信号经耦合器的耦合端输出的第一信号功率；

所述数字信号处理电路用于根据所述第一信号功率及所述耦合器的耦合度，确定所述输入信号功率；根据所述输入信号功率和所述多尔蒂功放的增益，计算出与输入信号功率对应的多尔蒂功放的输出状态；根据所述多尔蒂功放的输出状态，产生电压调控指令；

相应的，所述栅极电压调节电路用于根据所述电压调控指令，输出调控电压至所述载波功放的栅极。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括延时电路，用于在所述输入信号经所述耦合器的输出端输出的第二信号传输至所述多尔蒂功放之前，对所述第二信号进行延时处理，以使所述载波功放的栅极电压的调节与所述载波功放的信号放大工作同步进行。

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