專利名稱：實現(xiàn)寬帶微功率線性功放的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及實現(xiàn)功率放大的方法及設(shè)備，尤其涉及應(yīng)用于第三代移動通信直放站中的寬帶微功率放大器及實現(xiàn)功率放大的方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代移動通信技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代移動通信系統(tǒng)也發(fā)展出第三代移動通信息通。由于第三代移動通信系統(tǒng)的其峰均比遠高于第二代移動通信系統(tǒng)，因此導致對射頻功率放大器的線性度要求越來越高，為滿足線性需要許多中繼功率放大設(shè)備大多為回退法功率放大器。
在一般的功率回退功放的調(diào)試中，大多是把每一級的線性度調(diào)到最佳，同時兼容線性和帶內(nèi)平坦度，然后將各級系統(tǒng)級聯(lián)從而獲得理想的指標，這樣會導致工作的效率很低而且系統(tǒng)的工作頻率帶寬較窄。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)采用回退法實現(xiàn)功率放大的方法和設(shè)備效率低和系統(tǒng)工作頻率帶寬較窄的缺陷，有必要提供設(shè)備效率高及系統(tǒng)工作頻率帶寬較寬的寬帶微功率線性功放的實現(xiàn)方發(fā)及設(shè)備。
為解決上述技術(shù)問題，提供一種實現(xiàn)寬帶微功率放大的裝置，其包括射頻功率放大部件以及控制和通信部件，該射頻功率放大部件包括依序連接的一可變增益放大器、一多級功率驅(qū)動器、一輸出放大器和一環(huán)行器，該控制和通信部件包括微處理器、正向功率檢測器、反向功率檢測器，以及由此組成的一個自動電平控制電路，其中，該正向功率檢測器用于檢測采樣到的由該輸出放大器輸出的功率信號；該反向功率檢測器用于檢測由該環(huán)行器輸出的功率信號，該微處理器根據(jù)該正向功率檢測器和反向檢測器的檢測結(jié)果，提供一路或多路信號給該多級功率驅(qū)動器，以調(diào)節(jié)該實現(xiàn)寬帶微功率放大的裝置的偏置。
為解決上述技術(shù)問題，還提供一種實現(xiàn)寬帶功率放大的方法，其包括以下步驟提供射頻功率放大部件，其包括依序連接的一可變增益放大器、一多級功率驅(qū)動器、一輸出放大器和一環(huán)行器；采樣并檢測該輸出放大器的輸出功率信號；采樣并檢測該環(huán)行器的輸出功率信號；根據(jù)上述功率信號的檢測結(jié)果產(chǎn)生并提供一路或多路調(diào)節(jié)信號給該多級功率驅(qū)動器，以調(diào)節(jié)該射頻功率放大部件輸出功率的偏置。
和現(xiàn)有技術(shù)相比，上述實現(xiàn)寬帶微功率放大的裝置及方法在輸出端對輸出電平采樣檢測并轉(zhuǎn)化成為控制信號通過微處理器完成監(jiān)測及功率和增益的控制。采用多級互補調(diào)節(jié)的辦法，犧牲末級功放的部分頻率響應(yīng)特性來獲得很高的線性以及較寬的工作帶寬，通過驅(qū)動級的調(diào)整來改變各點的頻率特性，以達到改善整個系統(tǒng)的頻率響應(yīng)的目的，從而具有較高的工作效率。


圖1是本發(fā)明實施方式所提供的寬帶微功率放大裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明第一實施方式的寬帶微功率放大裝置的電路框圖；圖3是本發(fā)明第二實施方式的寬帶微功率放大裝置的電路框圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式做進一步詳細說明。
請參閱圖1，為本發(fā)明實施方式提供的一種應(yīng)用于第三代移動通信系統(tǒng)直放站中的寬帶微功率放大裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。該寬帶微功率放大裝置包括兩路射頻輸入口RFin1及RFin2、一路射頻輸出口RFout，以及電源接口+9V及GND、通信接口485A及485B、ISP編程接口等接口。
請參閱圖2，為本發(fā)明第一實施方式的寬帶微功率放大裝置的電路框圖。該寬帶微功率放大裝置包括射頻功率放大部件以及控制和通信部件。該射頻功率放大部件包括依序連接的一耦合器110、一可變增益放大器111、一數(shù)控衰減器112、一多級功率驅(qū)動器113、一隔離器114、一輸出放大器115和一環(huán)行器116。該控制和通信部件包括溫度檢測器120、微處理器122、第一定向耦合器124和第二定向耦合器125、正向功率檢測器123和反向功率檢測器127，以及由此組成的一個自動電平控制電路121。另外，該第二定向耦合器125與負載126相連。
其中，該第一定向耦合器124設(shè)置在該輸出放大器115與該環(huán)形器116之間，用于定向采樣輸出放大器115的輸出功率信號，該正向功率檢測器123與該第一定向耦合器124相連，用于檢測由該第一定向耦合器124采樣到的功率信號；該第二定向耦合器125連接至該環(huán)行器116，用于定向采樣該環(huán)行器116的輸出功率信號，該反向功率檢測器127與該第二定向耦合器125相連，用于檢測由該第二定向耦合器125采樣到的功率信號，該微處理器122根據(jù)該正向功率檢測器123和反向檢測器的檢測結(jié)果127，提供一路或多路信號給該多級功率驅(qū)動器113，以調(diào)節(jié)該實現(xiàn)寬帶微功率放大的裝置的偏置。
本實施方式中，該耦合器110可以采用3dB的耦合器。該可變增益放大器111可以采用一個增益為14dB，衰減范圍為29dB的放大器，由它進行射頻第一級放大并和其它電路組成用于自動電平控制(ALC)電路。該數(shù)控衰減器112用于對射頻鏈路進行增益控制，由微處理器、非門與它協(xié)同實現(xiàn)。該多級驅(qū)動器113是一個3級放大的射頻放大器。該輸出放大器115接收輸入信號并生成一定輸出功率的放大器，是一個4級放大的射頻放大器。
本實施方式中，該微處理器122用于檢測到耦合到的多級功率放大器，檢測輸入的溫度檢測器的量值，并提供一路或多路控制信號，用于調(diào)節(jié)功率放大器的偏置。該第一定向耦合器124和第二定向耦合器125用于定向取樣一個信號功率電平用于信號檢測。該正向功率檢測器123和反向功率檢測器127根據(jù)所耦合的部份輸入功率信號，并提供表示檢測信號的經(jīng)檢測信號，用于檢波功率信號并輸出相應(yīng)的輸入檢測功率值電壓。該自動電平控制器121用于檢測輸出功率的變化并生成一個具有控制射頻電路增益的電路單元，其由正向功率定向耦合器、功率檢波器、低通濾波器、比較電路和壓控衰減器組成。該溫度檢測器120用于檢測溫度變化并輸出一個表征溫度的量值。
另外，本實施方式中，該寬帶微功率放大裝置還進一步包括由硬件溫度補償網(wǎng)絡(luò)128與軟件溫度補償執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)129構(gòu)成的溫度補償電路，該微處理器122該溫度檢測器120的量測結(jié)果來調(diào)節(jié)該軟件溫度補償執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)129來協(xié)同控制該數(shù)控衰減器112的工作溫度，并經(jīng)由該硬件溫度補償網(wǎng)絡(luò)128來協(xié)同控制該多級驅(qū)動器113及該輸出放大器115的工作溫度。
如上所述，本實施方式中，該寬帶微功率放大裝置采用4級放大電路，在輸出端對輸出電平采樣檢測并轉(zhuǎn)化成為控制信號通過微處理器122完成監(jiān)測及功率和增益的控制。采用多級互補調(diào)節(jié)的辦法，犧牲末級功放的部分頻率響應(yīng)特性來獲得很高的線性以及較寬的工作帶寬，通過驅(qū)動級的調(diào)整來改變各點的頻率特性，以達到改善整個系統(tǒng)的頻率響應(yīng)的目的。
另外，由于采用溫度檢測電路120，可以檢測該寬帶微功率放大裝置工作的環(huán)境溫度。并進而提供硬件溫度補償網(wǎng)絡(luò)128與軟件溫度補償執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)129來協(xié)同控制數(shù)控衰減器112、多級驅(qū)動器113以及輸出放大器115在不同溫度下的工作狀態(tài)，可以使得該寬帶微功率放大裝置可以適應(yīng)由于半導體的溫度特性產(chǎn)生的增益變化問題。在一些實施方式中，該寬帶微功率放大放大裝置可以適應(yīng)的環(huán)境溫度范圍為-25℃至55℃。
對應(yīng)于第一實施方式之寬帶微功率放大裝置，本發(fā)明提供一種實現(xiàn)寬帶微功率放大的方法，其包括以下步驟提供射頻功率放大部件，其包括依序連接的一可變增益放大器、一多級功率驅(qū)動器、一輸出放大器和一環(huán)行器；采樣并檢測該輸出放大器的輸出功率信號；采樣并檢測該環(huán)行器的輸出功率信號；根據(jù)上述功率信號的檢測結(jié)果產(chǎn)生并提供一路或多路調(diào)節(jié)信號給該多級功率驅(qū)動器，以調(diào)節(jié)該射頻功率放大部件輸出功率的偏置。
另外，上述實現(xiàn)寬帶微功率放大的方法還可以包括如下步驟檢測該射頻功率放大部件工作的環(huán)境溫度；根據(jù)溫度檢測的結(jié)果，提供溫度補償，以適應(yīng)由于半導體的溫度特性產(chǎn)生的增益變化問題。
與上述寬帶微功率放大裝置相似，該實現(xiàn)寬帶微功率放大的方法在輸出端對輸出電平采樣檢測并轉(zhuǎn)化成為控制信號通過微處理器完成監(jiān)測及功率和增益的控制。采用多級互補調(diào)節(jié)的辦法，犧牲末級功放的部分頻率響應(yīng)特性來獲得很高的線性以及較寬的工作帶寬，通過驅(qū)動級的調(diào)整來改變各點的頻率特性，以達到改善整個系統(tǒng)的頻率響應(yīng)的目的。同時根據(jù)溫度檢測結(jié)果，在不同溫度下通過調(diào)整功放管的偏置來調(diào)節(jié)功放在不同溫度下的頻帶響應(yīng)。另外，由于采用溫度檢測并提供溫度補償電路，可以使得該寬帶微功率放大裝置可以適應(yīng)由于半導體的溫度特性產(chǎn)生的增益變化問題。
請參閱圖3，為本發(fā)明第二實施方式的寬帶微功率放大裝置的電路框圖。該寬帶微功率放大裝置包括射頻功率放大部件以及控制和通信部件。該射頻功率放大部件包括依序連接的一耦合器210、一可變增益放大器211、一數(shù)控衰減器212、一多級功率驅(qū)動器213、一隔離器214、一輸出放大器215和一環(huán)行器216。該控制和通信部件包括微處理器222、第一定向耦合器224和第二定向耦合器225、正向功率檢測器223和反向功率檢測器227，以及由此組成的一個自動電平控制電路221。另外，該第二定向耦合器225與負載226相連。
其中，該第一定向耦合器224設(shè)置在該輸出放大器215與該環(huán)形器216之間，用于定向采樣輸出放大器215的輸出功率信號，該正向功率檢測器223與該第一定向耦合器224相連，用于檢測由該第一定向耦合器224采樣到的功率信號；該第二定向耦合器225連接至該環(huán)行器216，用于定向采樣該環(huán)行器216的輸出功率信號，該反向功率檢測器227與該第二定向耦合器225相連，用于檢測由該第二定向耦合器225采樣到的功率信號，該微處理器222根據(jù)該正向功率檢測器223和反向檢測器的檢測結(jié)果227，提供一路或多路信號給該多級功率驅(qū)動器213，以調(diào)節(jié)該實現(xiàn)寬帶微功率放大的裝置的偏置。
本實施方式中，該耦合器210可以采用3dB的耦合器。該可變增益放大器211可以采用一個增益為14dB，衰減范圍為29dB的放大器，由它進行射頻第一級放大并和其它電路組成用于自動電平控制(ALC)電路。該數(shù)控衰減器212用于對射頻鏈路進行增益控制，由微處理器、非門與它協(xié)同實現(xiàn)。該多級驅(qū)動器213是一個3級放大的射頻放大器。該輸出放大器215接收輸入信號并生成一定輸出功率的放大器，是一個4級放大的射頻放大器。
本實施方式中，該微處理器222用于檢測到耦合到的多級功率放大器，檢測輸入的溫度檢測器的量值，并提供一路或多路控制信號，用于調(diào)節(jié)功率放大器的偏置。該第一定向耦合器224和第二定向耦合器225用于定向取樣一個信號功率電平用于信號檢測。該正向功率檢測器223和反向功率檢測器227根據(jù)所耦合的部份輸入功率信號，并提供表示檢測信號的經(jīng)檢測信號，用于檢波功率信號并輸出相應(yīng)的輸入檢測功率值電壓。該自動電平控制器221用于檢測輸出功率的變化并生成一個具有控制射頻電路增益的電路單元，其由正向功率定向耦合器、功率檢波器、低通濾波器、比較電路和壓控衰減器組成。
另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化。這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種實現(xiàn)寬帶微功率放大的裝置，其包括射頻功率放大部件以及控制和通信部件，該射頻功率放大部件包括依序連接的一可變增益放大器、一多級功率驅(qū)動器、一輸出放大器和一環(huán)行器，該控制和通信部件包括微處理器、正向功率檢測器、反向功率檢測器，以及由此組成的一個自動電平控制電路，其中，該正向功率檢測器用于檢測采樣到的由該輸出放大器輸出的功率信號；該反向功率檢測器用于檢測由該環(huán)行器輸出的功率信號，該微處理器根據(jù)該正向功率檢測器和反向檢測器的檢測結(jié)果，提供一路或多路信號給該多級功率驅(qū)動器，以調(diào)節(jié)該實現(xiàn)寬帶微功率放大的裝置的偏置。
2.如權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)寬帶微功率放大的裝置，其特征在于，該實現(xiàn)寬帶微功率放大的裝置進一步包括一個溫度檢測電路，用于檢測環(huán)境溫度的變化，并將檢測結(jié)果傳輸給該微處理器。
3.如權(quán)利要求2所述的實現(xiàn)寬帶微功率放大的裝置，其特征在于，該實現(xiàn)寬帶微功率放大的裝置進一步包括溫度補償電路，以適應(yīng)由于半導體的溫度特性產(chǎn)生的增益變化問題。
4.如權(quán)利要求3所述的的實現(xiàn)寬帶微功率放大的裝置，其特征在于，該實現(xiàn)寬帶微功率放大的裝置適應(yīng)的溫度范圍為-25℃至55℃。
5.如權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)寬帶微功率放大的裝置，其特征在于，該實現(xiàn)寬帶微功率放大的裝置進一步包括第一定向耦合器，其設(shè)置在該輸出放大器與該環(huán)形器之間，用于定向采樣輸出放大器的輸出功率信號，并將采樣到的功率信號傳輸給正向功率檢測器。
6.如權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)寬帶微功率放大的裝置，其特征在于，該實現(xiàn)寬帶微功率放大的裝置進一步包括第二定向耦合器，其連接至該環(huán)行器，用于定向采樣該環(huán)行器的輸出功率信號，并將采樣到的功率信號傳輸給反向功率檢測器。
7.一種實現(xiàn)寬帶功率放大的方法，其包括以下步驟提供射頻功率放大部件，其包括依序連接的一可變增益放大器、一多級功率驅(qū)動器、一輸出放大器和一環(huán)行器；采樣并檢測該輸出放大器的輸出功率信號；采樣并檢測該環(huán)行器的輸出功率信號；根據(jù)上述功率信號的檢測結(jié)果產(chǎn)生并提供一路或多路調(diào)節(jié)信號給該多級功率驅(qū)動器，以調(diào)節(jié)該射頻功率放大部件輸出功率的偏置。
8.如權(quán)利要求7所述的實現(xiàn)寬帶功率放大的方法，其特征在于，該方法進一步包括如下步驟檢測該射頻功率放大部件工作的環(huán)境溫度。
9.如權(quán)利要求8所述的實現(xiàn)寬帶功率放大的方法，其特征在于，該方法進一步包括如下步驟根據(jù)溫度檢測的結(jié)果，提供溫度補償，以適應(yīng)由于半導體的溫度特性產(chǎn)生的增益變化問題。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種實現(xiàn)寬帶微功率放大的裝置，其包括射頻功率放大部件以及控制和通信部件，該控制和通信部件包括微處理器、正向功率檢測器、反向功率檢測器，以及由此組成的一個自動電平控制電路，其中，該正向功率檢測器用于檢測采樣到的由該輸出放大器輸出的功率信號；該反向功率檢測器用于檢測由該環(huán)行器輸出的功率信號，該微處理器根據(jù)該正向功率檢測器和反向檢測器的檢測結(jié)果，提供一路或多路信號給該多級功率驅(qū)動器，以調(diào)節(jié)該實現(xiàn)寬帶微功率放大的裝置的偏置。本發(fā)明提供的實現(xiàn)寬帶微功率放大的裝置具有較寬的功率頻率帶寬和很高的線性。本發(fā)明還提供一種實現(xiàn)寬帶微功率放大的方法。
文檔編號H03F1/32GK101051816SQ20061006320
公開日2007年10月10日 申請日期2006年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月18日
發(fā)明者李勇軍, 楊磊, 曾祥堅, 盧毅, 宋茹 申請人:深圳國人通信有限公司