[实用新型]基于移动通信系统的高效率功率放大器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于移动通信系统的高效率功率放大器。

背景技术

射频功率放大器广泛应用于各种无线通信发射设备中，随着现代移动通信服务的快速增长，特别是近年来，随着3G网络的大规模建设运营，为了降低CAPER(设备投资)和OPEX(运营成本)，功率放大器效率的提高越来越成为设备供应商和运营商关注的焦点。功率放大器设计的核心问题是线性化和高效率，因此，新一代功率放大器线性化技术数字预失真(DPD)技术得到了极大的发展。而增强效率的技术发展相对比较滞后，可以提高功率放大器效率的技术常见的有：Doherty技术、包络跟踪(Envelope tracking)、包络消除再生技术(Envelope elimination restoration )、自适应偏置技术(adaptive bias )、峰值减小技术(Crest factor reduction)等。更高的效率不仅能够为运营商节省电费，还能节省电源等配套设施的投资，而且由于生产工艺的简化，降低了整机运行散热的要求，进一步提高设备稳定性，使网络性能更好。

作为决定功率放大器工作状态的决定性因素，功率管的栅极电压是一个可控制参数，同时，它也对功率放大器的效率起着举足轻重的作用。目前常见的栅极电压控制技术主要有以下两种技术方案。

第一种栅极电压控制技术方案：在功率放大器最大输出功率处，调整栅极电压，使功率放大器效率达到最大，并固定该栅极电压值。在这种技术中，固定的栅极电压值只是保证了功率放大器在最大输出功率处效率最高，但是当功率放大器输出功率减小时，效率会很快降低。而在移动通信系统的实际工作中，系统将根据用户的实际需求自适应的调节发射信号的功率，因此功率放大器大部分时间工作在低输出功率处，这就导致了功率放大器在低输出功率时，实际的功率效率低下，产生不必要的能源的浪费。

第二种栅极电压控制技术方案：如图2所示的原理图中，功率放大器的栅极电压控制电路采用模拟电路搭建，使功率放大器中放大管的栅极电压值随着输入功率变化而变化，从而提高功率放大器低输出功率处效率。这种方法中，采用和输入功率有关的栅极电压控制电路，虽然提高了功率放大器在低输出功率时效率，但是由于采用纯硬件的栅极电压控制电路，会导致功率放大器中末级功放管增益发生很大的波动，不能够增益补偿，而为了使增益波动满足系统指标，就必须牺牲功率放大器效率，因此效率提高有限。另外，由于一般功率放大器都是由几级功放管组成，而对效率起决定作用的是末级功放管，把输入功率作为栅极电压控制电路的参考量，在实际使用中不够精确，影响到效率提高指标。

实用新型内容

本实用新型是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种基于移动通信系统的高效率功率放大器，以提高移动通信系统中信号发射机功率放大器的整体效率。

本实用新型为解决技术问题采用以下技术方案。

基于移动通信系统的高效率功率放大器，其结构特点是，包括级联的至少两级功放管、耦合电路、功率检测电路和控制器；所述功放管的一侧接入输入信号，所述功放管的另一侧输出信号；所述功放管和功率检测电路均与所述控制器相连接；所述耦合电路与所述功率检测电路相连接。

本实用新型的基于移动通信系统的高效率功率放大器的结构特点也在于：

所述控制器与所述功放管中的每一个之间串接有一个控制接口电路。

所述的基于移动通信系统的高效率功率放大器还包括一个增益补偿电路；所述功放管包括首级功放管和末级功放管；所述增益补偿电路与所述功放管的首级功放管相连接，所述输入信号经过增益补偿电路后输入至所述功放管的首级功放管；所述增益补偿电路与所述控制器相连接。

所述控制器包括控制芯片、A/D变换器和D/A变换器；所述功率检测电路通过所述A/D变换器与所述控制芯片相连接；所述D/A变换器包括第一D/A变换器、第二D/A变换器和第三D/A变换器；所述控制接口电路包括第一控制接口电路和第二控制接口电路；所述控制芯片通过第一D/A变换器与所述增益补偿电路相连接；所述控制芯片通过第二D/A变换器与所述第一控制接口电路相连接，所述第一控制接口电路与所述首级功放管相连接；所述控制芯片通过第三D/A变换器与所述第二控制接口电路相连接，所述第二控制接口电路与所述末级功放管相连接。

所述控制芯片为单片机、DSP、FPGA和ARM中任意一种。

所述级联的至少两级功放管的级数可根据实际应用需要为任意多个。

与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：