專利名稱：控制不同峰均比信號和不同時隙信號功率穩(wěn)定度的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動通信技術(shù)領(lǐng)域中的一種控制不同峰均比信號和不同時隙信號功率穩(wěn)定度的裝置。
背景技術(shù)：
GSM調(diào)制信號每載含8個全速率時隙信號，移動臺信號功率的發(fā)射不是連續(xù)的，僅在規(guī)定的時隙內(nèi)發(fā)射脈沖序列；一個突發(fā)脈沖序列就是一串已調(diào)制的載頻數(shù)據(jù)流，發(fā)生在一個時隙內(nèi)，一個時隙持續(xù)時間為(576+12/13)us。一個全時隙信號含8個連續(xù)的單時隙信號，一個全時隙信號的持續(xù)時間大約為4. 6ms (577us*8)。在實際應(yīng)用中，不一定每載頻GSM調(diào)制信號都是用全時隙的信號，有的時候只用 單時隙，有的時候用半時隙(4個時隙)，在使用中所用GSM信號從單時隙到全時隙不等。相 同大小的單時隙信號和全時隙信號峰值功率的大小是一樣的，但是均值功率的大小卻相差8-9dB，在實際應(yīng)用中要求單時隙信號和多時隙信號的輸出功率是等同大小的(峰值功率大小相等)。采用模擬環(huán)路實現(xiàn)功率放大器輸出功率的控制時，只能實現(xiàn)對信號均值功率的控制，這樣就會造成只有單時隙信號時輸出功率控制比全時隙信號大8-9dB的現(xiàn)象出現(xiàn)，不能滿足實際的應(yīng)用要求。采用數(shù)字環(huán)路可以實現(xiàn)對時隙信號輸出功率的控制，但是數(shù)控衰減器是有步進的，目前業(yè)內(nèi)通用步進為0. 5dB，采用此數(shù)控衰減器來實現(xiàn)輸出功率控制時就會出現(xiàn)實際輸出功率比控制功率至少大于0. 5dB的現(xiàn)象出現(xiàn)。而隨著通訊技術(shù)的發(fā)展，基站和直放站要求的輸出功率越來越大，這也要求相應(yīng)的功率放大器的輸出功率越來越大。在大功率的功率放大器中，均值輸出功率達到標稱滿功率時，均值輸出功率每增加0. 5dB,放大器的線性指標惡化就會比較快，這樣就會影響通信質(zhì)量，且當均值輸出功率較大時增加0. 5dB的功率輸出，設(shè)備功耗會增加較多，造成設(shè)備線性指標差溫度高等問題的出現(xiàn)，因此現(xiàn)在移動通信基站和直放站功放設(shè)計中對功放輸出穩(wěn)定性的要求越來越高。但是由于器件在不同溫度的環(huán)境下性能和精度會有所改變，這樣就影響了功率放大器在不同溫度下的輸出穩(wěn)定性，因此不管是基站還是直放站內(nèi)，必須采取有用的措施，提高功率放大器的輸出穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種控制不同峰均比信號和不同時隙信號功率穩(wěn)定度的裝置，提高了功率放大器在不同溫度下控制不同峰均比信號和不同時隙信號的功率穩(wěn)定度，實現(xiàn)了功率放大器穩(wěn)定輸出不同信號不同功率等級的功率，實現(xiàn)了對功率放大器輸出功率的控制。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題控制不同峰均比信號和不同時隙信號功率穩(wěn)定度的裝置，其不同之處在于其包括用于實現(xiàn)對均值功率進行控制的模擬環(huán)路、用于實現(xiàn)對時隙信號功率進行控制的數(shù)字環(huán)路、用于實現(xiàn)溫度檢測功能的溫度傳感器，所述模擬環(huán)路由壓控衰減器、功率放大器、耦合器、功率檢測器、電壓比較器、單片機組成；所述數(shù)字環(huán)路由數(shù)控衰減器、功率放大器、耦合器、功率檢測器、單片機組成；射頻信號從信號輸入口進入到壓控衰減器，壓控衰減器根據(jù)電壓比較器提供的電壓對射頻信號進行衰減幅度控制，經(jīng)過壓控衰減器的射頻信號輸出到數(shù)控衰減器；數(shù)控衰減器根據(jù)單片機提供的衰減量對射頻信號進行衰減幅度控制，經(jīng)過數(shù)控衰減器的射頻信號輸出到功率放大器；功率放大器對射頻信號進行放大，放大后的大功率射頻信號主要由信號輸出口輸出；耦合器從功率放大器的出口耦合部分射頻信號給功率檢測器；功率檢測器將射頻信號轉(zhuǎn)換成模擬直流電壓信號，此直流電壓信號提供給電壓比較器和單片機；電壓比較器的比較電壓分別來自功率檢測器和單片機，并根據(jù)兩路電壓的實時情況進行比較，同時將經(jīng)過比較后的電壓輸出到壓控衰減器，同時控制壓控衰減器衰減的幅度值，從而實現(xiàn)對功率放大器輸出功率的控制；在高低溫不同溫度的環(huán)境中，溫度傳感器將檢測到功率放大器的實時溫度提供給單片機，單片機根據(jù)檢測溫度對電壓比較器的電壓進行調(diào)整，使功率放大器在不同溫度環(huán)境中輸出功率保持穩(wěn)定；單片機將來自功率檢測器的時變電壓進行取最大值處理，將得到的輸出功率值與單片機中ALC (Automatic Level Control，自動電平控制)功率設(shè)置值進行比較得到數(shù)控衰減器的衰減量，單片機將此數(shù)控衰減器的衰減值發(fā)給數(shù)控衰減器，數(shù)控 衰減器根據(jù)單片機提供的衰減量對射頻信號進行衰減幅度控制，從而實現(xiàn)對功率放大器輸出功率的控制；在高低溫不同溫度的環(huán)境中，溫度檢測器將檢測到功率放大器的實時溫度提供給單片機，單片機根據(jù)檢測溫度對功率檢測值進行溫補調(diào)整，使功率放大器在不同溫度下檢測到的輸出功率與實際輸出功率相同，使功率放大器在不同溫度環(huán)境中輸出功率保持穩(wěn)定。具體的，所述單片機將來自功率檢測器的時變電壓進行取最大值處理，一次取最大值的時間大于4. 6mso本發(fā)明總體原理為采用壓控衰減器，功率放大器，耦合器，功率檢測器，單片機，電壓比較器搭建模擬閉環(huán)功率控制系統(tǒng)；采用數(shù)控衰減器，功率放大器，耦合器，功率檢測器，單片機搭建數(shù)字閉環(huán)功率控制系統(tǒng)；先進行模擬環(huán)路ALC控制，然后進行數(shù)字環(huán)路ALC控制；模擬環(huán)路實現(xiàn)對均值功率的控制，數(shù)字環(huán)路實現(xiàn)對時隙信號功率的控制。采用溫度檢測器，單片機實現(xiàn)監(jiān)控功率放大器的工作狀態(tài)；通過控制程序?qū)崿F(xiàn)自動輸出功率檢測、溫度自動查詢，功率溫補電壓值調(diào)用等自動化控制提高功率放大器的輸出功率穩(wěn)定度。對比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果如下
1)、實現(xiàn)不同峰均比信號和不同時隙信號功率的穩(wěn)定控制；
2)、提高了功率放大器在不同溫度下的功率穩(wěn)定度；
3)、實現(xiàn)了功率放大器穩(wěn)定輸出不同功率等級的功率；
4)、可根據(jù)實際需求，簡單實現(xiàn)對功率放大器輸出功率的控制；
5)、可操作性強。


圖I為本發(fā)明實施例閉環(huán)功率控制系統(tǒng)連接 圖中
10—壓控衰減器； 20—數(shù)控衰減器； 30—功率放大器；
40—稱合器；50—功率檢測器； 60 —電壓比較器；70—單片機；80—溫度傳感器；
A一信號輸入口； B—信號輸出口。
具體實施例方式下面通過具體實施方式
結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。為了提高功率放大器在不同溫度環(huán)境下、不同調(diào)制信號、不同時隙信號、不同峰均比信號、不同載波信號的功率穩(wěn)定度，使功率放大器在不同溫度環(huán)境中采用不同調(diào)制信號、不同時隙信號、不同峰均比信號、不同載波信號時功率穩(wěn)定度偏差小于0. 5dB，本發(fā)明采用模擬環(huán)路和數(shù)字環(huán)路共同控制設(shè)備輸出功率，用模擬環(huán)路來精準的控制設(shè)備的均值輸出功率，保證設(shè)備標稱功率下的線性指標，用數(shù)字環(huán)路來實現(xiàn)對時隙信號功率的控制，通過單片機溫度補償來實現(xiàn)不同溫度下輸出功率的控制。本發(fā)明總體步驟如下
1)、由耦合器和功率檢測器完成功率放大器輸出功率的檢測；
2)、由功率檢測器和單片機完成不同峰均比信號和不同時隙信號的處理；
3)、由單片機和溫度傳感器完成功率放大器工作溫度的采集和判斷；
4)、由單片機或控制器和壓控衰減器實現(xiàn)不同溫度下功率放大器功率穩(wěn)定度的控制；
5)、由單片機或控制器和數(shù)控衰減器實現(xiàn)不同溫度下功率放大器功率穩(wěn)定度的控制；
6)、單片機或控制器是完成整個功率控制和溫度補償?shù)目刂平K端，由單片機或控制器完成不同溫度下不同峰均比信號和不同時隙信號功率穩(wěn)定度精確補償?shù)目刂啤Ｈ鐖DI所示，本發(fā)明控制不同峰均比信號和不同時隙信號功率穩(wěn)定度的裝置，其特征在于其包括用于實現(xiàn)對均值功率進行控制的模擬環(huán)路、用于實現(xiàn)對時隙信號功率進行控制的數(shù)字環(huán)路、用于實現(xiàn)溫度檢測功能的溫度傳感器80，所述模擬環(huán)路由壓控衰減器10、功率放大器30、耦合器40、功率檢測器50、電壓比較器60、單片機70組成；所述數(shù)字環(huán)路由數(shù)控衰減器20、功率放大器30、耦合器40、功率檢測器50、單片機70組成。具體的，其連接方式為信號輸入口 A、壓控衰減器10、數(shù)控衰減器20、功率放大器30、耦合器40和信號輸出口 B依次連接；耦合器40、功率檢測器50、電壓比較器60和壓控衰減器10依次連接；耦合器40、功率檢測器50、單片機70和數(shù)控衰減器20依次連接；功率放大器30、溫度傳感器80、單片機70依次連接。其工作原理是
①射頻信號從信號輸入口A進入到壓控衰減器10 ；
②壓控衰減器10根據(jù)電壓比較器60提供的電壓對射頻信號進行衰減幅度控制，經(jīng)過壓控衰減器10的射頻信號輸出到數(shù)控衰減器20 ；
③數(shù)控衰減器20根據(jù)單片機提供的衰減量對射頻信號進行衰減幅度控制，經(jīng)過數(shù)控衰減器20的射頻信號輸出到功率放大器30 ；
④功率放大器30對射頻信號進行放大，放大后的大功率射頻信號主要由信號輸出口B輸出；
⑤耦合器40從功率放大器30的出口耦合部分射頻信號給功率檢測器50；
⑥功率檢測器50將射頻信號轉(zhuǎn)換成模擬直流電壓信號，此直流電壓信號提供給電壓比較器60和單片機70 ；⑦電壓比較器60的比較電壓分別來自功率檢測器50和單片機70，并根據(jù)兩路電壓的實時情況進行比較，同時將經(jīng)過比較后的電壓輸出到壓控衰減器10，同時控制壓控衰減器10衰減的幅度值，從而實現(xiàn)對功率放大器輸出功率的控制；在高低溫不同溫度的環(huán)境中，溫度檢測器80將檢測到功率放大器30的實時溫度提供給單片機70，單片機70根據(jù)檢測溫度對電壓比較器60的電壓進行調(diào)整，使功率放大器30在不同溫度環(huán)境中輸出功率保持穩(wěn)定;
⑧單片機70將來自功率檢測器50的時變電壓進行取最大值處理，一次取最大值的時間大于4. 6ms (讓其覆蓋一個全時隙信號)，將得到的輸出功率值與單片機中ALC功率設(shè)置值進行比較得到數(shù)控衰減器的衰減量，
數(shù)控衰減器的衰減值=單片機檢測到的實時輸出功率-ALC功率設(shè)置值單片機70將此數(shù)控衰減器的衰減值發(fā)給數(shù)控衰減器20，數(shù)控衰減器20根據(jù)單片機70提供的衰減量對射頻信號進行衰減幅度控制，從而實現(xiàn)對功率放大器30輸出功率的控 制；在高低溫不同溫度的環(huán)境中，溫度檢測器80將檢測到功率放大器30的實時溫度提供給單片機70，單片機70根據(jù)檢測溫度對功率檢測值進行溫補調(diào)整，使功率放大器30在不同溫度下檢測到的輸出功率與實際輸出功率相同，使功率放大器30在不同溫度環(huán)境中輸出功率保持穩(wěn)定。其功能塊(結(jié)構(gòu)及其功能)如下
I)、壓控衰減器10
壓控衰減器10選用包括但不限于壓控衰減器、流控衰減器等集成或者搭建的具有可控衰減功能的電路或者器件。用于實現(xiàn)射頻信號衰減功能。2)、數(shù)控衰減器20
數(shù)控衰減器20選用具有一定步進的數(shù)控衰減器。功率檢測器20。3)、功率放大器30
功率放大器30選用具有射頻信號放大功能的所有器件。用于實現(xiàn)射頻信號的放大功倉泛。4 )、稱合器 40
耦合器40選用包括但不限于微帶偶合器、腔體偶合器、介質(zhì)耦合器、電容耦合器、電阻耦合器、電感耦合器等具有耦合射頻信號功能的器件或方式。用于實現(xiàn)射頻信號的耦合功倉泛。5)、功率檢測器50
功率檢測器50選用包括但不限于集成功率檢測器，或者采用二極管等器件搭建的具有射頻信號檢測功能的電路。用于實現(xiàn)對射頻信號的檢測功能，將射頻信號大小轉(zhuǎn)換成模擬直流電壓大小。6)、電壓比較器60
電壓比較器60選用包括但不限于集成電壓比較器，或者采用運算放大器、三極管等器件搭建的具有電壓比較功能的電路。用于比較檢波電壓和單片機提供的電壓大小。7)、單片機 70
單片機70選用包括但不限于各類單片機、FPGA等可編程器件。用于實現(xiàn)系統(tǒng)的自動化控制功能。
8)、溫度傳感器80
溫度傳感器80選用包括但不限于集成溫度檢測器，或者采用熱敏電阻等溫度敏感器件搭建的具有溫度檢測功能的電路。用于實現(xiàn)溫度檢測功能。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫 離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.控制不同峰均比信號和不同時隙信號功率穩(wěn)定度的裝置，其特征在于其包括用于實現(xiàn)對均值功率進行控制的模擬環(huán)路、用于實現(xiàn)對時隙信號功率進行控制的數(shù)字環(huán)路、用于實現(xiàn)溫度檢測功能的溫度傳感器(80)，所述模擬環(huán)路由壓控衰減器(10)、功率放大器(30)、耦合器(40)、功率檢測器(50)、電壓比較器(60)、單片機(70)組成；所述數(shù)字環(huán)路由數(shù)控衰減器(20)、功率放大器(30)、耦合器(40)、功率檢測器(50)、單片機(70)組成；射頻信號從信號輸入口(A)進入到壓控衰減器(10)，壓控衰減器(10)根據(jù)電壓比較器(60)提供的電壓對射頻信號進行衰減幅度控制，經(jīng)過壓控衰減器(10)的射頻信號輸出到數(shù)控衰減器(20);數(shù)控衰減器(20)根據(jù)單片機提供的衰減量對射頻信號進行衰減幅度控制，經(jīng)過數(shù)控衰減器(20)的射頻信號輸出到功率放大器(30);功率放大器(30)對射頻信號進行放大，放大后的大功率射頻信號主要由信號輸出口(B)輸出；耦合器(40)從功率放大器(30)的出口耦合部分射頻信號給功率檢測器(50);功率檢測器(50)將射頻信號轉(zhuǎn)換成模擬直流電壓信號，此直流電壓信號提供給電壓比較器(60 )和單片機(70 );電壓比較器(60 )的比較電壓分別來自功率檢測器(50)和單片機(70)，并根據(jù)兩路電壓的實時情況進行比較，同時將經(jīng)過比較后的電壓輸出到壓控衰減器(10)，同時控制壓控衰減器(10)衰減的幅度值，從而實現(xiàn)對功率放大器輸出功率的控制；在高低溫不同溫度的環(huán)境中，溫度傳感器(80)將檢測到功率放大器(30)的實時溫度提供給單片機(70)，單片機(70)根據(jù)檢測溫度對電壓比較器(60)的電壓進行調(diào)整，使功率放大器(30)在不同溫度環(huán)境中輸出功率保持穩(wěn)定；單片機(70)將來自功率檢測器(50)的時變電壓進行取最大值處理，將得到的輸出功率值與單片機(70)中ALC功率設(shè)置值進行比較得到數(shù)控衰減器的衰減量，單片機(70)將此數(shù)控衰減器的衰減值發(fā)給數(shù)控衰減器(20)，數(shù)控衰減器(20)根據(jù)單片機(70)提供的衰減量對射頻信號進行衰減幅度控制，從而實現(xiàn)對功率放大器(30)輸出功率的控制；在高低溫不同溫度的環(huán)境中，溫度檢測器(80)將檢測到功率放大器(30)的實時溫度提供給單片機(70)，單片機(70)根據(jù)檢測溫度對功率檢測值進行溫補調(diào)整，使功率放大器(30)在不同溫度下檢測到的輸出功率與實際輸出功率相同，使功率放大器(30)在不同溫度環(huán)境中輸出功率保持穩(wěn)定。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制不同峰均比信號和不同時隙信號功率穩(wěn)定度的裝置，其特征在于所述單片機(70)將來自功率檢測器(50)的時變電壓進行取最大值處理，一次取最大值的時間大于4. 6msο
全文摘要
本發(fā)明涉及移動通信技術(shù)領(lǐng)域中的一種控制不同峰均比信號和不同時隙信號功率穩(wěn)定度的方法及裝置，其不同之處在于其包括用于實現(xiàn)對均值功率進行控制的模擬環(huán)路、用于實現(xiàn)對時隙信號功率進行控制的數(shù)字環(huán)路、用于實現(xiàn)溫度檢測功能的溫度傳感器，所述模擬環(huán)路由壓控衰減器、功率放大器、耦合器、功率檢測器、電壓比較器、單片機組成；所述數(shù)字環(huán)路由數(shù)控衰減器、功率放大器、耦合器、功率檢測器、單片機組成。本發(fā)明提高了功率放大器在不同溫度下控制不同峰均比信號和不同時隙信號的功率穩(wěn)定度，實現(xiàn)了功率放大器穩(wěn)定輸出不同信號不同功率等級的功率，實現(xiàn)了對功率放大器輸出功率的控制。
文檔編號H04W52/52GK102802253SQ20121024689
公開日2012年11月28日 申請日期2012年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月17日
發(fā)明者何建成, 王文海 申請人:武漢虹信通信技術(shù)有限責任公司