[发明专利]功率放大器温度补偿装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别是涉及一种功率放大器温度补偿装置和方法。

背景技术

在基站、广播、有线电视和卫星通讯中，一些功率放大器在业务量变化时，其输出功率也需要随之变化，功率的变化使得这些功率放大器的功耗也产生变化。功耗变大会引起功率放大器发热，从而导致温度升高，同时，环境温度的变化也会对温度产生影响。

下面以基站射频前端的末级功率放大器中的主要器件功率放大器管为例，说明需要对功率放大器进行温度补偿的原因。

基站射频前端的末级功率放大器中的主要器件即功率放大器管的漏级静态电流与栅极电压的关系如图1所示，从图1可以看出，当栅极电压V增大时，漏级静态电流I也随之增大。对于射频功率放大器，当其性能最优时(主要指线性指标)，对应于特定的漏级静态电流Idq，因此，应尽可能的维持功率放大器的静态电流恒定，以保证功率放大器管的线性指标。

当环境温度变化时，如果保持功率放大器管的栅极电压Vgs不变，则功率放大器管的漏级静态电流Idq会随着温度变化而升高。因此，为了维持功率放大器管的静态电流恒定，需要通过改变功率放大器管的栅极电压，来保持功率放大器漏级静态电流尽量随温度变化小一些。

对于基站射频前端的末级功率放大器，由于工作于大功率状态下，受环境温度以及基站发射信号动态范围影响(基站发射的信号功率会随着业务而变化)，导致功率放大器中的主要器件功率放大器管本身的温度变化较大，如果没有相应的温度补偿电路，就会严重影响功率放大器的线性，使得基站发出的信号质量变差，最终影响终端的解调。

目前，对功率放大器进行温度补偿的方法可以归结为两种：

方法一，利用模拟器件补偿。

该方法的原理是：找到功率放大器的控制信号随温度变化的斜率与功率放大器的控制信号随温度变化斜率相近的模拟器件，通过该模拟器件控制功率放大器的控制信号，进而维持功率放大器的工作电流恒定。

这种方法虽然实现简单，成本低，但是，由于模拟器件的离散性较大，不适合批量生产，因此，不能得到广泛应用。

方法二，利用数字电路进行补偿，又称为查表方法。

图2为现有的功率放大器温度补偿装置的模块图，如图2所示，该电路包括：检测模块、控制模块和数模转换模块，其中，

所述检测模块用于检测环境温度值，并把该温度值发送到控制模块。

所述控制模块用于根据接收到的温度值，查表得到该温度值所对应的维持功率放大器的工作电流恒定时的控制信号值，并把该控制信号值与预设值的差值发送到数模转换模块。所述预设值是预先设定在控制模块中的，其值为在正常工作状态下功率放大器在静态工作时的工作电流所对应的数字电压值。

在控制模块中，保存着记录维持功率放大器的工作电流恒定时，功率放大器的控制信号与环境温度值对应关系的表1。该表是通过提前做以下实验得到的，该实验的方法如下：当温度在特定值时，人工调整控制模块的控制信号值，并监测功率放大器的工作电流，当调整到功率放大器的工作电流为恒定值时，记录此时的功率放大器的控制信号值，作为该温度所对应的所对应的维持功率放大器的工作电流恒定时功率放大器的控制信号值。然后，继续调整温度值，并记录下每一个温度值所对应的维持功率放大器的工作电流恒定时功率放大器的控制信号值。

所述数模转换模块用于接收控制模块的控制信号值与预设值的差值，并将该差值所对应的模拟信号发送到功率放大器的控制端，与功率放大器原有的控制信号相叠加。功率放大器原有的射频输入信号为高频信号。数模转换模块的输出信号为低频信号。

功率放大器原有的射频输入信号可以先通过隔直模块，之后再与数模转换模块输出的模拟信号相叠加后发送到功率放大器的控制端，其作用是通交流，阻隔低频信号，防止数模转换模块输出的低频信号流向功率放大器原有的射频信号输入端，所述隔直模块可以是电容。

数模转换模块的输出信号可以先通过高频扼流模块，之后再与功率放大器原有的控制信号相叠加后发送到功率放大器的控制端，其作用是通直流，阻隔高频信号，防止功率放大器原有的射频输入信号流入数模转换模块，所述高频扼流模块可以是电感或四分之一波长微代线。

所述检测模块可以是数字温度传感器。

所述控制模块可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)，也可以是微控制器单元(Micro-Controller Unit，MCU)。

所述数模转换模块可以是数模转换器，也可以是数字电位器。

下面介绍功率放大器电流控制电路的数据传输过程：