阅读说明：本技术 一种提高功率放大器线性效率的方法及装置 (method and device for improving linear efficiency of power amplifier ) 是由 史伟强 于 2018-06-01 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种提高功率放大器线性效率的方法及装置,其中,提高功率放大器线性效率的方法包括：根据当前输入信号下与线性化处理后输出信号线性相关的当前功放供电电压,调整功率放大器的电源电压；对所述功率放大器进行所述线性化处理。提高功率放大器线性效率的装置包括：包络跟踪器,用于根据当前输入信号下与线性化处理后输出信号线性相关的当前功放供电电压,调整功率放大器的电源电压；线性化器,用于对所述功率放大器进行所述线性化处理。本发明解决了现有的功率放大器效率的提高却引起功率放大器线性变差的问题,在满足功率放大器线性要求的前提下提高了功率放大器的效率。(The invention discloses a method and a device for improving the linear efficiency of a power amplifier, wherein the method for improving the linear efficiency of the power amplifier comprises the following steps: adjusting the power supply voltage of the power amplifier according to the current power amplifier supply voltage linearly related to the output signal after linearization processing under the current input signal; and performing the linearization processing on the power amplifier. The apparatus for improving the linear efficiency of a power amplifier includes: the envelope tracker is used for adjusting the power supply voltage of the power amplifier according to the current power amplifier supply voltage linearly related to the output signal after linearization processing under the current input signal; a linearizer for performing the linearizing process on the power amplifier. The invention solves the problem that the linearity of the power amplifier is poor due to the improvement of the efficiency of the traditional power amplifier, and improves the efficiency of the power amplifier on the premise of meeting the linearity requirement of the power amplifier.)

一种提高功率放大器线性效率的方法及装置

技术领域

本发明实施例涉及电子技术技术领域，尤其涉及一种提高功率放大器线性效率的方法及装置。

背景技术

功率放大器是无线通信系统中重要的组成部分，用于将输入信号进行放大后输出，在此过程中功率放大器将直流能量转化为射频能量。功率放大器的效率会很大程度上决定无线通信系统整机的效率，同时功放的散热要求会影响整机的设计。为了提高频谱利用率，现有的无线通信系统多采用具有高峰均比的调制信号。为了避免信号发生失真，影响通信质量，功率放大器需要工作在线性状态下，这时功率放大器的效率就很低。目前为了在满足系统线性要求的前提下，提高功率放大器的效率，多采用多尔蒂功放结合数字预失真(Digital Pre-Distortion，DPD)等技术。

多尔蒂功放的输出信号线性通常不能满足当前高峰均比信号的线性要求，需要采用数字预失真等线性化手段进行线性化处理。同时，为提高功率放大器的效率，通常采用包络跟踪技术，包络跟踪技术通过使功率放大器的供电电压随输入调制信号的包络变化，使得功率放大器在不同输入信号幅度下都工作在接近饱和状态。但是包络跟踪技术会使输出信号的线性变差，因此如何在满足功率放大器线性要求的前提下提高效率就成为非常值得研究的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种提高功率放大器线性效率的方法及装置，以在满足功率放大器线性要求的前提下提高功率放大器的效率。

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提高功率放大器线性效率的方法，包括：

根据当前输入信号下与线性化处理后输出信号线性相关的当前功放供电电压，调整功率放大器的电源电压；

对所述功率放大器进行所述线性化处理。

可选的，根据当前输入信号下与线性化处理后输出信号线性相关的当前功放供电电压，调整功率放大器的电源电压，包括：

跟踪所述当前输入信号的幅度；

根据预先建立的输入信号幅度和与线性化处理后输出信号线性相关的功放供电电压的对应关系，查找所述当前输入信号的幅度对应的所述当前功放供电电压；

将所述当前功放供电电压作为所述功率放大器的电源电压。

可选的，预先建立输入信号幅度和与线性化处理后输出信号线性相关的功放供电电压的对应关系，包括：

分别在不同输入信号幅度下，测量不同供电电压下输入所述功率放大器的高峰均比信号放大后输出信号的峰均比；

确定所述线性化处理可校正的所述峰均比中的最大峰均比；

确定所述最大峰均比对应的功放供电电压中的最低功放供电电压，以及对应的输入信号幅度；

建立输入信号幅度与最低功放供电电压的对应关系，并将所述对应关系存储于LUT表中。

可选的，对所述功率放大器进行所述线性化处理，包括：

根据所述当前输入信号和所述功率放大器的当前功放输出信号，对所述功率放大器进行线性化处理。

可选的，根据所述当前输入信号和所述功率放大器的当前功放输出信号，对所述功率放大器进行线性化处理，包括：

比较所述当前输入信号和所述当前功放输出信号的幅度及相位，对输入至所述功率放大器的当前功放输入信号进行线性化处理；或者，

比较所述当前输入信号和所述当前功放输出信号的幅度及相位，对所述当前功放输出信号进行线性化处理。

另一方面，本发明实施例提供了一种提高功率放大器线性效率的装置，包括：

包络***，用于根据当前输入信号下与线性化处理后输出信号线性相关的当前功放供电电压，调整功率放大器的电源电压；

线性化器，用于对所述功率放大器进行所述线性化处理。

可选的，所述包络***包括LUT单元、包络跟踪单元、控制单元和供电电源，所述包络跟踪单元的输入端接所述当前输入信号，所述LUT单元及所述包络跟踪单元的输出端连接所述控制单元的输入端，所述控制单元的输出端连接所述供电电源的控制端，所述供电电源的输出端连接所述功率放大器直流输入端；

其中，所述包络跟踪单元用于跟踪所述当前输入信号的幅度；

所述控制单元用于根据预先建立的输入信号幅度和与线性化处理后输出信号线性相关的功放供电电压的对应关系，查找所述当前输入信号的幅度对应的所述当前功放供电电压，并调整所述供电电源向所述功率放大器输出的电源电压为所述当前功放供电电压；

所述LUT单元用于存储预先建立的输入信号幅度和与线性化处理后输出信号线性相关的功放供电电压的对应关系。

可选的，还包括查找表建立单元，所述查找表建立单元包括：

峰均比测量子单元，用于分别在不同输入信号幅度下，测量不同供电电压下输入所述功率放大器的高峰均比信号放大后输出信号的峰均比；

最大峰均比确定子单元，用于确定所述线性化处理可校正的所述峰均比中的最大峰均比；

对应关系确定子单元，用于确定所述最大峰均比对应的功放供电电压中的最低功放供电电压，以及对应的输入信号幅度；

对应关系建立子单元，用于建立输入信号幅度与最低功放供电电压的对应关系，并将所述对应关系存储于所述LUT单元中，形成LUT表。

可选的，还包括第一输入耦合器和输出耦合器；

所述第一输入耦合器的输入端接所述当前输入信号，所述第一输入耦合器的输出端接所述线性化器的输入端，所述第一输入耦合器的耦合端接所述包络***的输入端，所述包络***的输出端接所述功率放大器的直流输入端；

所述输出耦合器的输入端接所述功率放大器的输出端，所述输出耦合器的耦合端接所述线性化器的参考端，所述线性化器的输出端接所述功率放大器的输入端；

所述线性化器用于比较所述当前输入信号和所述功率放大器的当前功放输出信号的幅度及相位，对输入至所述功率放大器的当前功放输入信号进行线性化处理。

可选的，还包括第二输入耦合器；

所述第二输入耦合器的输入端接所述当前输入信号，所述第二输入耦合器的输出端接所述功率放大器的输入端，所述第二输入耦合器的第一耦合端接所述包络***的输入端，所述包络***的输出端接所述功率放大器的直流输入端，所述第二输入耦合器的第二耦合端接所述线性化器的参考端，所述线性化器的输入端接所述功率放大器的输出端；

所述线性化器用于比较所述当前输入信号和所述功率放大器的当前功放输出信号的幅度及相位，对所述当前功放输出信号进行线性化处理。

本发明的有益效果是：本发明提供的提高功率放大器线性效率的方法及装置，根据当前输入信号下与线性化处理后输出信号线性相关的当前功放供电电压，调整功率放大器的电源电压，不仅使得功率放大器在当前输入信号下工作在接近饱和状态，提高功率放大器的效率，而且调整的功率放大器的电源电压与线性化处理后输出信号线性相关，不会影响对功率放大器输出信号的线性化处理，即功率放大器效率的提高不影响功率放大器线性的改善，进而在满足功率放大器线性要求的前提下提高了功率放大器的效率。

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是本发明实施例提供的提高功率放大器线性效率的方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的提高功率放大器线性效率的装置的结构框图；

图3是本发明实施例提供的另一种提高功率放大器线性效率的方法的流程示意图；

图4是本发明实施例提供的另一种提高功率放大器线性效率的装置的结构框图；

图5是本发明实施例提供的另一种提高功率放大器线性效率的方法的流程示意图；

图6是本发明实施例提供的另一种提高功率放大器线性效率的装置的结构框图。

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。

图1是本发明实施例提供的提高功率放大器线性效率的方法的流程示意图。该方法可应用于多尔蒂功率放大器、平衡式功率放大器和AB类功率放大器等功放，适用于在满足功率放大器线性要求的前提下提高功率放大器效率的情况，该方法可以由提高功率放大器线性效率的装置来执行。如图1所示，该提高功率放大器线性效率的方法包括：

步骤110、根据当前输入信号下与线性化处理后输出信号线性相关的当前功放供电电压，调整功率放大器的电源电压。

其中，当前输入信号表示任意时刻的输入信号，而输入信号幅度一般呈包络变化，因此需要实时调整功率放大器的电源电压。线性化处理的方法包括但不限于数字预失真、模拟预失真、前馈和负反馈等线性化技术。

现有的包络跟踪技术虽然可以提高功率放大器的效率，但会使输出信号的线性变差。申请人发现其根本原因是通过包络跟踪技术输出的功率放大器的电源电压影响了线性化处理；在某一输入信号下，若功放供电电压与线性化处理后输出信号的线性无关，则会导致输出信号的线性变差；相反，若功放供电电压与线性化处理后输出信号的线性相关，则不会影响对功率放大器的线性化处理。因此，该步骤110可以理解为根据当前功放供电电压调整功率放大器的电源电压时，可以对功率放大器进行正常的线性化处理。可选的，当前功放供电电压可以为在当前输入信号下，功率放大器放大后的高峰均比信号中峰均比最大的所对应的功放供电电压。优选的，当前功放供电电压为在当前输入信号下，功率放大器放大后的高峰均比信号中峰均比最大的所对应的最低功放供电电压，以降低功耗。

步骤120、对功率放大器进行线性化处理。

本发明对线性化处理的方法不作限制，可以实现输出信号与输入信号的线性化即可。基于步骤110可以理解的是，即使当前输入信号相同，但不同的线性化处理的方法所得到的当前功放供电电压可能不同，因此，可根据不同的线性化处理的方法选择合适的提供电源电压的供电电源。

本实施例提供的提高功率放大器线性效率的方法，可根据当前输入信号下与线性化处理后输出信号线性相关的当前功放供电电压，调整功率放大器的电源电压，不仅使得功率放大器在当前输入信号下工作在接近饱和状态，提高功率放大器的效率，而且调整的功率放大器的电源电压与线性化处理后输出信号的线性相关，不会影响对功率放大器输出信号的线性化处理，即功率放大器效率的提高不影响功率放大器线性的改善，进而在满足功率放大器线性要求的前提下提高了功率放大器的效率。

相应的，本发明实施例还提供了一种提高功率放大器线性效率的装置，以执行上述提高功率放大器线性效率的方法。如图2所示，该提高功率放大器线性效率的装置可包括包络***1和线性化器2；

其中，包络***1用于根据当前输入信号下与线性化处理后输出信号线性相关的当前功放供电电压，调整功率放大器3的电源电压；

线性化器2用于对功率放大器3进行线性化处理。

需要说明的是，图2仅示例性地示出了该提高功率放大器线性效率的装置的结构，并非对该装置具体结构及连接关系的限定。

本实施例提供的提高功率放大器线性效率的装置，与本发明任意实施例所提供的提高功率放大器线性效率的方法属于同一发明构思，可执行本发明上述实施例所提供的提高功率放大器线性效率的方法，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，可参见本发明上述实施例提供的提高功率放大器线性效率的方法。

基于上述提高功率放大器线性效率的方法，可选的，根据当前输入信号下与线性化处理后输出信号线性相关的当前功放供电电压，调整功率放大器的电源电压，包括：

跟踪当前输入信号的输入信号幅度；

根据预先建立的输入信号幅度和与线性化处理后输出信号线性相关的功放供电电压的对应关系，查找当前输入信号的幅度对应的当前功放供电电压；

将当前功放供电电压作为功率放大器的电源电压。

可选的，对功率放大器进行线性化处理，包括：

根据当前输入信号和功率放大器的当前功放输出信号，对功率放大器进行线性化处理。

可选的，根据当前输入信号和功率放大器的当前功放输出信号，对功率放大器进行线性化处理，包括：

比较当前输入信号和当前功放输出信号的幅度及相位，对输入至功率放大器的当前功放输入信号进行线性化处理。

相应的，如图3所示，本发明实施例提供的提高功率放大器线性效率的方法也可以包括：

步骤210、跟踪当前输入信号的幅度。

由于输入信号幅度呈包络变化，因此可使用包络***跟踪监测当前输入信号的幅度，以实时获取当前输入信号的幅度。

步骤220、根据预先建立的输入信号幅度和与线性化处理后输出信号线性相关的功放供电电压的对应关系，查找当前输入信号的幅度对应的当前功放供电电压。

其中，输入信号幅度和与线性化处理后输出信号线性相关的功放供电电压的对应关系可预先通过大量测量数据统计得到。

示例性的，预先建立输入信号幅度和与线性化处理后输出信号线性相关的功放供电电压的对应关系，可包括如下步骤：

A、分别在不同输入信号幅度下，测量不同供电电压时输入功率放大器的高峰均比信号放大后的输出信号的峰均比。

由于输入信号幅度决定了输入功率，且输入信号幅度是时刻变化的，因此，可以依据所使用的输入信号的各时刻的输入信号幅度，通过对应的恒定输入功率来模拟某一时刻的输入信号幅度。

B、确定线性化处理可校正的峰均比中的最大峰均比。

其中，可校正应该理解为可正常线性化处理，输出信号的线性良好。

C、确定最大峰均比对应的功放供电电压中的最低功放供电电压，以及对应的输入信号幅度。

任一输入信号幅度下都可确定一个最大峰均比，且不同的输入信号幅度对应不同的最大峰均比，而一个最大峰均比可对应多个功放供电电压，本实施例可通过比较得到该多个功放供电电压中的最低功放供电电压。

D、建立输入信号幅度与最低功放供电电压的对应关系，并将对应关系存储于LUT表中。

步骤230、将当前功放供电电压作为功率放大器的电源电压。

步骤240、比较当前输入信号和当前功放输出信号的幅度及相位，对输入至功率放大器的当前功放输入信号进行线性化处理。

示例性的，可通过比较当前输入信号和当前功放输出信号的幅度及相位差异，对当前输入信号进行预失真处理，并将预失真处理后的信号(当前功放输入信号)输入至功率放大器。

相应的，为执行该提高功率放大器线性效率的方法，基于上述提高功率放大器线性效率的装置，本发明实施例还提供了另一种提高功率放大器线性效率的装置。具体的，如图4所示，本实施例提供的包络***1包括LUT单元11、包络跟踪单元12、控制单元13和供电电源14，包络跟踪单元12的输入端接当前输入信号，LUT单元11及包络跟踪单元12的输出端连接控制单元13的输入端，控制单元13的输出端连接供电电源14的控制端，供电电源14的输出端连接功率放大器3的直流输入端；

其中，包络跟踪单元12用于跟踪当前输入信号的幅度；

控制单元13用于根据预先建立的输入信号幅度和与线性化处理后输出信号线性相关的功放供电电压的对应关系，查找当前输入信号的幅度对应的当前功放供电电压，并调整供电电源14向功率放大器3输出的电源电压为当前功放供电电压；

LUT单元11用于存储预先建立的输入信号幅度和与线性化处理后输出信号线性相关的功放供电电压的对应关系。

可选的，继续参考图4，基于上述方案，本实施例的提高功率放大器线性效率的装置还包括第一输入耦合器4和输出耦合器5；

其中，第一输入耦合器4的输入端接当前输入信号，第一输入耦合器4的输出端接线性化器2的输入端，第一输入耦合器4的耦合端接包络***1的输入端(即包络跟踪单元12的输入端)，包络***的输出端(即供电电源14的输出端)接功率放大器3的直流输入端；

输出耦合器5的输入端接功率放大器3的输出端，输出耦合器5的耦合端接线性化器2的参考端，线性化器2的输出端接功率放大器3的输入端，输出耦合器5的输出端输出放大后的信号到负载或天线；

线性化器2用于比较当前输入信号和功率放大器3的当前功放输出信号的幅度及相位，对输入至功率放大器3的当前功放输入信号进行线性化处理。

另外，本实施例的提高功率放大器线性效率的装置还可包括查找表建立单元，查找表建立单元包括：

峰均比测量子单元，用于分别在不同输入信号幅度下，测量不同供电电压下输入功率放大器的高峰均比信号放大后的输出信号的峰均比；

最大峰均比确定子单元，用于确定线性化处理可校正的峰均比中的最大峰均比；

对应关系确定子单元，用于确定最大峰均比对应的功放供电电压中的最低功放供电电压，以及对应的输入信号幅度；

对应关系建立子单元，用于建立输入信号幅度与最低功放供电电压的对应关系，并将对应关系存储于LUT单元中，形成LUT表。

需要说明的是，该查找表建立单元也可以独立于提高功率放大器线性效率的装置而单独设置。

综上，本实施例提高功率放大器线性效率的装置工作过程为：输入信号通过第一输入端耦合器4耦合至包络跟踪单元12，包络跟踪单元12跟踪检测输入信号的幅度，并将输入信号的幅度信息发送至控制单元13，控制单元13读取LUT单元11中的LUT表，根据LUT表中输入信号幅度与最低功放供电电压的对应关系，查找从包络跟踪单元12获取的输入信号的幅度所对应的最低功放供电电压，控制供电电源14向功率放大器3的直流输入端输出该最低功放供电电压；另外，输入信号通过第一输入端耦合器4输入至线性化器2，功率放大器3输出的功放输出信号通过输出耦合器5反馈至线性化器2，线性化器2根据输入信号和功放输出信号对输入信号进行线性化处理，并将线性化后的信号输入至功率放大器3，功率放大器3将放大后的信号通过输出耦合器5输出至负载或天线。由此，在满足功率放大器线性要求的前提下提高了功率放大器的效率。

可选的，基于上述实施例，根据当前输入信号和功率放大器的当前功放输出信号，对功率放大器进行线性化处理，也可包括：

比较当前输入信号和当前功放输出信号的幅度及相位，对当前功放输出信号进行线性化处理。

相应的，如图5所示，本发明实施例提供的提高功率放大器线性效率的方法还可以包括：

步骤310、跟踪当前输入信号的幅度。

步骤320、根据预先建立的输入信号幅度和与线性化处理后输出信号线性相关的功放供电电压的对应关系，查找当前输入信号的幅度对应的当前功放供电电压。

步骤330、将当前功放供电电压作为功率放大器的电源电压。

步骤340、比较当前输入信号和当前功放输出信号的幅度及相位，对当前功放输出信号进行线性化处理。

示例性的，可通过比较当前输入信号和当前功放输出信号的幅度及相位差异，对当前功放输出信号进行线性化处理，并将线性化后的信号输出到负载或天线。

需要说明的是，本实施例的提高功率放大器线性效率的方法在具体实施过程时需要注意实施过程的时序，必须首先根据输入信号幅度对电源电压进行调整后，再根据当前输入信号对当前功放输出信号进行线性化处理，如果时序相反的话，有可能会导致功率放大器的当前功放输出信号线性度不能满足通信系统要求，同时功率放大器效率不是最高的。

相应的，为执行该提高功率放大器线性效率的方法，基于上述提高功率放大器线性效率的装置，本发明实施例还提供了另一种提高功率放大器线性效率的装置。具体的，如图6所示，本实施例提供的包络***1包括LUT单元11、包络跟踪单元12、控制单元13和供电电源14，包络跟踪单元12的输入端接当前输入信号，LUT单元11及包络跟踪单元12的输出端连接控制单元13的输入端，控制单元13的输出端连接供电电源14的控制端，供电电源14的输出端连接功率放大器3的直流输入端；

其中，包络跟踪单元12用于跟踪当前输入信号的幅度；

控制单元13用于根据预先建立的输入信号幅度和与线性化处理后输出信号线性相关的功放供电电压的对应关系，查找当前输入信号的幅度对应的当前功放供电电压，并调整供电电源14向功率放大器3输出的电源电压为当前功放供电电压；

LUT单元11用于存储预先建立的输入信号幅度和与线性化处理后输出信号线性相关的功放供电电压的对应关系。

可选的，继续参考图6，基于上述方案，本实施例的提高功率放大器线性效率的装置还包括第二输入耦合器6；

第二输入耦合器6的输入端接当前输入信号，第二输入耦合器6的输出端接功率放大器3的输入端，第二输入耦合器6的第一耦合端接包络***1的输入端(即包络跟踪单元12输入端)，包络***1的输出端(即供电电源14的输出端)接功率放大器3的直流输入端，第二输入耦合器6的第二耦合端接线性化器2的参考端，线性化器2的输入端接功率放大器3的输出端，线性化器2的输出端输出线性化后的信号到负载或天线；

线性化器2用于比较当前输入信号和功率放大器3的当前功放输出信号的幅度及相位，对当前功放输出信号进行线性化处理。

综上，本实施例提高功率放大器线性效率的装置工作过程为：输入信号通过第二输入端耦合器6耦合至包络跟踪单元12，包络跟踪单元12跟踪检测输入信号的幅度，并将输入信号的幅度信息发送至控制单元13，控制单元13读取LUT单元11中的LUT表，根据LUT表中输入信号幅度与最低功放供电电压的对应关系，查找从包络跟踪单元12获取的输入信号的幅度所对应的最低功放供电电压，控制供电电源14向功率放大器3的直流输入端输出该最低功放供电电压；另外，输入信号通过第二输入端耦合器6输入至功率放大器3并同时通过第二输入端耦合器6耦合至线性化器2，功率放大器3对输入信号进行放大后，输出的功放输出信号输入至线性化器2，线性化器2根据输入信号和功放输出信号对功放输出信号进行线性化处理，并将线性化后的信号输出至负载或天线。由此，在满足功率放大器线性要求的前提下提高了功率放大器的效率。

需要说明的是，上述任一实施例中的提高功率放大器线性效率的装置的实现方式包括但不限于芯片、多芯片组件、放大器模块、基站和直放站等。本领域技术人员应该明白，上述实现方式均能执行本发明所提出的提高功率放大器线性效率的方法，本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。

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、相互结合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。