快速调测功放模块栅压的装置及其方法

xiaoxiao2020-7-23  5

专利名称:快速调测功放模块栅压的装置及其方法
技术领域
本发明涉及移动通信领域中的功率放大技术,尤其涉及一种快速调测功放模块 (Doherty)栅压的装置及其方法。
背景技术
随着第三代宽带数字移动通信(WCDMA/CDMA2000/TD-SCDMA)时代的到来,各个通 信运营商对通信系统基站、RRU、以及直放站的性能要求也越来越高。而作为其中最重要的 模块——功放模块,对其指标与环保节能性能又提出了更高的要求。数字预失真(DPD)和 Doherty技术的应用能够大大提高功放的线性度和效率,但增加设备的复杂性,进而加大了 生产和调试的难度。基于Doherty的功率放大器使用两个或多个功放管,而每个功放管有一路或多路 栅压,功放模块指标性能是受以上多个功放管的多路栅压共同影响的,这无疑是加大了功 放的调试难度。单个放大器的功放其性能与放大器的一路栅压有关,而具有多个放大管的 功放则需要多路栅压同时调节到适当的栅压点才可以达到较为理想的性能指标。

发明内容
本发明的目的就是为了克服上述Doherty多路栅压协调配置的问题,提供一种快 速调节功放模块栅压的装置及其方法。本发明的目的是这样实现的利用Doherty的特点,结合一个电流检测模块,并配合频谱仪、信号源和PC机的远 程控制技术,在PC机的远程控制下,先通过对功放模块静态工作点的调测,达到粗调功放 模块的目的;再通过细调功放模块的栅压值使功放达到一个较好的性能和指标;测试的速 度和精度可通过少量编程来实现,而且大大提高测试效率。—、快速调节功放模块栅压的装置(简称装置)包括被测件功放模块,设置有信号源、频谱仪、PC机、电流检测模块、交换机、衰减 器和隔直头;交换机分别与频谱仪、信号源、PC机用网线连接;信号源、隔直头、功放模块、衰减器、频谱仪前后依次通过射频线缆连接;PC机、电流检测模块和功放模块依次连接。本装置的工作原理PC机、信号源和频谱仪都通过网线连接到交换机上,组成局域网,被测件功放模块 通过串口线连接到PC机的串口上,这样就构成了以PC机为核心的控制网络;运行在PC机 上的测试程序通过该网络向各个功能块发送命令,确保各个功能块按照预定的步骤完成对 被测件功放模块的调测。信号源的Eventl的输出端口通过触发线连接到频谱仪的Ext Trigger端口 ;信号 源的lOMout信号用同步线连接到频谱仪的Ref端口,作为频谱仪的参考时钟,这样就组建
3了本装置的同步时钟网络。信号源、隔直头、功放模块、衰减器、频谱仪依次通过射频电缆连接,搭建了测试信 号即射频信号的路径,信号源发出测试信号,沿着上述路径最后到达频谱仪;隔直头、衰减 器能够防止功率过大损坏仪表,起到对仪表的保护作用。电流检测模块通过给DB10接头连 接到功放模块,给功放模块提供电源、工作模式控制信号,同时具备电流过大和电压异常时 关断电源的能力,起到对被测件功放模块的保护。在PC机的控制下进行工作,PC机与电流检测模块和待测功放模块之间是通过公 司内部的485协议通信;PC机和各功能块之间用安捷伦公司的VISA-C0M作为传输通道,通 过可程控仪器标准指令(SCPI)操作装置。二、本装置的调测方法①对功放模块加电,但不加信号,将功放模块各路栅压设置为0,测量此时的功放 模块的供电链路电流值I。。②开启其中一路栅压,并将其他路的栅压设置为0,在功放芯片的电压范围内(功 放芯片的器件手册会有说明),由低到高进行设置,先大步进调整电压,记录每次设置栅压 时供电链路的电流值I”与功放芯片的静态工作电流Iesq (功放芯片的器件手册会有说明) 相比较,如果Ii-I。和Iesq已经相接近,那么栅压调整再按小步进调整直至Ii-I。和Iesq满足 一定误差水平,停止调试栅压并记录此时的栅压值力,再将此路栅压值设置为零。③将其余的每一路的栅压测试出来,得V2、V3'"VN。④根据以上测试出来的义、V^VN,计算每路栅压的电压细调范围,如第一路栅压 范围V「a Vi+a,第二路栅压范围V2-b V2+b,…。⑤设置每一路栅压为其最低值,为每一路栅压设置细调步进,Sa、Sb…,也即确定了 每一路栅压的细调点数Na,Nb…,也同样确定细调功放模块的栅压点对数队乂队乂…,在实 际的测试中需要调试的栅压路数不超过3路,每一路细调的点数也不会超过5个,这个的多 少与测试结果的精度等级有关,也影响了测试的时间,所以这里可以均衡一下。⑥对功放模块的栅压进行设置,并测试每一种栅压搭配的性能和指标。⑦根据以上测试得到的性能指标数据来确定最终设定的功放各路栅压点,这里可 以选择性能指标最好的栅压搭配方式,也可以选取其中多种栅压搭配方式进行综合处理得 到最终的栅压搭配方式。本发明具有下列的优点和积极效果1、构建的调测平台成本低,简单易于实现,操作简单;2、本装置应用了 PC机和仪表之间的远程控制技术,通过少量的程序开发,便可实 现对Doherty及多路栅压的自动调测,调测步骤均在PC机的控制下自动完成,即能避免对 Doherty的损坏及误操作,同时大大提高了调测速度和精度。


图1是本装置的结构方框图;图2是电流检测模块的结构方框图;图3是PC机的工作流程图。其中
1-信号源;2-功放模块;3-频谱仪;4-PC 机;5-电流检测模块,5A-供电输入接插件,5B-模拟开关,5C-精密电阻,5D-供电输出接插件,5E-检流芯片,5F-单片机,5G-485转换芯片,5H-DB9接插件;6-交换机;7-衰减器;8-隔直头;A-网线;B-485 控制线;C-射频线;D-触发线。英译汉1、Doherty 功率放大技术或一种功放模块;功放模块由多个功放组成一个主功 放,多个辅助功放,主功放工作在B类或AB类,辅助功放工作在C类;2、TD-SCDMA :Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access,时 分同步的码分多址接入技术;3、CDMA-2000 :Code Division Multiple Access 2000 码分多址系统标准 2000 ;4、WCDMA Wideband CDMA,宽频分码多重存取;5、ACPR 邻道泄露功率比;6、VISA 虚拟仪器软件系统;7、SCPI 可程控仪表标准命令;8、RRU:Radio remote unit,射频拉远单元。
具体实施例方式以下结合附图和实施例对本发明详细说明。一、装置1、总体如图1,本装置包括被测件功放模块2,设置有信号源1、频谱仪3、PC机4、电流检 测模块5、交换机6、衰减器7和隔直头8 ;交换机6分别与频谱仪3、信号源1、PC机4用网线连接;信号源1、隔直头8、功放模块2、衰减器7、频谱仪3前后依次通过射频线缆连接;PC机4、电流检测模块5和功放模块2依次连接。2、功能块下述各功能块除电流检测模块5外,均为常用元器件。(1)信号源 1
具有程控功能,产生装置所需的测试源;选用安捷伦公司的4438C信号源。(2)功放模块2 ;被测件,选用25W的TD-SCDMA Doherty功放模块。(3)频谱仪 3具有程控功能,选用4445A频谱仪,接收经过被测件后的信号,并分析信号的质量。(4) PC 机 4CPU主频1.0G以上;内存256M及其以上;显存4M以上,具备Windows操作系统。(5)电流检测模块5电流检测模块5是专为该装置研制的,为功放模块2供电,并且能实时检测被测件 功放模块2的电流,并将电流信息通过485控制线上传至PC机4。如图2,电流检测模块5由供电输入接插件5A、模拟开关5B、精密电阻5C、供电输 出接插件5D、检流芯片5E、单片机5F、485转换芯片5G和DB9接插件5H组成;其连接关系是供电输入接插件5A、模拟开关5B、精密电阻5C和供电输出接插件 5D前后依次连接;检流芯片5E的两输入端和精密电阻5C并联,检流芯片5E、单片机5F和模拟开关 5B前后依次连接;单片机5F、485转换芯片5G和DB9接插件5H前后依次连接。其工作原理是检流芯片5E检测到精密电阻5C两端的电压信号大小,送到单片机 5F,单片机5F通过485转换芯片5G将模拟电流信号转换为数字信号,再通过DB9接插件5H 送入PC机4,并针对异常电流发送关断信号给模拟开关5B。供电输入接插件5A选用南士科技401AH-2P。模拟开关5B用于电流异常时断开供电输入,选用IRF4905。精密电阻5C用于精确检测电流,其阻值选择0. 1 Q。供电输出接插件5D选用南士科技401AH-2P。检流芯片5E用于检测精密电阻5C上的电流值,选用MAX4080。单片机5F 选用 Atmega32。485 转换芯片 5G 选用 SN65HVD3082ED。DB9接插件5H用于485转换芯片5G与PC机4之间的通信连接。(6)交换机 6四口以上交换机,支持速率10M。(7)衰减器 7根据被测件功放模块2的输出功率大小进行选择,确保经过衰减后的功率在OdBm
左右o(8)隔直头 8只要隔直头允许的带宽涵盖测试信号的频率即可。二、方法PC机4的工作流程包括下列步骤第1、配置参数401
6
配置相应的参数,包括输入输出信号的频率、信号源1功率变化的范围、输入输出 的线缆损耗补偿值、参考增益、功放静态点电流、指标要求等。第2、链接检测402 检测信号源1、频谱仪3、功放模块2和电流检测模块5是否可以正常通信。第3、初始化功放各路栅压403将各路功放的栅压设置为最小值;本实施例中功放模块有3路栅压,其中第一路和第二路是需要调整的,第三路根 据经验固定为一个电压值,所以相当于有两路栅压需要调整。第4、调试第一路栅压404按一定的步进增加第一路的栅压值。第5、检测电流405检测记录当前的电流值。第6、判断当前的电流值是否满足第一路静态点电流值406,是则进入下一步骤, 否则转跳到第4步骤404。第7、获得第一路栅压值407记为a,记录并设置为0。第8、调整第二路栅压408按一定的步进增加第一路的栅压值。第9、检测电流409检测记录当前的电流值。第10、判断当前的电流值是否满足第二路静态点电流值410,是则进入下一步骤, 否则跳转到第8步骤408。第11、获得第二路栅压411记为 b。第12、计算栅压点组合412根据a和b得到第一路和第二路的栅压点,本例中第一路取3个点,第二路取4个 点,分别记为a_al,a,a+al ;b_b2,b_bl,b+bl,b+b2,即组合有 3X4 = 12 种。第13、初始化仪表413 ;初始化信号源1输出TD-SCDMA信号,初始化频谱仪3为TD-SCDMA测试模式。第14、测试各栅压点组合的指标414依次对各组合进行设置,并检测得到其指标结果,这里在每次检测指标时要针对 每种组合功放增益的变换调整信号源大小以使频谱仪在同等的功率条件下检测指标,得到 一个表格如下 注上表判定结果一列的数据为虚拟结果只为说明方法,P代表通过,F代表不通
过;第15、计算最终的功放栅压415在以上12种组合中,把指标能够满足的组合通过一定的处理方式计算得到一个
组合,这样就调试好了功放。本例的处理方式为第一路栅压最终为(a-al X 2+a X 3+ (a+al) X 2) / (2+3+2)第二路栅压最终为(b-b2Xl+(b-bl) X 2+(b+bl) X2+(b+b2) X 2) / (1+2+2+2)。
权利要求
一种快速调测功放模块栅压的装置,包括被测件功放模块(2),其特征在于设置有信号源(1)、频谱仪(3)、PC机(4)、电流检测模块(5)、交换机(6)、衰减器(7)和隔直头(8);交换机(6)分别与频谱仪(3)、信号源(1)、PC机(4)用网线连接;信号源(1)、隔直头(8)、功放模块(2)、衰减器(7)、频谱仪(3)前后依次通过射频线缆连接;PC机(4)、电流检测模块(5)和功放模块(2)依次连接;PC机(4)向各个功能块发送命令,确保各个功能块按照预定的步骤完成对功放模块(2)的调测。
2.按权利要求1所述的一种快速调测功放模块栅压的装置,其特征在于电流检测模块(5)由供电输入接插件(5A)、模拟开关(5B)、精密电阻(5C)、供电输出接 插件(5D)、检流芯片(5E)、单片机(5F)、485转换芯片(5G)和DB9接插件(5H)组成;供电输入接插件(5A)、模拟开关(5B)、精密电阻(5C)和供电输出接插件(5D)前后依 次连接;检流芯片(5E)的两输入端分别与精密电阻(5C)的输入、输出端并联,检流芯片(5E)、 单片机(5F)和模拟开关(5B)前后依次连接;单片机(5F)、485转换芯片(5G)和DB9接插件(5H)前后依次连接。
3.按权利要求1所述装置的PC机的工作流程,其特征在于包括下列步骤 第1、配置参数(401);第2、链接检测(402); 第3、初始化功放各路栅压(403); 第4、调试第一路栅压(404); 第5、检测电流(405);第6、判断当前的电流值是否满足第一路静态点电流值(406),是则进入下一步骤,否 则转跳到第4步骤(404);第7、获得第一路栅压值(407); 第8、调整第二路栅压(408); 第9、检测电流(409);第10、判断当前的电流值是否满足第二路静态点电流值(410),是则进入下一步骤,否 则跳转到第8步骤(408);第11、获得第二路栅压(411); 第12、计算栅压点组合(412); 第13、初始化仪表(413); 第14、测试各栅压点组合的指标(414); 第15、计算最终的功放栅压(415)。
全文摘要
本发明公开了一种快速调测功放模块栅压的装置及其方法,涉及移动通信领域中的功率放大技术。本装置包括被测件功放模块,设置有信号源、频谱仪、PC机、电流检测模块、交换机、衰减器和隔直头;交换机分别与频谱仪、信号源、PC机用网线连接;信号源、隔直头、功放模块、衰减器、频谱仪前后依次通过射频线缆连接;PC机、电流检测模块和功放模块依次连接。本发明构建的调测平台成本低,简单易于实现,操作简单;可实现对Doherty及多路栅压的自动调测,调测步骤均在PC机的控制下自动完成,即能避免对Doherty的损坏及误操作,同时大大提高了调测速度和精度。
文档编号G01R19/00GK101876672SQ200910273268
公开日2010年11月3日 申请日期2009年12月15日 优先权日2009年12月15日
发明者冯战奎, 程翔 申请人:武汉虹信通信技术有限责任公司

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