CN101080076A - 功率检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明披露了一种功率检测装置和方法，用于减少手机开环输出功率随温度频率变化而产生的波动，该装置包括：信号收发单元，用于将射频信号输入至耦合单元；耦合单元，以天线作为输出负载，以信号收发单元的输出信号作为输入信号，并将输入信号的一部分功率耦合至反馈单元；以及反馈单元，用于根据从耦合单元通过耦合得到的一部分功率来控制射频信号的功率。本发明解决了CDMA移动终端开环功率随温度频率波动的缺陷，改善了CDMA移动终端的性能，提高了系统容量。

Description

功率检测装置及方法

技术领域

本发明涉及移动通信领域，具体地，涉及一种改善CDMA移动终端的开环功率控制随温度频率变化而波动的功率检测装置和方法。

背景技术

CDMA(Code Division Multiple Access，码分多址技术，以下简称CDMA)系统是一个自干扰受限系统，由于“远近效应”，它的系统容量主要受限于系统内各移动台间的干扰，因而，若每一个移动台的信号到达基站时都能达到保证通信质量所需的最小信噪比时，CDMA系统容量将会达到最大。功率控制就是为了克服“远近效应”，实现此目标而采取的一项技术，它是在对接收机端的接收信号能量或是解调信噪比指标进行评估的基础上适时补偿无线信道中引入的衰落，从而维持了高质量的通信，又不对同一无线资源中的其他用户产生干扰，保证了系统容量。因而，在CDMA系统中，功率控制被认为是所有关键技术的核心。在CDMA系统中，功率控制可分为前向功率控制和反向功率控制。而反向功率控制又分为开环功率控制和闭环功率控制。本发明涉及的正是一种减小反向功率控制中的开环功率随温度频率变化波动的方法。

传统的功率检测方案通过置于PA(Power Amplifier，功率放大器，以下简称PA)之后或是集成在PA之中的功率检测电路控制或调整手机的输出功率，并通过温度传感器来对PA进行各环境下的功率补偿。但此方案有一个明显缺点就是无法完全补偿Duplexer(收发双工器)、Triplexer(多工器)器件性能随温度变化的波动所带来的功率差异，利用温度传感器进行功率补偿也只能对全频段进行补偿，不能补偿频率间的功率差异。双工器和多工器特别是双工器的各项指标会随温度变化而明显变化。对功率来说比较敏感的指标是插损，附图1是示出了现有技术中的某主流双工器的高、中、低三个频段的插损随环境温度变化曲线图。从该图中可以看出，双工器在中间频段温度特性较好，随温度变化插损变化不大；低频段随温度降低插损逐渐增大；高频段随温度升高插损逐渐增大。射频功率增益线性表是通过在常温下对射频单元进行校准得到的，但是功率耦合电路在PA后端，因而，功率控制和温度补偿不能调整双工器插损随温度变化带来的功率差异。这种差异可能导致网络干扰进一步加大，影响其他用户的通话质量，降低了系统容量；也可能因为发射功率不足导致呼叫失败，影响呼叫的快速响应。随着移动通信的飞速发展，在沙漠的炎热地带，在高山、极地的冰天雪地，越来越多的移动用户使用，使得这种功率控制缺陷带来的影响也将越来越明显。

因此，需要一种用于控制射频信号功率的解决方案，能够解决上述相关技术中的问题。

发明内容

为了解决现移动终端开环功率控制的缺陷，本发明提出一种新的功率检测方案，能够克服Duplexer、Triplexer等对匹配温度敏感的器件影响开环输出功率平坦性因素，使手机在各种环境温度下开环功率输出误差小。

根据本发明的一个方面，提供了一种功率检测装置，用于减少手机开环输出功率随温度频率变化而产生的波动，该装置包括：信号收发单元，用于将射频信号输入至耦合单元；耦合单元，以天线作为输出负载，以信号收发单元的输出信号作为输入信号，并将输入信号的一部分功率耦合至反馈单元；以及反馈单元，用于根据从耦合单元通过耦合得到的一部分功率来控制射频信号的功率。

上述功率检测装置还包括：射频单元，用于将一路或多路射频信号输出至一个或多个功率放大器；一个或多个功率放大器，用于对由射频单元输出的一路或多路射频信号进行放大，并将放大后的一路或多路射频信号输入至信号收发单元；以及天线，用于发射由耦合电路输出的射频信号。

反馈单元包括：检波单元，用于将通过耦合单元耦合得到的一部分功率转换为电压信号，并将该电压信号输入至控制单元；以及控制单元，用于将来自检波单元的电压信号变换成数字信号，根据该数字信号通过功率增益线性表调整由射频单元输出的一路或多路射频信号的功率。

在手机为单频手机的情况下，信号收发单元为双工器。在手机为多频手机的情况下，信号收发单元包括频率选择器/双工器以及多个双工器。

通过在常温下对射频链路进行校准得到功率增益线性表。

根据本发明的另一个方面，提供了一种功率检测方法，用于减少手机开环输出功率随温度频率变化而产生的波动，包括以下步骤：将一路或多路射频信号的一部分功率耦合到检波单元；检波单元将通过耦合得到的一部分功率转换为电压信号；以及将该电压信号变换成数字信号，并根据该数字信号通过功率增益线性表来调整由射频单元输出的一路或多路射频信号的功率。

采用本发明，手机检测装置检测到的是天线口的功率，使得能够通过功率增益线性表控制功率避免Duplexer、Triplexer等器件性能随温度变化带来的功率波动，使得输出功率即为实际所需的功率。本发明对手机其他性能影响分析：耦合电路的耦合因子在20-30dB之间，接收信号一般在-25dBm以下，那么到达检波电路的噪声在-45dBm以下，而检波电路的检测范围一般在-25dBm到15dBm之间，因此，接收信号对功率控制的影响可以忽略不计；耦合电路的插损目前可以控制在0.2dB以下，由此造成的对接收灵敏度的影响非常小。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是示出现有技术的双工器的高、中、低三个频段的插损随环境温度变化的曲线图；

图2是示出根据本发明的功率检测装置的框图；

图3是示出根据本发明的功率检测方法的流程图；

图4是示出根据本发明实施例的单频手机的功率检测装置的框图；

图5是示出根据本发明实施例的多频手机的功率检测装置的框图；以及

图6是示出根据本发明实施例的功率检测方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图来详细说明本发明的实施例。

图2是示出根据本发明的功率检测装置的框图。参照图2，根据本发明的功率检测装置200包括：信号收发单元202，用于将射频信号输入至耦合单元；耦合单元204，以天线作为输出负载，以信号收发单元的输出信号作为输入信号，并将输入信号的一部分功率耦合至反馈单元；以及反馈单元206，用于根据从耦合单元通过耦合得到的一部分功率来控制射频信号的功率。

上述功率检测装置还包括：射频单元208，用于将一路或多路射频信号输出至一个或多个功率放大器；以及一个或多个功率放大器210，用于对由射频单元208输出的一路或多路射频信号进行放大，并将放大后的一路或多路射频信号输入至信号收发单元202；以及天线212，用于发射由所述耦合电路204输出的射频信号。

反馈单元206包括：检波单元206-2，用于将通过耦合单元耦合得到的一部分功率转换为电压信号，并将该电压信号输入至控制单元；以及控制单元206-4，用于将来自检波单元的电压信号变换成数字信号，根据该数字信号通过功率增益线性表调整由射频单元输出的一路或多路射频信号的功率。

在手机为单频手机的情况下，信号收发单元为双工器。在手机为多频手机的情况下，信号收发单元包括频率选择器/双工器以及多个双工器。

通过在常温下对射频链路进行校准得到功率增益线性表。

图3是示出根据本发明的功率检测方法的流程图。参照图3，根据本发明的功率检测方法包括以下步骤：步骤S302，将一路或多路射频信号的一部分功率耦合到检波单元；步骤S304，检波单元将通过耦合得到的一部分功率转换为电压信号；以及步骤S306，将该电压信号变换成数字信号，并根据该数字信号通过功率增益线性表来调整由射频单元输出的一路或多路射频信号的功率。

图4是示出根据本发明实施例的单频手机的功率检测装置的框图。参照图4，该实施例中的用于单频手机的检测装置包括：天线212、双工器402、耦合电路204、RFIC(射频集成电路)208、检波电路206-2、主芯片206-4以及功率放大器210。耦合电路204以天线端口为输出负载，以双工器402的输出为输入端，检波电路206-2和主芯片206-4构成反馈回路，用于将由耦合电路204耦合的功率变换为反馈信号来控制RFIC 208输出的射频信号的功率。在本实施例中，利用耦合功率反馈机制进行功率控制可以使天线端口功率随环境波动减少；功率放大器210以双工器402的输入为输出端，能更好地匹配功率放大器到最佳工作点，提高手机的使用效率。

图5是示出根据本发明实施例的多频手机的功率检测装置的框图。参照图5，该实施例中的用于多频手机的检测装置包括：天线212、频率选择器/多工器502、多个双工器504、耦合电路204、RFIC208、检波电路206-2、主芯片206-4以及功率放大器210。耦合电路204以天线端口为输出负载，以频率选择器/多工器502的输出为输入端，检波电路206-2和主芯片206-4构成反馈回路，用于将由耦合电路204耦合的功率变换为反馈信号来控制RFIC 208输出的射频信号的功率。在本实施例中，利用耦合功率反馈机制进行功率控制可以使天线端口功率随环境波动减少；各频段使用同一耦合电路，可以减少PCB面积，减少电路，缩减成本；功率放大器以双工器输入为输出端，能更好地匹配功放到最佳工作点，提高手机的使用效率。

图6是示出根据本发明实施例的功率检测方法的流程图。参照图6，传统的CDMA移动终端的开环功率控制，是由RFIC输出射频信号，经由PA放大，再通过双工器/多工器输出到天线，再由天线辐射到自由空间。而该实施例的功率检测方法包括以下步骤：

步骤S602，RFIC输出射频信号至功率放大器；

步骤S604，功率放大器将射频信号进行放大，并将放大后的射频信号经由双工器/多工器发射至耦合电路；

步骤S606，耦合电路将一部分功率耦合至检波电路；

步骤S608，检波电路将耦合得到的功率转化为电压信号并将电压信号发送至主芯片；

步骤S610，主芯片将电压信号转换成数字信号，并根据该数字信号通过功率增益线性表来调整由RFIC输出的射频信号的功率。

通过实施该实施例，达到了精确输出功率的目的。其中，功率增益线性表由常温下通过校准射频链路而得到，在本发明中，对于多频手机来说，各频段共用一套耦合、检波电路，通过校准生成不同功率增益线性表，控制各频段功率。

本发明提出的在在天线口与双工器/多工器之间设置耦合电路，使得功率检测电路检测到的功率是天线口的功率，使得能够通过功率增益线性表控制避免Duplexer、Triplexer等器件性能随温度变化带来的功率波动。采用本发明方案对于目前大部分手机设计方案来说，只需修改原理图及PCB布局，无需更改软件设置。因而，本发明能够方便地得到使用。特别地，对于多频手机，各频段共用一套耦合电路和检波电路，能明显地减少PCB面积，降低成本。

因此，本发明解决了CDMA移动终端开环功率随温度频率波动的缺陷，改善了CDMA移动终端的性能，提高了系统容量。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种功率检测装置，用于减少手机开环输出功率随温度频率变化而产生的波动，其特征在于，包括：

信号收发单元，用于将射频信号输入至耦合单元；

所述耦合单元，以天线作为输出负载，以所述信号收发单元的输出信号作为输入信号，并将所述输入信号的一部分功率耦合至反馈单元；以及

所述反馈单元，用于根据从所述耦合单元通过耦合得到的所述一部分功率来控制所述射频信号的功率。

2.根据权利要求1所述的功率检测装置，其特征在于，还包括：

射频单元，用于将一路或多路射频信号输出至一个或多个功率放大器；

所述一个或多个功率放大器，用于对由所述射频单元输出的所述一路或多路射频信号进行放大，并将放大后的所述一路或多路射频信号输入至所述信号收发单元；以及

天线，用于发射由所述耦合电路输出的射频信号。

3.根据权利要求2所述的功率检测装置，其特征在于，所述反馈单元包括：

检波单元，用于将通过所述耦合单元耦合得到的所述一部分功率转换为电压信号，并将所述电压信号输入至控制单元；以及

所述控制单元，用于将来自所述检波单元的所述电压信号变换成数字信号，根据所述数字信号通过功率增益线性表调整由所述射频单元输出的所述一路或多路射频信号的功率。

4.根据权利要求2所述的功率检测装置，其特征在于，在所述手机为单频手机的情况下，所述信号收发单元为双工器。

5.根据权利要求2所述的功率检测装置，其特征在于，在所述手机为多频手机的情况下，所述信号收发单元包括频率选择器/双工器以及多个双工器。

6.根据权利要求3所述的功率检测装置，其特征在于，通过在常温下对射频链路进行校准得到所述功率增益线性表。

7.一种功率检测方法，用于减少手机开环输出功率随温度频率变化而产生的波动，其特征在于，包括以下步骤：

将一路或多路射频信号的一部分功率耦合到检波单元；

所述检波单元将通过耦合得到的所述一部分功率转换为电压信号；以及

将所述电压信号变换成数字信号，并根据所述数字信号通过功率增益线性表来调整所述一路或多路射频信号的功率。

8.根据权利要求7所述的功率检测方法，其特征在于，通过在常温下对射频链路进行校准得到所述功率增益线性表。

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