一种用于动态电源功放系统的电压映射建立方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于动态电源功放系统的电压映射建立方法，该方法同时迭代优化最高供电电压以及映射函数关系，通过比较当前映射曲线与设定的参考映射曲线之间的位置关系，确定最高供电电压的调整方向，保证了最优判断准则的一致性和稳定性，在大带宽、复杂环境条件均可获得最优供电电压。在此基础上，本发明专利技术通过输入、输出包络获得幅度增益，通过该幅度增益与理想恒定增益之间的偏差调整映射函数关系，针对最高供电电压迭代和映射函数迭代分别设定两级误差门限，减少了两重迭代所需的步数，从而降低了算法的时间复杂度，具有较好的工程可实施性，采用本方法可以有效提供功放效率和线性度，进而提高通信和通信对抗系统的效能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种用于动态电源功放系统的电压映射建立方法


[0001]本专利技术涉及射频大功率发射
，特别是涉及一种用于动态电源功放系统的电压映射建立方法。

技术介绍

[0002]射频功率放大器（以下简称射频功放）是无线通信系统的重要组成部分，用于提升信号功率，抵消空间传送路径损耗，确保接收信噪比满足解调要求。在通信和通信对抗系统中，射频功放的效率和线性度至关重要，射频功放的效率决定了系统功耗、进而决定了散热需求，是发射系统体积和重量的主要制约因素，同时系统功耗决定了运行成本；对于幅度调制系统线性度决定了发射信号的质量，影响信息传递的准确度（或误码率）。
[0003]效率和线性度两项指标是相互矛盾的，射频功放的效率往往是在功率器件进入饱和区，即输出功率的增量远小于输入信号的增量时达到最佳，这时输出信号的幅度变化量严重偏离输入信号，功放呈现出明显的非线性失真，为保证射频功放的线性度，需要确保其最大输出幅度时功率器件远离或刚刚呈现弱压缩状态，对于平均功率远小于峰值功率（即高峰值平均功率比—PAPR）的信号，其效率会远低于饱和功率效率。
[0004]现代通信技术的发展进一步地加剧了射频功放效率和线性之间的矛盾，一方面，信号的峰均比往往达到10dB以上，对信号线性度的要求也越来越高，因此需要大幅度的功率回退，导致效率下降严重；另一方面，通信设备的小型化、便携性和可移动性需求越来越强，部署量越来越大，低效率带来的体积、重量、运营成本和环保方面的问题越来越突出，高效率功放技术是解决矛盾的关键。
[0005]目前，通信领域常用的高效率功率技术有Doherty技术和包络跟踪（ET）技术，Doherty技术的系统组成相对简单，功率容量大，但是可工作带宽受限（典型相对带宽约10%），多用于功率等级在百瓦量级的基站发射端；包络跟踪技术多用于发射功率在瓦级以下的移动终端，其性能从原理上不受载波频率的限制，可工作带宽大，但需要复杂的包络调制电源，在包络带宽达到MHz以上时，包络调制电源需要线性放大器提供高频响应，线性放大器的效率低，影响功放系统总体效率的提升。
[0006]包络跟踪是动态电源技术的一种，通过向射频功放提供动态变化的供电电压来提高射频功放效率，目前已有的ET（或动态电源）技术主要应用于UHF、L以及S频段，在短波无线发射领域应用较少，其主要原因是：典型的动态电源技术一般针对相对确定的负载和环境条件，以及相对平坦的功放特性，设计定型时具有确定的最高供电电压（记为）该最高供电电压决定了功放的压缩状态，进而决定了系统的最终效率。
[0007]短波发射系统的工作频率范围宽，覆盖1.6MHz~30MHz约4个倍频程，功放电路以及大功率负载系统（如天线）的特性随频率变化剧烈（例如典型的天线驻波比波动达到2.5以上），并且系统特性还会受周边电磁环境及天气条件的影响而发生变化，针对不同的频率、负载条件和环境条件应该有不同的才能保证最佳的系统效率，因此在建立电压映射过程中，需要自适应地确定最高供电电压。
[0008]专利公开号为CN115333485A的专利公开了一种用于射频功率放大器的动态电源系统及控制方法，该方法首先在恒定电压下，根据增益压缩值搜索，然后再进行电压映射的迭代，实现了的自动优化，工程应用中往往会遇到功放增益曲线不够理想的情况，如图1 所示曲线横轴为输入功率，纵轴是功放增益，其中最高增益点在11处（25.6dB），如果以2dB压缩点为例，则该增益曲线的2dB压缩点在13处(23.6dB)；而典型AB类功放最高增益一般在12处(24.7dB)，其2dB压缩点应该在14处（22.7dB），最高增益点的偏移会导致2dB压缩点偏差，而搜索算法只能以13处增益处目标，得到的功放效率会低于以14处增益为目标的情况，无法得到最佳效率；图2所示为包含记忆效应的增益特性，当前时刻的增益不仅与当前输入功率有关，还与前面时刻的输入功率相关，因此增益曲线呈现出离散的带状分布，该特性同样会导致增益压缩的判断出现歧义，搜索的结果无法得到最佳效率；因此，最优的判据是搜索算法需要解决的问题。
[0009]另外，在恒定电压下搜索得到的，不是真正映射曲线对应的最佳，因此功放效率也无法达到最优，而如果将与映射曲线联合优化，则增加一个维度的迭代，大大增加算法的时间复杂度，影响工程实用性，因此，降低与映射曲线联合优化的算法复杂度是提高动态电源功放系统性能和工程可实现性的关键。
[0010]基于以上缺陷和不足，有必要对现有的技术予以改进，设计出一种用于动态电源功放系统的电压映射建立方法。

技术实现思路

[0011]本专利技术主要解决的技术问题是提供一种用于动态电源功放系统的电压映射建立方法，能够在大工作带宽、复杂环境条件下优化得到最高供电电压，优化结果不受功放增益特性的影响；另外，与映射曲线联合优化，算法复杂度低，工程可实施性好。
[0012]为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种用于动态电源功放系统的电压映射建立方法，该种用于动态电源功放系统的电压映射建立方法包括以下步骤：S1)设定最高供电电压的初始值，定义参考映射曲线，其中自变量为输入射频信号包络，对应功放的供电电压，是的单调增函数，且满足，为输入射频包络的峰值；S2)令动态电源按电压映射关系向射频功放提供电压，并调整放大链路增益，使射频功放输出功率达到设定值；S3)读取功放输出信号的包络，与延时对齐后计算增益，进一步得到峰值包络处的增益；计算与之间的误差；
S4)判断误差，如果误差大于门限值，则修正电压映射曲线，执行步骤S2）；否则执行步骤S5）；S5)计算当前电压映射曲线与参考映射曲线的相对位置关系，判断：如果二者重合，则保持当前映射曲线，退出迭代，完成映射过程；如果位于的上方，则减小为，为正实数；如果位于的下方则增大为；其中为变化后新的，为原；S6) 修正，令动态电源系统按修正后的映射关系向射频功放供电；S7)调整射频链路增益，使射频功放输出功率达到设定值；返回步骤S3）。
[0013]进一步的，所述步骤S4）为：S4)判断如果误差大于门限值，则修正电压映射曲线，执行步骤S2）；否则执行步骤S5）；其特征还在于所述步骤S5）为：S5)计算当前电压映射曲线与参考映射曲线的相对位置关系，判断：如果与重合，并且误差Err小于等于门限值，则保持当前映射曲线，退出迭代，完成映射过程；如果二者重合但误差Err大于门限值，则修正电压映射曲线，执行步骤S2）；如果位于的上方，则减小为，为正实数；如果位于的下方则增大为；其特征还在于，所述门限。
[0014]进一步的，所述步骤S1）中所述参考映射曲线 定义为：，其中对应包络的峰值，为拐点包络值，。
[0015]进一步的，所述步骤S5）中，采用如下方法计算当前电压映射曲线与参考映射曲线的相对位置关系：
定义容限为实数，如果，为拐点包络值，，则位于的上方；如果，则位于的下方；否则二者重合。
[0016]进一步的，所述步骤S5）中，采用如下方法计算当前电压映射曲线与参考映射曲线的相对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于动态电源功放系统的电压映射建立方法，其特征在于：包括以下步骤：S1)设定最高供电电压的初始值，定义参考映射曲线，其中自变量为输入射频信号包络，对应功放的供电电压，是的单调增函数，且满足，为输入射频包络的峰值；S2)令动态电源按电压映射关系向射频功放提供电压，并调整放大链路增益，使射频功放输出功率达到设定值；S3)读取功放输出信号的包络，与延时对齐后计算增益，进一步得到峰值包络处的增益；计算与之间的误差；S4)判断误差，如果误差大于门限值，则修正电压映射曲线，执行步骤S2）；否则执行步骤S5）；S5)计算当前电压映射曲线与参考映射曲线的相对位置关系，判断：如果二者重合，则保持当前映射曲线，退出迭代，完成映射过程；如果位于的上方，则减小为，为正实数；如果位于的下方则增大为；其中为变化后新的，为原；S6) 修正，令动态电源系统按修正后的映射关系向射频功放供电；S7)调整射频链路增益，使射频功放输出功率达到设定值；返回步骤S3）。2.根据权利要求1所述的一种用于动态电源功放系统的电压映射建立方法，其特征在于：所述步骤S4）为：S4)判断如果误差大于门限值，则修正电压映射曲线
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，执行步骤S2）；否则执行步骤S5）；其特征还在于所述步骤S5）为：S5)计算当前电压映射曲线与参考映射曲线的相对位置关系，判断：如果与重合，并且误差Err小于等于门限值，则保持当前映射曲线，退出迭代，完成映射过程；如果二者重合但误差Err大于门限值，则修正电压映射曲线，执行步骤S2）；
如果位于的上方，则减小为，为正实数；如果位于的下方则增大为；其特征还在于，所述门限。3.根据权利要求1或2所述的一种用于动态电源功放系统的电压映射建立方法，其特征在于：所述步骤S1）中所述参考映射曲线 定义为：，其中对应包络的峰值，为拐点包络值，。4.根据权利要求1或2所述的一种用于动态电源功放系统的电压映射建立方法，其特征在于：所述步骤S5）中，采用如下方法计算当前电压映射曲线与参考映射曲线的相对位置关系：定义容限为实数，如果，为拐点包络值，，则位于的上方；如果，则位于的下方；否则二者重合。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：余锋，刘亮，毋明旗，刘宁，王智，
申请(专利权)人：昆山九华电子设备厂，
类型：发明
国别省市：