專利名稱：失真補償?shù)姆椒ê脱b置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及失真補償裝置，特別是涉及應(yīng)用于高頻功率放大器的方法和裝置，這些高頻功率放大器特別適用于在便攜式電話設(shè)備中作傳輸之用。
為了跟上通信領(lǐng)域中的增長速度和增長容量，對數(shù)字無線通信設(shè)備中的傳輸功率放大器的線性要求越來越嚴格?？梢虼藚s阻礙了功率放大器的功率效率的提高。
另一方面，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的數(shù)字便攜式電話設(shè)備的連續(xù)呼叫時間通常正在變長。因此，為了給市場提供一種新的數(shù)字無線通信設(shè)備，在考慮到適用于產(chǎn)品的競爭功率時，它的使用時間不能被打折扣。在這樣的考慮下，采用用于提高效率的失真補償技術(shù)的趨勢正變得強烈。
然而，這項技術(shù)需要龐大的電路，這對于在以體積小重量輕為特征的便攜式電話中實現(xiàn)是非常困難的。此外，因為便攜端子的性能，設(shè)備應(yīng)用的環(huán)境顯著變化了，因此為了跟上環(huán)境的變化，就必須要通過自適應(yīng)的失真補償來實現(xiàn)失真補償。這就在與減小尺寸的要求相契合中產(chǎn)生了一系列問題。作為用于失真補償?shù)难b置，有一種已知的使用具有與功率放大器的失真有相反的特性補償裝置的預失真技術(shù)。
作為預失真技術(shù)，有一些關(guān)于預失真自適應(yīng)和前饋自適應(yīng)技術(shù)的報道。在用于預失真自適應(yīng)第二單元設(shè)備領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)，將在下面解釋。
作為第一現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，附

圖1，顯示了被介紹的技術(shù)的框圖，例如，1992年，歐洲微波會議第22卷，1125頁到1130頁，“應(yīng)用多項式預失真的自適應(yīng)線性功率放大器”。
參照附圖1，如果失真被補償?shù)墓β史糯笃?PA)114的非線性輸入/輸出特性，由Vout＝A(Vin)給出，在輸入端子111被輸入的輸入基帶的同相和正交信號I，Q可以被線性比較電路112用線性化A(Vin)的函數(shù)H(I，Q)計算。生成的I，Q信號被饋送到數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)113，由此模擬化，同時轉(zhuǎn)換成輸入到功率放大器114的高頻波段信號。功率放大器114的輸出Vout被檢測，并從輸出端子115輸出，同時它被解調(diào)器電路116轉(zhuǎn)換成基帶信號If和Qf。作為用于對付溫度的變化的自適應(yīng)補償，線性比較電路112比較輸入信號I，Q以便檢測信號IF，QF用于調(diào)整線性函數(shù)H的一個常數(shù)，以便使它們之間的差為零。重復該操作直到差值恰等于零，設(shè)置函數(shù)H(I，Q)中的常數(shù)最終達到一個適當?shù)闹怠?br> 作為另一種現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)，例如，在有關(guān)車輛技術(shù)的IEEE學報中，第43卷，第2號，1994年5月，第323頁到第332頁“應(yīng)用預失真的自適應(yīng)線性化”中所公開的技術(shù)。附圖2顯示了已經(jīng)公開的一個框圖。在附圖2中相應(yīng)于在附圖1中所示的那些部分或組件由相同的參考數(shù)字標示。轉(zhuǎn)換列表124，比如是一個存儲器，接收輸入信號I和Q用于有效數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，得到能夠線性化功率放大器114的數(shù)據(jù)I’，Q’。這些數(shù)據(jù)I’，Q’輸入到功率放大器114中。功率放大器114的輸出Vout被檢測并且在解調(diào)器116中轉(zhuǎn)換成產(chǎn)生信號If，Qf。對于自適應(yīng)補償，提供一個地址發(fā)生器123用于比較輸入信號I，Q和來自解調(diào)器116的檢測信號If，Qf，調(diào)整用于訪問轉(zhuǎn)換列表124的地址，以便差值為零。地址發(fā)生器123反復調(diào)整直到差值恰等于零，使訪問轉(zhuǎn)換列表124的地址值最優(yōu)化。
在上述現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中，包括在線性函數(shù)中或用于訪問線性列表的常數(shù)被最優(yōu)化。然而，在這些結(jié)構(gòu)中，用一個反饋環(huán)執(zhí)行重復操作，來減小差值。然而，反饋環(huán)遭受的一個嚴重問題是該環(huán)包括功率放大器114的特性，因此不能保證在任何時候都能使收斂性穩(wěn)定地達到最佳值。
此外，上述的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)需要解調(diào)器來實現(xiàn)將功率放大器的輸出轉(zhuǎn)換成基帶輸出。因為解調(diào)器通常來說是正交解調(diào)器，電路體積很大。
本發(fā)明的一個目的是提供一個方法和裝置用于失真補償，由此，例如是功率放大器這樣的設(shè)備產(chǎn)生的失真很容易被補償。
本發(fā)明的另一個目的是提供一個方法和裝置，它不需要解調(diào)器，簡化了結(jié)構(gòu)。
一方面，本發(fā)明提供了一種用于補償產(chǎn)生于設(shè)備中的失真的失真補償裝置，它包括自適應(yīng)振幅失真補償裝置，它用于發(fā)現(xiàn)在提供給所述設(shè)備的輸入信號的包絡(luò)信號和所述設(shè)備的輸出信號的包絡(luò)信號之間的振幅差，并基于所述振幅差的積分累計結(jié)果，輸出對抗于所述設(shè)備中溫度波動的振幅失真的自適應(yīng)校正數(shù)據(jù)，而且應(yīng)用所述自適應(yīng)校正數(shù)據(jù)自適應(yīng)補償設(shè)備的振幅失真。
優(yōu)選地，失真補償設(shè)備，包括振幅失真校正設(shè)備，它基于提供給該設(shè)備的輸入信號的包絡(luò)信號，輸出用于校正設(shè)備的振幅失真的校正數(shù)據(jù)，控制關(guān)于修正設(shè)備的振幅失真的修正數(shù)據(jù)的設(shè)備的增益改變過程。
優(yōu)選地，自適應(yīng)的振幅失真補償裝置將自適應(yīng)修正數(shù)據(jù)加到用于振幅失真修正裝置中的修正數(shù)據(jù)上，以實現(xiàn)設(shè)備的振幅失真的自適應(yīng)補償。
優(yōu)選地，自適應(yīng)振幅失真修正裝置包括第一包絡(luò)檢測裝置，它用于檢測提供給該設(shè)備的輸入信號的包絡(luò)信號；第二包絡(luò)檢測裝置，它用于檢測該設(shè)備的輸出信號的包絡(luò)組成；減法裝置，用于發(fā)現(xiàn)在由第一包絡(luò)檢測裝置檢測的輸入信號的包絡(luò)成分和由第二包絡(luò)檢測裝置檢測到的輸出信號的包絡(luò)成分之間的振幅差值；累積裝置用于積分和累積由減法裝置獲得的振幅差值；以及自適應(yīng)修正數(shù)據(jù)輸出裝置，它基于累積裝置中累積的結(jié)果輸出對抗于設(shè)備中溫度變化的自適應(yīng)修正數(shù)據(jù)。
優(yōu)選地，失真補償裝置包括自適應(yīng)相位失真補償裝置，它基于提供給設(shè)備的輸入信號和從設(shè)備中輸出的信號之間的相位差來輸出對抗于設(shè)備中溫度波動的自適應(yīng)相位失真補償數(shù)據(jù)，并且應(yīng)用自適應(yīng)校正數(shù)據(jù)自適應(yīng)的補償設(shè)備的相位失真。
優(yōu)選地，失真補償裝置進一步包括相位失真校正裝置，它基于提供給設(shè)備的輸入信號的包絡(luò)信號，輸出校正設(shè)備相位失真的校正數(shù)據(jù)，并且響應(yīng)于校正設(shè)備的相位失真的校正數(shù)據(jù)來控制設(shè)備的相移過程。
優(yōu)選地，自適應(yīng)相位失真補償裝置，將自適應(yīng)校正數(shù)據(jù)加到應(yīng)用于相位失真校正裝置的校正數(shù)據(jù)上，該相位失真校正裝置自適應(yīng)地補償設(shè)備的相位失真。
優(yōu)選地，自適應(yīng)相位失真補償裝置包括相位差檢測裝置，它用于檢測提供給設(shè)備的輸入信號和從設(shè)備輸出的信號之間的相位差，還包括自適應(yīng)相位失真校正數(shù)據(jù)輸出裝置，它基于被相位差檢測裝置檢測到的相位差，輸出對抗于設(shè)備的溫度波動的自適應(yīng)相位失真校正數(shù)據(jù)。
另一方面，本發(fā)明提供一種失真補償方法，用于補償產(chǎn)生于設(shè)備中的失真成分，包括自適應(yīng)振幅失真補償步驟，該步驟用于發(fā)現(xiàn)提供給設(shè)備的輸入信號的包絡(luò)信號和設(shè)備的輸出信號的包絡(luò)信號之間的振幅差值，基于積分振幅差值的積累的結(jié)果輸出用于對抗設(shè)備中的溫度波動的振幅失真的自適應(yīng)修正數(shù)據(jù)，并且應(yīng)用自適應(yīng)校正數(shù)據(jù)自適應(yīng)地補償設(shè)備的振幅失真。
優(yōu)選地是，失真補償方法還包括振幅失真校正步驟，基于提供給設(shè)備的輸入信號的包絡(luò)信號輸出校正設(shè)備的振幅失真的校正數(shù)據(jù)，并響應(yīng)于校正設(shè)備振幅失真的校正數(shù)據(jù)控制設(shè)備的增益變化過程。
優(yōu)選地是，自適應(yīng)振幅失真補償步驟將自適應(yīng)校正數(shù)據(jù)加到用于振幅失真校正步驟中的校正數(shù)據(jù)之上，來實現(xiàn)設(shè)備的振幅失真的自適應(yīng)補償。
優(yōu)選地是，失真補償方法還包括自適應(yīng)相位失真補償步驟，基于提供給設(shè)備的輸入信號和從設(shè)備中輸出的信號之間的相位差，來輸出對抗于設(shè)備中溫度波動的自適應(yīng)相位失真補償數(shù)據(jù)，并且應(yīng)用自適應(yīng)校正數(shù)據(jù)自適應(yīng)地補償設(shè)備的相位失真。
優(yōu)選地是，失真補償方法還包括相位失真校正步驟，基于提供給設(shè)備的輸入信號的包絡(luò)信號來輸出校正數(shù)據(jù)以便校正設(shè)備的相位失真，相應(yīng)于校正設(shè)備相位失真的校正數(shù)據(jù)，來控制設(shè)備的相位偏移過程。
優(yōu)選地是，自適應(yīng)相位失真補償步驟，將自適應(yīng)校正數(shù)據(jù)加到應(yīng)用于相位失真校正步驟中的校正數(shù)據(jù)上，以便自適應(yīng)補償設(shè)備的相位失真。
按照本發(fā)明，功率放大器中的失真成分通過應(yīng)用由包絡(luò)檢測構(gòu)成的方法可以很容易的被補償而不需要采用正交解調(diào)器。此外，因為失真成分通過對輸出輸入差值積分來檢測從而實現(xiàn)失真補償，因此即使是最輕微的失真補償也可被檢測到。
附圖1是第一現(xiàn)有技術(shù)的框圖。
附圖2是第二現(xiàn)有技術(shù)的框圖。
附圖3是包含本發(fā)明失真補償裝置總結(jié)構(gòu)的框圖。
附圖4是附圖3中所示的失真補償裝置的時間表。
附圖5室溫情況下的振幅補償曲線圖。
附圖6室溫情況下的相位補償曲線圖。
附圖7是自適應(yīng)補償表。
附圖8功率放大器中的失真頻譜圖表。
附圖9室溫情況下典型的失真補償圖表。
附圖10是顯示在-30℃時的自適應(yīng)補償結(jié)果的曲線圖。
附圖11是顯示在+80℃時的自適應(yīng)補償結(jié)果的曲線圖。
附圖12是用于附圖3中所示的失真補償裝置的包絡(luò)檢測器的具體結(jié)構(gòu)的電路圖。
附圖13是表示附圖12中所示的包絡(luò)檢測器的特性的曲線圖。
附圖14是顯示用于附圖3中所示的失真補償裝置的增益改變單元的具體結(jié)構(gòu)的電路圖。
附圖15是顯示用于附圖3中所示的失真補償裝置的增益改變單元的另一種具體結(jié)構(gòu)的電路圖。
附圖16是顯示用于附圖3中所示的失真補償裝置的具體相位偏移結(jié)構(gòu)的電路圖。
附圖17表示附圖16中所示的相位偏移的特性的曲線圖。
附圖18是表示用于自適應(yīng)補償相位失真的失真補償裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
附圖19是表示用于附圖18中所示的失真補償裝置的特定相位差檢測器結(jié)構(gòu)的電路圖。
參考附圖，將詳細介紹相對于本發(fā)明的失真補償裝置的優(yōu)選實施例。失真補償裝置設(shè)計用于補償在數(shù)字無線通信裝置中的高頻功率放大器中的失真，其中的高頻功率放大器這里簡寫為功率放大器。
參照附圖3，失真補償裝置的全部結(jié)構(gòu)將被解釋。失真補償裝置主要有四電路(channel)構(gòu)成，即振幅失真校正電路，作為校正功率放大器的振幅失真的電路，相位失真校正電路，作為校正功率放大器的相位失真的電路，伴隨著功率放大器溫度變化的振幅失真的自適應(yīng)補償電路，以及由到達功率放大器的高頻信號經(jīng)過的電路。
振幅失真校正電路是振幅失真校正裝置，它基于提供給功率放大器用于控制功率放大器的增益變化過程的高頻輸入信號的包絡(luò)信號，輸出校正功率放大器振幅失真的校正數(shù)據(jù)，并且該增益變化過程響應(yīng)于校正功率放大器的振幅失真的校正數(shù)據(jù)。
相位偏移校正電路是相位失真校正裝置，它基于提供給功率放大器用于控制功率放大器的相位偏移過程的高頻輸入信號的包絡(luò)信號，輸出校正功率放大器的相位失真的校正數(shù)據(jù)，并且該相位偏移過程響應(yīng)于校正功率放大器的相位失真的校正數(shù)據(jù)。
振幅失真的自適應(yīng)補償電路是自適應(yīng)振幅失真補償裝置，它發(fā)現(xiàn)提供給功率放大器的輸入信號的包絡(luò)信號和功率放大器的輸出信號的包絡(luò)信號之間的振幅差值，并且基于相對振幅差的積分和積累的結(jié)果，輸出對抗于功率放大器的溫度變化的自適應(yīng)振幅失真校正數(shù)據(jù)，來實現(xiàn)功率放大器振幅失真的自適應(yīng)補償。
振幅失真校正電路包括包絡(luò)檢測單元(DET1)1，被饋送一部分高頻信號S1，經(jīng)歷包絡(luò)S2中的變化，適應(yīng)用于檢測包絡(luò)S2，還包括A/D轉(zhuǎn)換器3，該轉(zhuǎn)換器用于將穿過第一選擇器(SEL1)2后的包絡(luò)S2數(shù)字化并且輸出數(shù)字信號S21。振幅失真校正電路還包括第一存儲器(M1)6，它被饋送作為一個地址對應(yīng)于數(shù)字信號S21的信號S3，其穿過第二選擇器(SEL2)4并且由第二鎖存器(LCH2)5保持的數(shù)字信號S21，它相對于地址，輸出為振幅校正預先存儲的振幅校正數(shù)據(jù)S7，還有第二加法器(ADD2)7，用于將第一存儲器6的輸出S7加到將在后面介紹的數(shù)字信號S44上。振幅失真校正電路還包括第一D/A轉(zhuǎn)換器(D/A1)8，用于將第二加法器7的總計結(jié)果模擬化，還包括一個第一低通濾波器(LPF1)9用于去除來自第一D/A轉(zhuǎn)換器8中的模擬信號中包含的數(shù)字噪聲。
相位失真校正電路包括第二存儲器(M2)10，用于輸出對應(yīng)于數(shù)字信號S3的相位校正數(shù)據(jù)S4，該數(shù)據(jù)是為相位校正而預先存儲的數(shù)據(jù)，還包括第二D/A轉(zhuǎn)換器(D/A2)11，用于將第二存儲器10的輸出S9模擬化，以及第二低通濾波器(LPF2)12用于除去包含在從第二D/A轉(zhuǎn)換器11來的模擬信號中的數(shù)字噪音。
用于振幅失真的自適應(yīng)補償電路包括一個隨機存儲器(RAM1)17，用于讀出存儲在和上述的數(shù)字信號S3的地址相關(guān)聯(lián)的地址中的數(shù)據(jù)，并輸出讀出的信號，或?qū)懭胂旅鎸⒁榻B信號S41，該電路還包括一個第二包絡(luò)檢測單元(DET2)13，用于檢測失真將被補償?shù)墓β史糯笃?PA)23的輸出S30的包絡(luò)S31。用于振幅失真的自適應(yīng)補償電路包括一個減法器(SUB)15用于從數(shù)字信號S3數(shù)字地減去包絡(luò)S31穿過第一選擇器2、通過A/D轉(zhuǎn)換器3將包絡(luò)數(shù)字化、數(shù)字包絡(luò)通過第二選擇器4、將結(jié)果鎖存于第三鎖存器(LCH3)14獲得的信號S24，第一加法器(ADD1)16數(shù)字地將數(shù)字信號S40加到將在下面介紹的數(shù)字信號S43上，輸出結(jié)果作為信號S41，第一鎖存器電路(LCH1)將隨機存儲器17的輸出信號S42作為S43鎖存。用于振幅失真的自適應(yīng)補償電路包括饋送鎖存信號S43作為地址的第三存儲器(M3)，它適于輸出為自適應(yīng)校正預先存儲的自適應(yīng)校正數(shù)據(jù)S44，相應(yīng)于該地址。
第一加法器16，隨機存儲器17和第一鎖存電路18組成累積裝置，而第三存儲器19是自適應(yīng)校正數(shù)據(jù)輸出裝置。
用于電路的A/D轉(zhuǎn)換器，被用于將輸入信號S1的包絡(luò)和功率放大器23的輸出信號S30數(shù)字化，用一個選擇器和一個鎖存器來選擇和保持這些信號。
用作高頻信號通路的電路，包括延遲設(shè)備(DL)20，它被饋送高頻信號S1，適應(yīng)于延遲產(chǎn)生信號S50的通路的時間，移相器(PH)21，被饋送延遲設(shè)備20的輸出50，將第二低通濾波器13的輸出S6連接到它的控制端子。移相器21可以通過提供給控制端子的信號改變輸入信號的通道(passage)相位。作為高頻信號的通道的電路還包括增益改變單元(AM)22，饋接移相器21的輸出51，并且使第一低通濾波器9的輸出S11耦合到它的控制端子上。移相器21通過提供給控制端子的信號改變通道的增益。增益改變單元22的輸出S52被輸入到失真將被校正的功率放大器23。
失真補償裝置中除了前面所說的各電路外，還包括時鐘發(fā)生器(CLK)24用于產(chǎn)生時鐘信號MRW，用于切換隨機存儲器17的讀/寫時間，時鐘發(fā)生器(CLK)24用于產(chǎn)生時鐘信號LC，用于允許鎖存電路(LCH1到3)執(zhí)行鎖存操作。
本發(fā)明的失真補償裝置的操作將在下面介紹。參照附圖3，正交相位調(diào)制信號的高頻輸入信號S1，比如象用在便攜式無線設(shè)備中的限帶π/4移位QPSK(正交相移鍵控)信號或0°QPSK信號，饋送到失真補償裝置的輸入端子Tin。高頻輸入信號S1包括包絡(luò)成分，它利用基帶信號成分調(diào)制高頻載波，并隨著時間的流逝而逐漸波動。饋接到輸入端Tin的高頻輸入信號S1被分成兩部分，分別輸入到振幅失真校正電路和第四電路。
首先，介紹振幅失真校正電路。輸入到振幅失真校正電路的高頻功率輸入信號S1，使它的包絡(luò)信號S2由包絡(luò)檢測電路1檢測到。由包絡(luò)檢測電路1檢測到的包絡(luò)信號S2，由第一選擇器2選擇來呈現(xiàn)精選的輸出信號選擇器輸出信號S20，該信號被A/D轉(zhuǎn)換器3轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號S21。數(shù)字信號S21進一步由第二選擇器4選擇來呈現(xiàn)選擇器輸出信號S23，該信號由第二鎖存器5保持，以便作為信號S3輸出。
信號S3被作為地址輸入給第一存儲器6，在它里面一開始已經(jīng)存儲了用于振幅校正的校正數(shù)據(jù)，它將與上述的信號S3相關(guān)的振幅校正數(shù)據(jù)S7作為地址輸出給加法器7。其間，信號S3還以隨后介紹的方式被提供給相位失真校正電路的第二存儲器10，和自適應(yīng)振幅失真補償電路的減法器15，以及隨機存儲器17。
加法器7將振幅校正數(shù)據(jù)S7加到將要隨后介紹的自適應(yīng)補償數(shù)據(jù)S44上，將得到的總和輸出S9發(fā)送給第一D/A轉(zhuǎn)換器8。第一D/A轉(zhuǎn)換器8將由自適應(yīng)補償數(shù)據(jù)S44加上振幅校正數(shù)據(jù)S7得到的總和輸出S9轉(zhuǎn)換成模擬信號S10，它將被發(fā)送到第一低通濾波器9。第一低通濾波器9將濾波器輸出信號S11(該信號相當于去掉了數(shù)字噪音的模擬信號S10)發(fā)送到組成高頻信號通道電路的增益改變單元22的控制端子。增益改變單元22按照被發(fā)送到控制端子的相當于控制信號的信號S11控制通道增益(振幅)。
現(xiàn)在介紹存儲在第一存儲器6中的振幅校正數(shù)據(jù)。如果輸入信號S1的包絡(luò)電壓是Vi(t)，增益改變單元22的輸出S52的包絡(luò)電壓是Vpd(t)，提供給增益控制單元22的控制端子的控制信號S11的電壓是Vc(t)，存儲在第一存儲器6中的電壓是Vc(t)。
如果這樣，增益改變單元22的增益G(vc)表示如下G(vc)＝1+a·Vc(t) ...(1)其中a是轉(zhuǎn)換系數(shù)，Vpd(t)＝Vi(t)·G(vc) ...(2)因此，將等式(2)代入等式(1)中，可得如下等式Vpd(t)＝Vi(t)·(1+a·Vc(t))從上式可得Vc(t)＝(1/a)·(Vpd(t)/Vi(t)-1)包絡(luò)電壓Vpd(t)可以通過測量功率放大器23的輸入輸出特性得到，如附圖5所示，失真將被校正。因此，開始，第一存儲器6中應(yīng)用包絡(luò)電壓Vpd(t)足夠存儲上面提到的等式(3)的計算結(jié)果。
現(xiàn)在介紹相位失真校正電路的操作。相位失真校正電路的操作類似于上面描述的。被第二鎖存器5鎖存后輸出的信號S3，訪問與在自適應(yīng)補償校正電路中的第一存儲器6有相同的結(jié)構(gòu)的第二存儲器10，引起以前存儲在第二存儲器10中的相位校正數(shù)據(jù)S4的輸出。第二選擇器4的數(shù)據(jù)被第二D/A轉(zhuǎn)換器11轉(zhuǎn)換成模擬信號S5，然后穿過第二低通濾波器12產(chǎn)生一個信號S6。信號S6輸入到組成上述的高頻信號通路電路的移相器21的控制端子，來控制通道相位以補償需要進行相位補償?shù)墓β史糯笃?3的相位失真。
在沒有溫度波動或類似變化的情況下，通過運行振幅失真校正電路和相位失真校正電路來補償目標功率放大器23的失真。然而，如果考慮到變化，例如溫度引起的，由兩個電路進行補償就不夠了，還需要執(zhí)行對付這些波動的振幅失真自適應(yīng)補償電路。
用于振幅失真的自適應(yīng)補償?shù)碾娐返牟僮骶褪亲赃m應(yīng)補償?shù)牟僮?，下面將作介紹。補償了失真的功率放大器23輸出S30的包絡(luò)信號S31，由第二包絡(luò)檢測器13檢測，由第一選擇器2選擇，由A/D轉(zhuǎn)換器3數(shù)字化產(chǎn)生數(shù)字信號S21。數(shù)字信號S21由第四選擇器4選擇，由第三鎖存器鎖存，以便作為信號S24發(fā)送到減法器15。減法器從數(shù)字信號S3中數(shù)字地減去信號S24，將輸出減后的結(jié)果作為數(shù)字信號S40。如果失真存在于需要被補償?shù)墓β史糯笃?3的輸出中，則只有失真成分作為相減的結(jié)果出現(xiàn)在減后的結(jié)果S40中。減后的結(jié)果S40加到寫在隨機存儲器17中的數(shù)據(jù)上，它使信號S3作為地址以便再次寫入隨機存儲器17中。因為隨機存儲器17中的數(shù)據(jù)從讀出到寫入或與之相反地進行切換，因此它一旦讀出就被存儲在第一鎖存電路18中。如果信號S3提供一個重復相同值的地址，相對于該地址的隨機存儲器17中的數(shù)據(jù)被重復求和和改寫。隨機存儲器17中的數(shù)據(jù)提供接下來的第三存儲器19的地址，使存儲在第三存儲器19中的數(shù)據(jù)輸出。在第三存儲器中的數(shù)據(jù)S44由振幅校正電路中的第二加法單元7加到第一存儲器6中的振幅校正數(shù)據(jù)上。求和結(jié)果被輸入到需要進行補償?shù)墓β史糯笃?3上來為振幅失真的校正做貢獻。因此如果適于自適應(yīng)補償?shù)男Ч槐憩F(xiàn)出來，相減的結(jié)果S40接近于零，隨機存儲器17中的數(shù)據(jù)收斂成某一固定的值。收斂的值這樣可以減小需要被補償?shù)墓β史糯笃?3的失真。
現(xiàn)在介紹存儲在第三存儲器19中的數(shù)據(jù)。如果振幅失真是通過利用增益變化單元22的特性來補償?shù)模瑒t必須實現(xiàn)上面等式(3)所示的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。相反的，因為存制在存儲器6中的數(shù)據(jù)已經(jīng)以這種方式被轉(zhuǎn)換了，在第二加法器單元7中要加或減的數(shù)據(jù)，以最小意義上的位為單元在第一存儲器6中實現(xiàn)位加法或減法，因此可以只處理被加或被減的值，因此沒必要考慮等式(3)中的轉(zhuǎn)換。即，如果線性轉(zhuǎn)換為第三存儲器19執(zhí)行，則是足夠的，該線性轉(zhuǎn)換將第一存儲器6的值遞減或遞增信號S40的正值或負值。
因為寫入隨機存儲器17里的數(shù)據(jù)按順序地從以前存儲的值中加上或減去，在正向或負向上連續(xù)累計的結(jié)果決定了第三存儲器19的地址。該結(jié)果是出現(xiàn)的失真分量的最小值由積分操作積累，并產(chǎn)生易于校正的大值。
通常，如果溫度在-30℃到+80℃之間波動，增益在5dB的范圍變化。然而，相位變化最多在幾度的范圍內(nèi)。因此，如圖3所示的在失真補償裝置中，相位位移的自適應(yīng)補償并沒執(zhí)行。同時，隨后將說明一個相位偏差自適應(yīng)補償?shù)奶囟▽嵤├?br> 將在下面介紹通常用于如附圖3所示的失真補償裝置中的常規(guī)補償和自適應(yīng)補償?shù)腁/D轉(zhuǎn)換器3的切換操作。特別的，這種操作被重復，其中信號S25引起選擇器切換，在數(shù)字化輸入信號S1的包絡(luò)和將數(shù)字包絡(luò)作為信號S3鎖存的情況，和數(shù)字化功率放大器23輸出S30的包絡(luò)和將數(shù)字化的包絡(luò)作為信號S24鎖存的情況，交替出現(xiàn)。這允許使用單獨的A/D轉(zhuǎn)換器來數(shù)字化輸入信號和數(shù)字化輸出信號，因此減小失真補償裝置的尺寸并且節(jié)省能量上的消耗。
現(xiàn)在介紹所有應(yīng)用附圖4中時序表的時序操作。輸入信號S1的包絡(luò)信號S2和功率放大器23的包絡(luò)信號S31按照由時鐘發(fā)生器24產(chǎn)生的信號S25的時序進行切換，同時，數(shù)字化的信號S22(S24)和選擇器輸出信號S23(S3)被鎖存。隨機存儲器17在將信號S25兩分頻獲得的時鐘信號MRW的上升邊緣被讀出，產(chǎn)生讀出信號S42，在時鐘LC的上升沿被鎖存。隨機存儲器17的地址這時候是信號S3，在數(shù)字化輸入信號S1的包絡(luò)S2時獲得的。時鐘LC是時鐘發(fā)生器24延遲時鐘信號MRW所獲得的。應(yīng)用時鐘LC，讀出信號S42由第一鎖存器18鎖存，同時第三存儲器19開始被訪問以讀出信號S44。信號S44被第二加法器單元7加到信號S7上形成求和信號S9，分別通過時間上與時鐘MRW的延遲相關(guān)的第一D/A轉(zhuǎn)換器8轉(zhuǎn)變成模擬信號S10和通過低通濾波器9轉(zhuǎn)換成輸出信號S11。在時鐘MRW的每一個周期中，上述操作都重復。
其次，存儲在第一存儲器6、第二存儲器10和第三存儲器19中的數(shù)據(jù)在圖中表示了。附圖5顯示了存儲在第一存儲器6中的典型的數(shù)據(jù)。橫坐標和縱坐標表示包絡(luò)信號S1的電壓和按照等式(3)轉(zhuǎn)換的振幅校正數(shù)據(jù)。附圖6表示存儲在第二存儲器10中允許相位補償?shù)臄?shù)據(jù)。附圖7表示了存儲在第三存儲器19中的相應(yīng)于正負號已經(jīng)被線性轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明執(zhí)行的結(jié)果顯示如下。附圖8和9顯示了在25℃(室溫)的典型的失真補償。特別的，附圖8和9分別表示包含有功率放大器23產(chǎn)生的失真的頻譜和由第二存儲器10進行隨后失真補償?shù)念l譜。
附圖10和11顯示了自適應(yīng)補償?shù)慕Y(jié)果。特別的，附圖10顯示了在-30℃的情況，并且顯示了在參數(shù)(增益Cef)在0.25到1.0之間變化的情況下，縱坐標上的失真成分(ACPR，dBc)是怎樣相對于累積次數(shù)的數(shù)量而變化的。在圖中，特性31到35相對于上述的參數(shù)0.25，0.5，0.75，0.9和1.0分別得到。增益Cef顯示了附圖7中的直線的傾斜。值Cef越大，越傾斜。可以看到，隨著積分數(shù)量的增加，失真功率在減小。這取決于最小分辨率，依靠系數(shù)Cef可以被補償，顯示了對于Cef的較大值，分辨率變得粗糙，結(jié)果導致失真繼續(xù)存在。
附圖11顯示了自適應(yīng)補償在+80℃的情況。增益Cef，作為參數(shù)，在0.5到1.25的范圍內(nèi)變化。在附圖11中，特性41到44分別由上述的參數(shù)(增益Cef)0.5，0.75，1.0和1.25得到。同附圖10比較，可得到因為功率放大器23的增益在高溫的時候較低，組成自適應(yīng)振幅失真補償?shù)姆答伃h(huán)的環(huán)增益較低。因此減小失真功率就需要增加積分的次數(shù)。
組成如附圖3中所示的失真補償裝置的各部分的詳細結(jié)構(gòu)將在此介紹。首先，在包絡(luò)檢測電路1中，通過輸入端子31輸入高頻信號Sin(S1)到二極管32的陽極端子。輸出信號Soo(S2)來自連接到輸出端子37的陰極端子。并聯(lián)結(jié)構(gòu)的電阻35和電容36跨接在二極管32的陰極端子和地之間。如果高頻信號Sin(S1)饋送到輸入端31，則只有包絡(luò)成分的輸出信號Soo(S2)出現(xiàn)在輸出端37。為了提高小振幅信號部分的非線性，二極管32的偏壓Vbias從偏壓端子33通過偏壓電阻34饋送。附圖13顯示了從附圖10的例證結(jié)構(gòu)獲得的輸出信號Soo包絡(luò)電壓的特性，相對于作為輸入信號Sin提供的高頻信號功率。
參考附圖14，介紹可用作增益改變單元22的電路的特定實施例。在本實施例中，具有源極接地類型的電路結(jié)構(gòu)的雙柵場效應(yīng)晶體管44被應(yīng)用。將要被控制的高頻功率輸入到輸入端子45橫過輸入匹配電路46，以便被輸入到雙柵場效應(yīng)晶體管44的第一柵極GL。對于雙柵場效應(yīng)晶體管44的漏極D，連接到輸出匹配電路47，以便在輸出端48輸出受控的高頻信號?？刂齐妷篤c通過控制端子41被提供給連接到電阻42和電容43的雙柵場效應(yīng)晶體管44的第二柵極G2。雙柵場效應(yīng)晶體管44的互導，取決于提供給第二柵極G2的電壓，該互導用于控制增益。
附圖15表示了包括一個柵極接地場效應(yīng)晶體管52的增益改變單元22的特定實施例。在圖中，端子51，53表示FET52的源極和漏極以及高頻信號的通路。來自端子54的控制電壓用于調(diào)整通道損耗。電容器56跨接在柵極和地之間。
增益改變單元22這樣設(shè)計的愿望是想使通道相位不隨增益波動而波動。附圖14和15的電路都滿足這個要求。
附圖16顯示了移相器21的一個特定實施例，其中端子61，62是穿過串接的線圈64，65的輸入/輸出端子。電容器66和可變電容器67，比如VARICAP二極管，串聯(lián)后連接在兩線圈64，65的接點和接地，控制端子63通過電阻68連接到電容器66和可變電容器67之間的接點。橫越端子61，62的高頻信號可以被提供給控制端子63的電壓Vct1移相。
附圖17顯示了當電容66，電阻68，線圈64，65分別被設(shè)為2.5pF，1kΩ，5nH和5nH時，移相器21的典型特性。依靠頻率的10°到40°的相位偏移通常發(fā)生在從0.5V到3.0V的范圍內(nèi)。
附圖3中所示的失真補償裝置中，因為功率放大器23的失真成分可以通過應(yīng)用包絡(luò)檢測方法恢復正常，所以預失真所必需的自適應(yīng)補償數(shù)據(jù)可以很容易地實現(xiàn)而不需要正交解調(diào)。因為失真成分通過對輸出和輸入的差值積分來檢測以便實現(xiàn)失真補償，所以最輕微的失真能夠很容易的被補償。此外，因為A/D轉(zhuǎn)換器用在常規(guī)補償和自適應(yīng)補償之間的切換模式，只有一個A/D轉(zhuǎn)換器足夠了，所以小體積和低功耗可以很容易地獲得。
附圖3中所示的失真補償裝置，伴隨著溫度波動的相位波動包括在幾度的范圍內(nèi)，因此沒有產(chǎn)生相位偏移的自適應(yīng)補償。然而，如果自適應(yīng)補償達到很高的精確度，自適應(yīng)補償期望被執(zhí)行?，F(xiàn)參照附圖18介紹自適應(yīng)相位失真補償?shù)氖д嫜a償裝置的一個特定實施例。注意與附圖3中結(jié)構(gòu)相同的框以相同的參考數(shù)字標示，為簡單起見，細節(jié)描述將省略。為了描述的簡便，選擇器(SEL)和鎖存器(LCH)被省略。
失真補償裝置包括自適應(yīng)相位失真補償設(shè)備，為了對抗功率放大器的溫度變化的相位失真，它基于提供給功率放大器的輸入信號和功率放大器的輸出信號之間的相位差，輸出自適應(yīng)校正數(shù)據(jù)，并且應(yīng)用自適應(yīng)校正數(shù)據(jù)來實現(xiàn)功率放大器的相位失真的自適應(yīng)補償。
特別的，附圖18中所示的失真補償裝置，包括相位差檢測器(DP)71，它被饋給輸入信號S1和功率放大器23的輸出信號S30，把它們之間的相位差作為電壓S100輸出，存儲器(MP)72將相位差檢測器71的輸出作為地址，輸出數(shù)據(jù)作為信號S101，以及一個加法器73，被饋送存儲器72的輸出，并且將第二存儲器10的輸出加到存儲器72的輸出上。加法器73求和后的輸出發(fā)送給第二D/A轉(zhuǎn)換器11。
下面解釋操作。象相位補償表一樣，如果第二存儲器10的數(shù)據(jù)合適的話，相位差檢測器71中沒出現(xiàn)輸出，因此操作沒有發(fā)生。如果數(shù)據(jù)不合適，依賴于功率放大器23輸入/輸出信號的相位差的電壓S100產(chǎn)生了。在存儲器72中，相似于隨機存儲器17中的數(shù)據(jù)被存儲，依靠信號S100的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換被執(zhí)行產(chǎn)生信號S101。信號S101加到相位補償表(第二存儲器10)的輸出S4，用于控制相移器21。
附圖19顯示相位差檢測器71的一個特定實施例。串聯(lián)的電阻93和電容94以及其他一系列串聯(lián)的電容95和電阻96并聯(lián)連結(jié)組成電橋。如果要測量相位差的兩個信號(S1，S30)輸入到電橋的兩個時應(yīng)的輸入端子91，92，相對于跨越在電橋的另兩個對立端子的相位差，產(chǎn)生一個電壓。這些端子連接到兩個平方律檢測電路(square detection circuit)，該檢測電路由二極管97，100，電阻98，101和電容99，102組成。這些平方律檢測電路的輸出被饋給減法器。減法器包含有運算放大器107，它的反相端(-)通過一個電阻103和由二極管97，電阻98以及電容99組成的第一平方律檢測電路的輸出相饋接，它的正相端通過一個電阻1035和由二極管100，電阻101以及電容102組成的第二平方律檢測電路的輸出相饋接。電阻104跨接運算放大器107的反相端(-)，同時電阻106連接在正相端(+)和地之間。
如果第一平方律檢測電路的輸出是Vi1，第二平方律檢測電路的輸出是Vi2，電阻103的值是R1，電阻104的值是R2，電阻105的值是R3，電阻106的值是R4，出現(xiàn)在輸出端108的輸出S100是S100＝(R4/R3)·Vi2-(R2/R1)·Vi1 ...(4)如果R1＝R2＝R3＝R4，上述等式(4)變成下面等式(5)V0＝Vi2-Vi1 ...(5)用于執(zhí)行自適應(yīng)相位位移補償?shù)氖д嫜a償裝置的具體實施例，通過應(yīng)用附圖18和19介紹。通過將用于執(zhí)行自適應(yīng)相位位移補償?shù)氖д嫜a償裝置附加到附圖3所示的失真補償裝置上，不僅振幅失真可以隨著溫度的波動被自適應(yīng)補償，相位失真也可被自適應(yīng)的補償，因此自適應(yīng)補償可以達到很高的精度。
權(quán)利要求
1.用于補償產(chǎn)生于設(shè)備中的失真成分的失真補償裝置包括自適應(yīng)振幅失真補償裝置，用于發(fā)現(xiàn)在提供給所述設(shè)備的輸入信號的包絡(luò)信號和所述設(shè)備的輸出信號的包絡(luò)信號之間的振幅差，并基于所述振幅差的積分累計結(jié)果，輸出對抗于所述設(shè)備中溫度波動的振幅失真的自適應(yīng)校正數(shù)據(jù)，應(yīng)用所述自適應(yīng)校正數(shù)據(jù)自適應(yīng)補償所述設(shè)備的振幅失真。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的失真補償裝置還包括振幅失真校正裝置，它基于提供給所述設(shè)備的輸入信號的包絡(luò)信號輸出用于校正所述設(shè)備的振幅失真的校正數(shù)據(jù)，并且響應(yīng)校正所述設(shè)備的振幅失真的所述校正數(shù)據(jù)，控制所述裝置的增益改變過程。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的失真補償裝置，其中所述自適應(yīng)振幅失真補償裝置將所述自適應(yīng)校正數(shù)據(jù)加到用于所述振幅失真校正裝置的所述校正數(shù)據(jù)，來實現(xiàn)所述裝置的振幅失真的自適應(yīng)補償。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的失真補償裝置，其中所述自適應(yīng)振幅失真補償裝置包括第一包絡(luò)檢測裝置，用于檢測提供給所述設(shè)備的輸入信號的包絡(luò)信號；第二包絡(luò)檢測裝置，用于檢測所述設(shè)備的輸出信號的包絡(luò)成分；減法裝置，用于發(fā)現(xiàn)由所述第一包絡(luò)檢測裝置檢測到的輸入信號的包絡(luò)成分和由所述第二包絡(luò)檢測裝置檢測到的輸出信號的包絡(luò)成分之間的振幅差；累積裝置，用于積分和累積由所述減法裝置獲得的振幅差；自適應(yīng)校正數(shù)據(jù)輸出裝置，它基于所述累計裝置中的累積結(jié)果，輸出對抗于所述設(shè)備中的溫度變化的自適應(yīng)校正數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的失真補償裝置還包括自適應(yīng)相位補償裝置，基于提供給所述設(shè)備的輸入信號和來自所述設(shè)備的輸出信號之間的相位差，輸出對抗于所述設(shè)備中的溫度波動的自適應(yīng)相位失真校正數(shù)據(jù)，并且可以應(yīng)用所述自適應(yīng)校正數(shù)據(jù)自適應(yīng)地補償所述設(shè)備的相位失真。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的失真補償裝置還包括相位失真校正裝置，基于提供給所述設(shè)備的輸入信號的包絡(luò)信號，輸出校正所述設(shè)備的相位失真的校正數(shù)據(jù)，并且響應(yīng)于所述校正數(shù)據(jù)，控制所述設(shè)備的相移過程來校正所述設(shè)備的相位失真。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的失真補償裝置，其中所述的自適應(yīng)相位失真補償裝置，將所述自適應(yīng)校正數(shù)據(jù)加到用于所述相位失真校正裝置中的校正數(shù)據(jù)上，以便自適應(yīng)地補償所述設(shè)備的相位失真。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的失真補償裝置，其中所述的自適應(yīng)相位失真補償裝置包括相位差檢測裝置，用于檢測在提供給所述設(shè)備的輸入信號和來自所述設(shè)備的輸出信號之間的相位差；自適應(yīng)相位失真校正數(shù)據(jù)輸出裝置，基于由所述相位差檢測裝置檢測到的相位差，輸出對抗于所述設(shè)備中的溫度變化的自適應(yīng)相位失真校正數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的失真補償裝置，其中所述設(shè)備是功率放大器裝置，并且所述輸入信號是受包絡(luò)波動影響的高頻輸入信號。
10.用于補償產(chǎn)生于設(shè)備中的失真成分的失真補償方法包括自適應(yīng)振幅失真補償步驟，用于發(fā)現(xiàn)在提供給所述設(shè)備的輸入信號的包絡(luò)信號和所述設(shè)備的輸出信號的包絡(luò)信號之間的振幅差，并且基于對所述振幅差的積分的累計結(jié)果，輸出對抗于所述設(shè)備中的溫度波動的振幅失真的自適應(yīng)校正數(shù)據(jù)，應(yīng)用所述自適應(yīng)校正數(shù)據(jù)，自適應(yīng)的補償所述設(shè)備的振幅失真。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的失真補償方法，還包括振幅失真校正步驟，基于提供給所述設(shè)備的輸入信號的包絡(luò)信號，輸出用于校正所述設(shè)備的振幅失真的校正數(shù)據(jù)，響應(yīng)于所述的校正數(shù)據(jù)，控制所述設(shè)備的增益改變過程，來校正所述設(shè)備的振幅失真。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的失真補償方法，其中所述的自適應(yīng)振幅失真補償步驟，將所述自適應(yīng)校正數(shù)據(jù)加到用于所述的振幅失真校正步驟的校正數(shù)據(jù)上，來實現(xiàn)所述設(shè)備的振幅失真的自適應(yīng)補償。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的失真補償方法，還包括自適應(yīng)相位失真補償步驟，它基于提供給所述設(shè)備的輸入信號和來自所述設(shè)備的輸出信號之間的相位差，輸出對抗于所述設(shè)備中的溫度波動的自適應(yīng)相位失真校正數(shù)據(jù)，并且可以應(yīng)用所述自適應(yīng)校正數(shù)據(jù)自適應(yīng)地補償所述設(shè)備的相位失真。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的失真補償方法還包括相位失真校正步驟，基于提供給所述設(shè)備的輸入信號的包絡(luò)信號，輸出校正所述設(shè)備的相位失真的校正數(shù)據(jù)，并且相應(yīng)于所述校正數(shù)據(jù)，控制所述設(shè)備的相移過程來校正所述設(shè)備的相位失真。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的失真補償方法，其中的自適應(yīng)相位失真補償步驟，將所述自適應(yīng)校正數(shù)據(jù)加到用于所述的相位失真校正步驟的校正數(shù)據(jù)上，來實現(xiàn)對所述設(shè)備的相位失真的自適應(yīng)補償。
16.根據(jù)權(quán)利要求10的失真校正方法，其中所述設(shè)備是功率放大裝置，并且所述輸入信號是經(jīng)受包絡(luò)波動的高頻輸入信號。
全文摘要
一種失真補償方法和裝置。相減的結(jié)果S40被加到以信號S3作為地址寫在隨機存儲器17中的數(shù)據(jù)上,然后再次寫入隨機存儲器17中。隨機存儲器17中的數(shù)據(jù)為接下來的第三存儲器19提供了一個地址,來幫助輸出存儲在第三存儲器19中的數(shù)據(jù)S44。這些存儲在第三存儲器中的數(shù)據(jù)S44由振幅失真校正電路中提供的第二加法器19加到第一存儲器中的振幅校正數(shù)據(jù)上。所得求和數(shù)據(jù)輸入需要被補償?shù)墓β史糯笃?3中,以便校正振幅失真。
文檔編號H03F3/24GK1340911SQ01124339
公開日2002年3月20日 申請日期2001年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月16日
發(fā)明者楠繁雄 申請人:索尼株式會社