一種自適應(yīng)前饋預(yù)失真系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種自適應(yīng)前饋預(yù)失真系統(tǒng)及方法，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]功率放大器的輸入端放大多音信號(hào)時(shí)，一定會(huì)產(chǎn)生有害的交調(diào)產(chǎn)物，且隨著功放輸出功率不斷接近其功率飽和點(diǎn)，這種非線性失真將變得越來越嚴(yán)重。一般功率回退ldB，三階交調(diào)改善2dB，傳統(tǒng)的方式是使功放工作在回退狀態(tài)以滿足線性度要求，但回退法改善頂D3到-50dBc左右，再回退也不會(huì)改善頂D3 了。所以對(duì)于線性度要求較高的系統(tǒng)無法采用回退法。另外一方面，功放的效率也會(huì)隨著回退量的增加而急劇下降，這意味著工作在回退模式必然使得功放的效率降低，功放是系統(tǒng)中功耗最大的模塊，所以這種工作在深回退狀態(tài)的功放方案會(huì)使得系統(tǒng)效率低下，大多數(shù)情況下，不是最優(yōu)方案。
[0003]引入預(yù)失真技術(shù)則可以很好的解決上述線性度和效率的矛盾。簡(jiǎn)單的說，預(yù)失真就是人為地加入一個(gè)特性與包括功放在內(nèi)的系統(tǒng)非線性失真恰好相反的系統(tǒng)，進(jìn)行補(bǔ)償，從而改善功放的線性度，同樣的線性度要求下，功放可以工作在接近飽和功率點(diǎn)位置，這樣功放效率會(huì)大大提尚，從而系統(tǒng)效率也會(huì)相應(yīng)提尚，減小系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)成本。另外，功放效率尚，功耗小，則同時(shí)會(huì)降低散熱、電源和末級(jí)管成本等，預(yù)失真技術(shù)的諸多好處使之成為了現(xiàn)在主流的線性化技術(shù)之一。
[0004]從預(yù)失真器所處的位置，可將預(yù)失真分為射頻(RF)、中頻(IF)和基帶預(yù)失真三種，一般而言，又把前兩者統(tǒng)稱為模擬預(yù)失真，第三種稱為數(shù)字預(yù)失真。射頻預(yù)失真和中頻預(yù)失真技術(shù)都是通過模擬器件進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、代價(jià)低廉，而且適合高頻和寬帶寬等優(yōu)點(diǎn)，但是存在著難以處理高階非線性失真和自適應(yīng)調(diào)整的缺點(diǎn)，因此只能達(dá)到中等的線性化程度。
[0005]圖1是一個(gè)簡(jiǎn)化的射頻預(yù)失真方案原理示意圖:RFin為未失真信號(hào)，經(jīng)過功放后會(huì)產(chǎn)生一定程度的失真(見RFfb信號(hào))，預(yù)失真芯片通過耦合器3采集到失真信號(hào)(RFfb信號(hào))后，與通過耦合器I采集到的RFin信號(hào)比較、運(yùn)算得到失真分量的補(bǔ)償信號(hào)，通過耦合器2耦合到功放的輸入端，理想情況下，能使功放輸出一個(gè)未失真的RFout信號(hào)(見圖中RFout )。
[0006]前饋功放法示意圖如圖2所示，它由兩個(gè)環(huán)路構(gòu)成。第一環(huán)路用于載波信號(hào)的抵消，交調(diào)信號(hào)的提取，因而稱為載波抵消環(huán)。第二環(huán)路用于交調(diào)信號(hào)的抵消，稱為交調(diào)抵消環(huán)在第一環(huán)路，輸入雙頻信號(hào)，經(jīng)耦合器C3分成A、B兩路信號(hào)，A路信號(hào)通過主功率放大器進(jìn)行放大，其輸出信號(hào)再經(jīng)過耦合器Cl耦合一部分功率送入混合耦合器H，B路信號(hào)經(jīng)延遲線τI送入耦合器H，通過調(diào)整A路中信號(hào)的幅度、相位和B路延遲，使進(jìn)入混合耦合器H的兩路主信號(hào)幅度相等，相位相反而抵消，得到的信號(hào)稱為誤差信號(hào)。在理論上，誤差信號(hào)中不包含原始雙頻信號(hào)，基本上由主放大器產(chǎn)生的交調(diào)干擾信號(hào)組成。第二環(huán)路，主功率放大器輸出信號(hào)，經(jīng)耦合器Cl和延遲線τ2后送入耦合器C2，環(huán)路I中由耦合器H輸出的誤差信號(hào)經(jīng)過幅度相位調(diào)整，再通過誤差放大器進(jìn)行放大后送入耦合器C2，耦合器C2中兩路信號(hào)的交調(diào)分量因幅度相同，相位相反而抵消，使得總輸出信號(hào)中交調(diào)分量得到抑制。
[0007]但在現(xiàn)有技術(shù)中是用一個(gè)或者多個(gè)非線性失真特性與功放非線性失真特性類似的器件產(chǎn)生非線性失真分量，其失真特性并非和功放失真特性一模一樣。另外，也無法針對(duì)所有功率水平實(shí)現(xiàn)預(yù)失真功能，一般只能針對(duì)某一功率進(jìn)行優(yōu)化，故只有部分功率水平的預(yù)失真效果較好，且非常有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)之上述問題，本發(fā)明提供了一種自適應(yīng)前饋預(yù)失真系統(tǒng)及方法，能針對(duì)任意頻率和功率實(shí)現(xiàn)信號(hào)的預(yù)失真處理、信號(hào)的無失真放大，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)功能;并且本發(fā)明中得到的功放失真分量是功放本身的失真分量，線性化效果優(yōu)于前饋法。
[0009]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種自適應(yīng)前饋預(yù)失真方法，包括如下步驟:
[0010]采集功放(功率放大器)輸入端信號(hào)(基波信號(hào))及功放輸出端信號(hào)(反饋信號(hào))；
[0011]將采集到的所述功放輸入端信號(hào)與功放輸出端信號(hào)調(diào)整相位后相加得到功放的失真分量；
[0012]將所述失真分量導(dǎo)入所述功放輸入端，用于抵消功放的失真。
[0013]作為進(jìn)一步的優(yōu)選，將所述采集到的功放輸入端信號(hào)與所述功放輸出端信號(hào)的相位差調(diào)整為180°，即反相相加。
[0014]作為進(jìn)一步的優(yōu)選，將所述采集到的功放輸入端信號(hào)與所述功放輸出端信號(hào)在相加前進(jìn)行信號(hào)幅度調(diào)整，使兩者功率相當(dāng)。
[0015]作為進(jìn)一步的優(yōu)選，將所述失真分量調(diào)整信號(hào)幅度和相位后導(dǎo)入功放輸入端，且調(diào)整所述失真分量的相位至功放輸出失真最小，所述失真分量的調(diào)整如下:將幅度調(diào)整到功放輸出的失真分量功率減掉功放增益之后的功率值(未加預(yù)失真之前)，然后在這個(gè)基礎(chǔ)上調(diào)整使失真最小。
[0016]作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述信號(hào)幅度調(diào)整包括信號(hào)放大或衰減。
[0017]作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述功放輸入端信號(hào)和功放輸出端信號(hào)的采集、幅度調(diào)整以及失真分量的信號(hào)幅度調(diào)整受同一控制單元控制，以使采集到的功放輸入端信號(hào)和采集到的功放輸出端信號(hào)功率相當(dāng)，則可實(shí)現(xiàn)任何輸入/輸出功率水平，任何回退量下的預(yù)失真功能，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)功能。
[0018]作為進(jìn)一步的優(yōu)選，小步進(jìn)增加功放輸出端信號(hào)(反饋信號(hào))功率，使線性化效果最好為止。
[0019]—種自適應(yīng)前饋預(yù)失真系統(tǒng)，包括如下:
[0020]信號(hào)采集單元，用于分別采集功放輸入端信號(hào)(基波信號(hào))及功放輸出端信號(hào)(反饋信號(hào))；
[0021]失真獲取單元，用于將采集到的功放輸入端信號(hào)及功放輸出端信號(hào)調(diào)整相位后相加得到功放的失真分量；
[0022]功率放大器(功放)，被配置為接收功放輸入端信號(hào)及所述失真分量，以抵消所述功放失真。
[0023]作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述失真獲取單元，還用于將所述采集到的功放輸入端信號(hào)與所述功放輸出端信號(hào)在相加前進(jìn)行信號(hào)幅度調(diào)整，使兩者功率相當(dāng)，所述采集到的功放輸入端信號(hào)與所述功放輸出端信號(hào)的相位差調(diào)整為180°，反相相加。
[0024]作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述失真獲取單元，還用于將所述失真分量在導(dǎo)入功放輸入端之前進(jìn)行信號(hào)幅度調(diào)整和相位調(diào)整，且調(diào)整至功放輸出失真最小。
[0025]作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述失真獲取單元，包括用于采集到的功放輸入端信號(hào)與所述功放輸出端信號(hào)幅度調(diào)整的信號(hào)調(diào)節(jié)器以及調(diào)整所述信號(hào)相位的電橋、移相器。移相器和電橋的作用是為了使所述采集到的功放輸入端信號(hào)與所述功放輸出端信號(hào)調(diào)整相位，來抵消基波分量，留下的僅剩下失真分量。
[0026]作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述失真獲取單元，還包括用于失真分量幅度調(diào)整的信號(hào)調(diào)節(jié)器以及用于失真分量信號(hào)相位調(diào)整的電橋、移相器。
[0027]作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述信號(hào)采集單元，包括用于分別采集功放輸入端和輸出端信號(hào)的第一、第二親合器及第一、第二功分器。
[0028]作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述信號(hào)采集單元，還包括功放輸入端信號(hào)及輸出端信號(hào)的功率檢測(cè)單元，兩者的所述功率監(jiān)測(cè)單元與各自的信號(hào)采集單元連接，且與信號(hào)調(diào)節(jié)器共同受同一控制單元控制，使得采集到的功放輸入端信號(hào)和采集到的功放輸出端信號(hào)功率相當(dāng)。
[0029]作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述采集到的功放輸入端信號(hào)、功放輸出端信號(hào)以及所述失真分量信號(hào)的信號(hào)調(diào)節(jié)器受同一控制單元控制。
[0030]作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述功率檢測(cè)單元包括可調(diào)衰減器、檢波管及模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0
[0031]作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述信號(hào)調(diào)節(jié)器包括信號(hào)放大器或數(shù)控衰減器。
[0032]本發(fā)明的有益效果如下:
[0033]1、本發(fā)明中得到的功放失真分量是功放本身的失真分量，而非現(xiàn)有技術(shù)中用類似功放失真特性的器件模擬得到的，線性化效果更優(yōu)。
[0034]2、本發(fā)明所述通過功率檢測(cè)保證采集到的功放輸入端和采集到的輸出端信號(hào)功率總是保持一致，則可實(shí)現(xiàn)任何輸入/輸出功率水平，任何回退量下的預(yù)失真功能，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)功能。
[0035]3、本發(fā)明和前饋法相比，其優(yōu)點(diǎn)是:現(xiàn)有技術(shù)前饋法在第一個(gè)環(huán)路得到功放的失真分量后，把失真分量處理后反相加到功放的輸出端來抵消失真分量。本申請(qǐng)?jiān)诘玫焦Ψ诺氖д娣至亢?，把其反相?dǎo)入到輸入端來抵消失真分量，應(yīng)用自適應(yīng)技術(shù)后，可實(shí)現(xiàn)收斂計(jì)算，只要衰減器和放大器步進(jìn)足夠小，檢波電路精度足夠高，反饋信號(hào)和功放輸出之間的增益平坦度足夠小，電路響應(yīng)速度足夠高，其他器件足夠理想，理論上可使工作在任何功率水平的功放輸出失真分量趨向于無窮小。也就是說理論上，本發(fā)明線性化效果可優(yōu)于前饋法。
[0036]4、本發(fā)明與數(shù)字預(yù)失真以及中頻預(yù)失真等技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)是:不需要到數(shù)字域或者中頻域的反饋通路;不需要繁雜的數(shù)字計(jì)算和信號(hào)處理;不需要SC1894等模擬預(yù)失真芯片，沒有應(yīng)用頻率限制。
[0037]5、本發(fā)明系統(tǒng)需要用到消耗功率的器件少，與其他顯性化技術(shù)附加功耗相當(dāng)或更小。
【附圖說明】
[0038]圖1為現(xiàn)有技術(shù)一射頻預(yù)失真系統(tǒng)原理示意圖。
[0039]圖2為現(xiàn)有技術(shù)一前饋功放系統(tǒng)原理示意圖。
[0040]圖3為本申請(qǐng)實(shí)施例自適應(yīng)前饋預(yù)失真系統(tǒng)原理示意圖。
[0041 ]附圖中標(biāo)記如下:I.1-預(yù)失真芯片，I.2-功率放大器，I.3-耦合器I，1.4_耦合器2，1.5-親合器3，1.6-延時(shí)器。
[0042]Al-主放大器，A2-誤差放大器，B1、B2_增益相位調(diào)整，Cl、C2、C3_耦合器，τ 1、τ2_延遲線，H-混合耦合器。
[0043]3.1-功放，3.2-控制器，3.11、3.12-耦合器，3.21、3.22-功分器，3.31、3.32-可調(diào)衰減器，3.41、3.42-檢波管，3.51、3.52-ADC，3.61-數(shù)控衰減器、3.62-放大器，3.71、3.72-移相器，3.81、3.82-電橋，3.9-放大器，3.10-延時(shí)器。
【具體實(shí)施方式】
[0044]本申請(qǐng)實(shí)施