專利名稱：一種線性功率放大方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及線性功率放大技術領域，具體涉及將包絡預失真和前饋式放大器相結合的線性放大方法及其裝置。
隨著全球通訊業(yè)務的發(fā)展，通訊頻譜資源變得越來越擁擠。為了更加有效地利用頻譜資源，許多通信系統(tǒng)都采用頻譜利用率較高的調(diào)制方式，例如QPSK(四相移鍵控)、8PSK(八相移鍵控)等等。這些調(diào)制方式不僅對載波的相位進行調(diào)制，同時也調(diào)制了載波的幅度，因此這些調(diào)制方式會產(chǎn)生有較大的峰平比的非恒包絡調(diào)制信號。而對于GMSK(Gaussian Minimum Shift Frequency Keying，高斯濾波最小移頻鍵控)這樣的恒包絡調(diào)制，如果使用了多載波技術，利用信號組合器將多個載波的信號組合成一個寬帶信號，也會產(chǎn)生較大的包絡起伏。較大的峰平比對射頻發(fā)射機的放大器提出了很高的線性要求。這是因為功率放大器在大信號下具有不可避免的的非線性特性，會產(chǎn)生嚴重的互調(diào)分量及頻譜泄漏，帶來信號間的相互干擾，影響通訊的質(zhì)量及降低通訊系統(tǒng)的容量。
如何提高系統(tǒng)的線性度是通信系統(tǒng)期待解決的一個共同問題。為了解決線性度的問題，可以采用兩種方法第一種方法是將整個發(fā)射通道進行功率回退，使發(fā)射通道工作在線性區(qū)，這種方法大大降低了系統(tǒng)的工作效率，增加了基站設備的成本；第二種方法是采用線性化技術，即采用適當?shù)耐鈬娐?，對發(fā)信通道的非線性特性進行校正，從而在電路整體上呈現(xiàn)對輸入信號的線性放大效果，這種方法避開了難度很大的器件制造技術，采用成本相對較低的器件，不但形式多樣，而且器件的選擇也較靈活，因此在目前來看是最適合的方法。
前饋式功率放大器及包絡預失真(以下有時簡稱預失真)是兩種比較有效的線性化方法。


圖1為包絡預失真的原理示意圖。由于放大器的非線性，多載波信號經(jīng)過放大器后，會產(chǎn)生有害的交調(diào)分量IMD(Intermodulation Distortion)。在圖1中功率放大器112是待改善線性的放大器，它在放大信號的同時產(chǎn)生有害的交調(diào)分量113。預失真的工作原理如下輸入信號100被功率分配器102分成上下兩路。一路(下支路)送給自動增益控制器107作為控制參考REF。另一路(上支路)為主通路。電調(diào)可變衰減器104可以改變主通路的增益以保證由于溫度變化等造成的增益變化被補償。從功率分配器102輸出的信號經(jīng)過耦合器106、延遲線108和矢量衰減器110后送給功率放大器112。之所以稱為矢量衰減器是因為這種衰減器既可以改變信號的幅度(圖中用字母A表示)，又可以改變信號的相位(圖中用字母F表示)。耦合器106的作用是耦合一部分功率進行包絡檢波105，并送給工作函數(shù)發(fā)生器(WFG)109生成預失真多項式補償函數(shù)。矢量衰減器110在工作函數(shù)發(fā)生器109的控制下預先產(chǎn)生一個交調(diào)分量111，該交調(diào)111與功率放大器的交調(diào)113大小相等方向相反，相加的結果是使得功率放大器的有害交調(diào)113被預先產(chǎn)生的交調(diào)分量111抵消，達到改善功率放大器線性的目的。由于交調(diào)111是在功率放大器112之前預先產(chǎn)生的，因此稱這種線性化方法為預失真(Pre-Distortion，簡稱PD)。當然由于各種非理想因素干擾，功率放大器的交調(diào)不可能完全抵消，殘余的交調(diào)114與未改善前的交調(diào)113之比稱為改善度。一般說來預失真的改善度在10dB左右。耦合器115耦合一部分功率經(jīng)過功率分配器116分成兩路，一路(118)經(jīng)信號檢測單元的交調(diào)檢測后送入數(shù)字信號處理(DSP)模塊122以獲得線性改善效果信息，通過算法輸出控制參量125到工作函數(shù)發(fā)生器(WFG)109以便獲得適當?shù)目刂齐妷篤Aac和VFac；另一路(120)則送入自動增益控制器107中輸出VAdc以調(diào)整104的增益。虛線模塊123可簡記為預失真功放124(PD-PAPre-Distortion PowerAmplifier)。
圖2是一個典型的前饋線性功放示意圖。圖中主功放(MPA)204是待改善線性的放大器，為了改善它的線性需要增加一個功率比較小的誤差功放(EPA)213和主要由延遲線(206、208)、矢量衰減器(203、212)構成的環(huán)路。從圖2可以看到，前饋線性功放系統(tǒng)分為三部分環(huán)(LOOP)1、環(huán)(LOOP)2、與耦合器210、211相連的信號檢測214(窄帶接收機)和自動控制215構成的控制部分。LOOP1實現(xiàn)的功能主要是提取信號通過主功放(MPA)產(chǎn)生的交調(diào)(IMD)，LOOP2實現(xiàn)的功能是放大LOOP1產(chǎn)生的IMD抵消載波中的IMD，使輸出的信號較為純凈，從而改善放大器的線性度。多載波信號217為待放大的信號。通過耦合器201分為兩路送入LOOP1。其中一路送入主放大器(MPA)204。由于MPA204的非線性，輸出信號218便有了雜散IMD。經(jīng)過耦合器205取出一部分信號與從延遲器206送來的沒有雜散的載波在耦合器207會合。通過調(diào)節(jié)控制電壓D1、D2來調(diào)節(jié)矢量衰減器203的幅度和相位，使到達耦合器207的兩路載波信號幅度相等相位相反，這樣LOOP1提供的信號219理論上只是含有IMD。實際過程中，信號219的精度主要取決于矢量衰減器的D1、D2的精細調(diào)節(jié)，而D1、D2的值是由自動控制裝置215根據(jù)信號檢測單元214收到的信息進行計算、處理得到的，該信息包含了載波對消的程度。所提取的IMD信號通過誤差放大器EPA213進行放大后通過耦合器209和被放大過的帶有IMD的載波進行抵消，得到被消除IMD的、被放大的載波信號221，其抵消精度經(jīng)耦合器210和信號檢測單元214送入自動控制裝置215處理，并輸出控制矢量衰減器212的控制信號D3、D4，使到達耦合器209的IMD信號和載波信號中含有的IMD信號幅度相等相位相反。最后達到改善主功放輸出的載波的目的。信號檢測單元214是一個窄帶接收機，它通過單刀雙擲開關K1輪流檢測LOOP1和LOOP2對消后的交調(diào)和載波，K1由自動控制單元215同步控制在LOOP1和LOOP2之間輪流轉換。
上述的預失真和前饋方法結構比較簡單，但IMD的抵消都有限，線性改善度都不高，預失真方法的改善度在10～15db，前饋方法也只有25～30dB的改善度。為了達到所需的線性度，常常須要將兩者聯(lián)合起來使用，即用圖1中的PD-PA124替代圖2中的MPA204，以達到40～45dB的線性度改善。但從圖1和圖2可知由于預失真電路和前饋電路本身就比較復雜，因此兩者結合起來的電路就更加復雜。可以想象一下把圖1和圖2揉在一起的情形，就會感到頭緒太多，零亂不清。其結果是造成產(chǎn)品指標惡化，體積增大，成本增加和可靠性降低。
本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有技術的缺點，提出一種將預失真方法和前饋方法相結合的但實現(xiàn)相對簡單、成本較低、可靠性增加的線性功率放大方法。
本發(fā)明的另一目的在于提出一種實現(xiàn)上述線性功率放大方法的結構簡單、體積較少的、成本較低、可靠性增加的線性功率放大器。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提出一種線性功率放大方法，包括以下步驟a、將輸入的載波信號耦合成第一輸入載波信號和第二輸入載波信號；b、調(diào)整第一輸入載波信號的幅度和相位，同時預先產(chǎn)生一交調(diào)信號；c、主功率放大器將調(diào)整后的所述第一輸入載波信號放大，同時用預先產(chǎn)生的所述交調(diào)信號與主功率放大器產(chǎn)生的交調(diào)分量進行抵消；d、放大后的第一輸入載波信號以及未抵消完的交調(diào)分量被分成兩部分，一部分與第二輸入載波信號進行耦合以提取第一輸入載波信號中的未抵消完的交調(diào)信號；e、調(diào)整提取出來的交調(diào)信號的幅度和相位使之與放大后的第一輸入載波信號中的未抵消完的交調(diào)分量幅度相等相位相反；f、調(diào)整后的交調(diào)信號經(jīng)誤差放大器放大后與放大了的第一輸入載波信號的另一部分進行耦合，以抵消其中的交調(diào)分量，獲得輸出載波信號。
其特征在于所述步驟b是根據(jù)步驟d提取出來的交調(diào)信號來調(diào)整第一輸入載波信號的幅度和相位以及預產(chǎn)生的交調(diào)信號的，具體過程為1)將步驟d提取出來的交調(diào)信號耦合一部分后進行交調(diào)檢測，檢測出交調(diào)信號；
2)數(shù)字處理單元根據(jù)檢測到的輸入載波中的交調(diào)信號獲得提取交調(diào)信號的效果信息，并輸出算法控制參量D1和D2和加權信號；3)工作函數(shù)發(fā)生器根據(jù)所述加權信息和輸入載波信號中的包絡信號產(chǎn)生幅度控制交流電壓(VAac)和相位控制交流電壓(VFac)；4)將所述的幅度控制交流電壓(VAac)和相位控制交流電壓(VFac)分別與算法控制參量D1和D2相加后向矢量衰減器輸出幅度控制電壓(VA)和相位控制電壓(VF)；5)矢量衰減器在所述幅度控制電壓(VA)和相位控制電壓(VF)的控制下調(diào)整第一輸入載波信號的幅度和相位，使得經(jīng)主功率放大器放大后的第一輸入載波信號與第二輸入載波信號的幅度相等相位相反；同時調(diào)整預產(chǎn)生的交調(diào)信號的幅度和相位，使得預產(chǎn)生的交調(diào)信號與主功率放大器產(chǎn)生的交調(diào)信號得到最大限度的抵消。
其中步驟e對交調(diào)信號幅度和相位調(diào)整是根據(jù)輸出載波信號進行的，具體過程為1)將步驟f獲取的輸出載波信號耦合一部分后進行交調(diào)檢測，檢測出輸出載波信號中的殘存的交調(diào)分量；2)根據(jù)檢測到的交調(diào)分量獲得輸出載波信號的線性化效果信息，并輸出控制參量D3和D4，分別控制交調(diào)信號的幅度調(diào)整和相位調(diào)整。
其中對第一輸入載波信號的幅度和相位以及預產(chǎn)生的交調(diào)信號進行調(diào)整的控制過程中，在所述的步驟4)將所述的幅度控制交流電壓(VAac)和相位控制交流電壓(VFac)分別與算法控制參量D1和D2相加后，還有一個對相加結果進行隔直處理的步驟，然后再向矢量衰減器輸出幅度控制電壓(VA)和相位控制電壓(VF)。
為實現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明還提供一種實現(xiàn)上述線性功率放大方法的線性功率放大裝置，該裝置包括環(huán)路一，預先產(chǎn)生一交調(diào)信號與主功率放大器產(chǎn)生的交調(diào)信號進行抵消，并提取未抵消完畢的交調(diào)信號；環(huán)路二，將提取出來的未抵消交調(diào)信號進行放大后與輸入載波信號中的交調(diào)分量抵消，以獲取不含交調(diào)分量的輸出載波信號；控制通路，根據(jù)環(huán)路一提取的未抵消交調(diào)信號中的載波分量或輸出載波信號中的交調(diào)分量分別控制環(huán)路一中的矢量衰減器和環(huán)路二中的矢量衰減器的幅度和相位；所述控制通路包括第六耦合器、第七耦合器、選擇開關、本振信號發(fā)生器、信號檢測單元、數(shù)字處理單元，其特征在于還包括工作函數(shù)發(fā)生器、第一加法器和第二加法器；第六耦合器負責將環(huán)路一提取出來的交調(diào)信號耦合一部分出來提供給控制通路，第七耦合器負責將輸出載波信號耦合一部分出來提供給控制通路，選擇開關分別通過連接第六耦合器、第七耦合器使控制通路分別控制環(huán)路一中的矢量衰減器和環(huán)路二中的矢量衰減器，本振信號發(fā)生器將信號變到較低頻率以便檢測，信號檢測單元檢測控制通路中的載波信號或交調(diào)信號，數(shù)字處理單元完成算法運算，工作函數(shù)發(fā)生器將輸入載波信號經(jīng)過包絡檢波后進行加權運算，第一加法器和第二加法器分別完成電壓相加功能。
其中所述的環(huán)路一包括第一耦合器，將輸入載波信號耦合成第一輸入載波信號和第二輸入載波信號；矢量衰減器，對第一輸入載波信號的幅度和相位進行調(diào)整，并預先產(chǎn)生一交調(diào)信號，以抵消主功率放大器中產(chǎn)生的交調(diào)信號；主功率放大器，對第一輸入載波信號進行放大；第一延時器，將第二輸入載波信號進行延時；第四耦合器，將延時后的第二輸入載波信號與主功率放大器放大后的第一輸入載波信號進行耦合，以提取載波信號中的交調(diào)信號。
其中所述的環(huán)路二包括第二延時器，對主功率放大器放大后的第一輸入載波進行延時；矢量衰減器，對第四耦合器提取出來的交調(diào)信號的幅度和相位進行調(diào)整；誤差功率放大器，對矢量衰減器調(diào)整后的交調(diào)信號進行放大；第五耦合器，將第二延時器輸出的第一輸入載波信號與誤差功率放大器輸出的交調(diào)信號進行耦合，以抵消第一輸入載波信號中的交調(diào)信號，獲取輸出載波信號。
其中所述的信號檢測單元是窄帶接收機。
由于本發(fā)明將預失真的矢量衰減器及前饋功率放大器的矢量衰減器合二為一，這樣省略了一個矢量衰減器。同時利用前饋環(huán)路的特點，將預失真放大器中電調(diào)可變衰減器及其相關的控制電路如自動增益控制器取消，其功能由矢量衰減器、控制電壓及環(huán)路一Loop1共同完成。其作用完全等效于對放大器的增益進行自動補償。另外當選擇開關K1選擇與第七耦合器連接時，窄帶接收機除了可以接收Loop1的輸入載波抵消信息外，還可以作為檢測主功率放大器的輸出交調(diào)狀況，送入數(shù)字處理單元作為算法優(yōu)化的判據(jù)。因此，本發(fā)明提供的改進線性功率放大裝置及其放大方法具有電路簡化、節(jié)省器件、結構緊湊的特點，可以降低成本、減少放大器體積、增加產(chǎn)品的可靠性。
圖1為現(xiàn)有的預失真原理框圖；圖2為現(xiàn)有的典型前饋線性功率放大器原理框圖；圖3為本發(fā)明實施例原理框圖。
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做詳細的說明。
圖1和圖2已經(jīng)在前面進行了詳細說明，因此不再贅述。
圖3示出了本發(fā)明的一較佳實施例，如圖所示，線性功率放大裝置包括環(huán)路一(Loop1)、環(huán)路二(Loop2)和一個控制通路。其中環(huán)路一(Loop1)包括第一耦合器301，將輸入載波信號耦合成第一輸入載波信號和第二輸入載波信號；矢量衰減器303，對第一輸入載波信號的幅度和相位進行調(diào)整，并預先產(chǎn)生一交調(diào)信號，以抵消主功率放大器304中產(chǎn)生的交調(diào)信號；主功率放大器(PA)304，對第一輸入載波信號進行放大；第一延時器(DL1)306，將第二輸入載波信號進行延時；第四耦合器307，將延時后的第二輸入載波信號與主功率放大器(PA)304放大后的第一輸入載波信號進行耦合，以提取載波信號中的交調(diào)信號。因此環(huán)路一(Loop1)的主要作用在于預先產(chǎn)生一交調(diào)信號與主功率放大器304產(chǎn)生的交調(diào)信號進行抵消，并提取未抵消完畢的交調(diào)信號。環(huán)路二包括第二延時器308，對主功率放大器304放大后的第一輸入載波進行延時；矢量衰減器312，對第四耦合器307提取出來的交調(diào)信號的幅度和相位進行調(diào)整；誤差功率放大器313，對矢量衰減器312調(diào)整后的交調(diào)信號進行放大；第五耦合器309，將第二延時器308輸出的第一輸入載波信號與誤差功率放大器313輸出的交調(diào)信號進行耦合，以抵消第一輸入載波信號中的交調(diào)信號，獲取輸出載波信號。因此環(huán)路二(Loop2)的主要作用在于將提取出來的未抵消交調(diào)信號進行放大后與輸入載波信號中的交調(diào)分量抵消，以獲取不含交調(diào)分量的輸出載波信號?？刂仆钒ǖ诹詈掀?11、第七耦合器310、選擇開關K1、本振信號發(fā)生器319、信號檢測單元318和數(shù)字處理單元317，除此之外還包括一工作函數(shù)發(fā)生器316、第一加法器314和第二加法器315；第六耦合器311負責將環(huán)路一提取出來的交調(diào)信號耦合一部分出來提供給控制通路，第七耦合器310負責將輸出載波信號耦合一部分出來提供給控制通路，選擇開關K1分別通過連接第六耦合器311、第七耦合器310使控制通路分別控制環(huán)路一中的矢量衰減器303和環(huán)路二中的矢量衰減器312，本振信號發(fā)生器319將信號變到較低頻率以便檢測，信號檢測單元318檢測控制通路中的載波信號或交調(diào)信號，它可以是一個窄帶接收機，數(shù)字處理單元317完成算法運算，工作函數(shù)發(fā)生器316將第三耦合器302耦合出來的輸入載波信號經(jīng)過包絡檢波后進行加權運算，第一加法器314和第二加法器315分別將直流和交流電壓相加。因此控制通路是根據(jù)環(huán)路一(Loop1)提取的未抵消交調(diào)信號中的載波分量或輸出載波信號中的交調(diào)分量分別控制環(huán)路一(Loop1)和環(huán)路二(Loop2)中的兩個矢量衰減器303、312的幅度和相位。
下面結合線性功率放大裝置對本發(fā)明的線性功率放大方法進行詳細說明。
如圖3所示，線性功率放大方法包括以下步驟a、第一耦合器301將輸入的載波信號分成第一輸入載波信號和第二輸入載波信號兩部分，第一輸入載波信號輸入到環(huán)路一(Loop1)中的矢量衰減器303，第二輸入載波信號經(jīng)第一延時器306的延時后輸出給第四耦合器307；
b、調(diào)整第一輸入載波信號的幅度和相位，同時預產(chǎn)生一交調(diào)信號；環(huán)路一中的矢量衰減器303具有兩個功能，一方面作為預失真中的矢量衰減器在數(shù)字處理單元317的控制下預先產(chǎn)生一交調(diào)信號，并調(diào)整其幅度和相位，另一方面作為前饋式功率放大器中的矢量衰減器在數(shù)字處理單元317的控制下調(diào)整第一輸入載波信號的幅度和相位，使得在第四耦合器307中第一輸入載波信號和第二輸入載波信號完全抵消，得到比較純凈的交調(diào)信號。
對第一輸入載波信號的幅度和相位以及對預產(chǎn)生的交調(diào)信號的幅度和相位進行調(diào)整是通過控制通路并根據(jù)環(huán)路一提取出來的交調(diào)信號來調(diào)整的，具體過程為1)選擇開關K1將控制通路選擇與第六耦合器311連接，將環(huán)路一提取出來的交調(diào)信號通過第六耦合器311耦合一部分后進行交調(diào)檢測，檢測出交調(diào)信號中的輸入載波信號，其中本振信號發(fā)生器319將信號變到較低頻率以便檢測；2)數(shù)字處理單元根據(jù)檢測到的輸入載波中的交調(diào)信號獲得提取交調(diào)信號的效果信息，并輸出算法控制參量D1和D2和加權信號321；3)工作函數(shù)發(fā)生器316將第三耦合器302耦合出來的輸入載波信號進行包絡檢波后與加權信號321進行運算產(chǎn)生幅度控制交流電壓(VAac)和相位控制交流電壓(VFac)；4)將所述的幅度控制交流電壓(VAac)和相位控制交流電壓(VFac)分別在第一加法器314和第二加法器315與算法控制參量D1和D2相加后向矢量衰減器303輸出幅度控制電壓(VA)和相位控制電壓(VF)，為了減少幅度控制交流電壓(VAac)和相位控制交流電壓(VFac)中直流成分的影響，可以在進行隔直處理后再送入第一、第二加法器314、315；5)矢量衰減器303在幅度控制電壓(VA)和相位控制電壓(VF)的控制下調(diào)整第一輸入載波信號的幅度和相位，使得第四耦合器307中第一、第二輸入載波信號的幅度相等相位相反，同時調(diào)整預產(chǎn)生的交調(diào)信號的幅度和相位，使得預產(chǎn)生的交調(diào)信號與主功率放大器(PA)304產(chǎn)生的交調(diào)信號得到最大限度的抵消。
c、主功率放大器(PA)304將矢量衰減器303調(diào)整后的第一輸入載波信號放大，同時用矢量衰減器303預先產(chǎn)生的交調(diào)信號與主放大器304產(chǎn)生的交調(diào)分量進行抵消。盡管矢量衰減器303在控制通路的控制下對預產(chǎn)生的交調(diào)信號的幅度和相位進行了調(diào)整，使得主功率放大器304產(chǎn)生的有害交調(diào)分量得到最大限度的抵消，但載波信號中仍會存在一定的交調(diào)分量。因此還需要通過環(huán)路二來做進一步的消除；d、放大后的第一輸入載波信號以及未抵消完的交調(diào)分量在第二耦合器305被分成兩部分，一部分在第四耦合器307與經(jīng)第一延時器306延時后的第二輸入載波信號進行耦合以提取第一輸入載波信號中的未抵消完的交調(diào)信號；
e、環(huán)路二中的矢量衰減器312在控制通路的控制下調(diào)整提取出來的交調(diào)信號幅度和相位使之與放大后的第一輸入載波信號中的未抵消完的交調(diào)分量幅度相等相位相反?？刂仆肥歉鶕?jù)輸出信號來對矢量衰減器312進行控制的，具體過程為1)選擇開關K1選擇與第七耦合器310連接，通過第七耦合器310將輸出載波信號耦合一部分后輸出給信號檢測單元318進行交調(diào)檢測，檢測出輸出載波信號中的殘存的交調(diào)分量；2)數(shù)字處理單元317根據(jù)檢測到的交調(diào)分量獲得輸出載波信號的線性化效果信息，并輸出控制參量D3和D4，分別控制環(huán)路二中的矢量衰減器312對第四耦合器307輸出的交調(diào)信號的幅度和相位進行調(diào)整，使之與輸入載波信號中的未抵消完的交調(diào)分量幅度相等相位相反。
f、矢量衰減器312調(diào)整后的交調(diào)信號經(jīng)誤差放大器313放大后與經(jīng)第二延遲器(DL2)308延時的第一輸入載波信號在第五耦合器309進行耦合，以抵消其中的交調(diào)分量，從而使輸出載波信號中的交調(diào)分量降到最小值。
如上所述，本發(fā)明的主要特點是(1)將預失真的矢量衰減器及前饋功率放大器的矢量衰減器合二為一變成矢量衰減器，這樣可以省略一個矢量衰減器。其中矢量衰減器的控制電壓VA由前饋環(huán)路一Loop1的D1與預失真的VAac相加組成，矢量衰減器的控制電壓VF由前饋環(huán)路一Loop1的D2與預失真的VFac相加組成。由于D1和D2相對VAac及VFac可以視為直流，因此可以利用D1和D2控制矢量衰減器對環(huán)路一Loop1進行調(diào)整，完成圖2前饋的功能；VAac和VFac相對D1和D2為交流，因此可以利用VAac和VFac控制矢量衰減器，起到圖1中預失真的作用。因此圖3的改動是完全等價的。(2)利用前饋環(huán)路的特點，將圖1中電調(diào)可變衰減器104及其相關的控制電路如自動增益控制器107取消，其功能由矢量衰減器、控制電壓D1及環(huán)路一Loop1共同完成。D1對矢量衰減器進行控制時，其作用完全等效于對放大器的增益進行自動補償，因此圖3中的改動和圖1是完全等效的。(3)當選擇開關K1選擇與第七耦合器連接時，窄帶接收機除了可以接收Loop1的輸入載波抵消信息外，還可以作為檢測主功率放大器的輸出交調(diào)狀況，送入數(shù)字處理單元作為算法優(yōu)化的判據(jù)。因此，本發(fā)明提供的改進線性功率放大裝置及其放大方法具有電路簡化、節(jié)省器件、結構緊湊的特點，可以降低成本、減少放大器體積、增加產(chǎn)品的可靠性。
權利要求
1.一種線性功率放大方法，包括以下步驟a、將輸入的載波信號耦合成第一輸入載波信號和第二輸入載波信號；b、調(diào)整第一輸入載波信號的幅度和相位，同時預先產(chǎn)生一交調(diào)信號；c、主功率放大器(304)將調(diào)整后的所述第一輸入載波信號放大，同時用預先產(chǎn)生的所述交調(diào)信號與主功率放大器(304)產(chǎn)生的交調(diào)分量進行抵消；d、放大后的第一輸入載波信號以及未抵消完的交調(diào)分量被分成兩部分，一部分與第二輸入載波信號進行耦合以提取第一輸入載波信號中的未抵消完的交調(diào)信號；e、調(diào)整提取出來的交調(diào)信號的幅度和相位使之與放大后的第一輸入載波信號中的未抵消完的交調(diào)分量幅度相等相位相反；f、調(diào)整后的交調(diào)信號經(jīng)誤差放大器放大后與放大了的第一輸入載波信號的另一部分進行耦合，以抵消其中的交調(diào)分量，獲得輸出載波信號；其特征在于所述步驟b是根據(jù)步驟d提取出來的交調(diào)信號來調(diào)整第一輸入載波信號的幅度和相位以及預產(chǎn)生的交調(diào)信號的，具體過程為1)將步驟d提取出來的交調(diào)信號耦合一部分后進行交調(diào)檢測，檢測出交調(diào)信號；2)數(shù)字處理單元(317)根據(jù)檢測到的輸入載波中的交調(diào)信號獲得提取交調(diào)信號的效果信息，并輸出算法控制參量D1和D2和加權信號；3)工作函數(shù)發(fā)生器(316)根據(jù)所述加權信息和輸入載波信號中的包絡信號產(chǎn)生幅度控制交流電壓(VAac)和相位控制交流電壓(VFac)；4)將所述的幅度控制交流電壓(VAac)和相位控制交流電壓(VFac)分別與算法控制參量D1和D2相加后向矢量衰減器(303)輸出幅度控制電壓(VA)和相位控制電壓(VF)；5)矢量衰減器(303)在所述幅度控制電壓(VA)和相位控制電壓(VF)的控制下調(diào)整第一輸入載波信號的幅度和相位，使得經(jīng)主功率放大器(304)放大后的第一輸入載波信號與第二輸入載波信號的幅度相等相位相反；同時調(diào)整預產(chǎn)生的交調(diào)信號的幅度和相位，使得預產(chǎn)生的交調(diào)信號與主功率放大器產(chǎn)生的交調(diào)信號得到最大限度的抵消。
2.如權利要求1所述的線性功率放大方法，其特征在于步驟e對交調(diào)信號幅度和相位調(diào)整是根據(jù)輸出載波信號進行的，具體過程為1)將所述步驟f獲取的輸出載波信號耦合一部分后進行交調(diào)檢測，檢測出輸出載波信號中的殘存的交調(diào)分量；2)根據(jù)檢測到的交調(diào)分量獲得輸出載波信號的線性化效果信息，并輸出控制參量D3和D4，分別控制交調(diào)信號的幅度調(diào)整和相位調(diào)整。
3.如權利要求1或2所述的線性功率放大方法，其特征在于對第一輸入載波信號的幅度和相位以及預產(chǎn)生的交調(diào)信號進行調(diào)整的控制過程中，在所述的步驟4)將所述的幅度控制交流電壓(VAac)和相位控制交流電壓(VFac)分別與算法控制參量D1和D2相加后，還有一個對相加結果進行隔直處理的步驟，然后再向矢量衰減器輸出幅度控制電壓(VA)和相位控制電壓(VF)。
4.一種實現(xiàn)權利要求1所述線性功率放大方法的線性功率放大裝置，該裝置包括環(huán)路一(Loop1)，預先產(chǎn)生一交調(diào)信號與主功率放大器(304)產(chǎn)生的交調(diào)信號進行抵消，并提取未抵消完畢的交調(diào)信號；環(huán)路二(Loop2)，將提取出來的未抵消交調(diào)信號進行放大后與輸入載波信號中的交調(diào)分量抵消，以獲取不含交調(diào)分量的輸出載波信號；控制通路，根據(jù)環(huán)路一(Loop1)提取的未抵消交調(diào)信號中的載波分量或輸出載波信號中的交調(diào)分量分別控制環(huán)路一(Loop1)中的矢量衰減器(303)和環(huán)路二(Loop2)中的矢量衰減器(312)的幅度和相位；所述控制通路包括第六耦合器(311)、第七耦合器(310)、選擇開關(K1)、本振信號發(fā)生器(319)、信號檢測單元(318)、數(shù)字處理單元(317)，其特征在于還包括工作函數(shù)發(fā)生器(316)、第一加法器(314)和第二加法器(315)；第六耦合器(311)負責將環(huán)路一(Loop1)提取出來的交調(diào)信號耦合一部分出來提供給控制通路，第七耦合器(310)負責將輸出載波信號耦合一部分出來提供給控制通路，選擇開關(K1)分別通過連接第六耦合器(311)、第七耦合器(310)使控制通路分別控制環(huán)路一中的矢量衰減器(303)和環(huán)路二中的矢量衰減器(312)，本振信號發(fā)生器(319)將信號變到較低頻率以便檢測，信號檢測單元(318)檢測控制通路中的載波信號或交調(diào)信號，數(shù)字處理單元(317)完成算法運算，工作函數(shù)發(fā)生器(316)將輸入載波信號經(jīng)過包絡檢波后進行加權運算，第一加法器(314)和第二加法器(315)分別完成電壓相加功能。
5.如權利要求4所述的線性功率放大裝置，其特征在于環(huán)路一(Loop1)包括第一耦合器(301)，將輸入載波信號耦合成第一輸入載波信號和第二輸入載波信號；矢量衰減器(303)，對第一輸入載波信號的幅度和相位進行調(diào)整，并預先產(chǎn)生一交調(diào)信號，以抵消主功率放大器(304)中產(chǎn)生的交調(diào)信號；主功率放大器(304)，對第一輸入載波信號進行放大；第一延時器(306)，將第二輸入載波信號進行延時；第四耦合器(307)，將延時后的第二輸入載波信號與主功率放大器(304)放大后的第一輸入載波信號進行耦合，以提取載波信號中的交調(diào)信號。
6.如權利要求4或5所述的線性功率放大裝置，其特征在于所述的環(huán)路二(Loop2)包括第二延時器(308)，對主功率放大器(304)放大后的第一輸入載波進行延時；矢量衰減器(312)，對第四耦合器(307)提取出來的交調(diào)信號的幅度和相位進行調(diào)整；誤差功率放大器(313)，對矢量衰減器(312)調(diào)整后的交調(diào)信號進行放大；第五耦合器(309)，將第二延時器(308)輸出的第一輸入載波信號與誤差功率放大器(304)輸出的交調(diào)信號進行耦合，以抵消第一輸入載波信號中的交調(diào)信號，獲取輸出載波信號。
7.如權利要求4所述的線性功率放大裝置，其特征在于所述的信號檢測單元(318)是窄帶接收機。
全文摘要
本發(fā)明提供一種將預失真和前饋功率放大器相結合的線性功率放大方法和裝置,其特點在于將預失真的矢量衰減器及前饋功率放大器的矢量衰減器合二為一,省去一個矢量衰減器。同時利用前饋環(huán)路的特點將預失真放大器中可變衰減器及相關控制電路如自動增益控制器取消,其功能由矢量衰減器、控制電壓及環(huán)路一共同完成。因此本發(fā)明電路簡化、節(jié)省器件、結構緊湊,可以降低成本、減少放大器體積、增加產(chǎn)品的可靠性。
文檔編號H04L27/10GK1390022SQ0112134
公開日2003年1月8日 申請日期2001年6月1日 優(yōu)先權日2001年6月1日
發(fā)明者李亞銳 申請人:華為技術有限公司