專利名稱：前饋線性化放大器的自適應(yīng)調(diào)節(jié)方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及線性放大器，尤其涉及用以減小放大器失真成分、提供線性化的自適應(yīng)前饋系統(tǒng)。
眾所周知，前饋系統(tǒng)通過兩步方法來降低放大器的失真，它包括調(diào)節(jié)歸零環(huán)路中的矢量調(diào)制器和誤差環(huán)路中的矢量調(diào)制器，有些采用了領(lǐng)示基準(zhǔn)信號。這些方法采用一種相關(guān)技術(shù)，試圖在抵消所需信號之前使信號的相關(guān)性最大，以便在抵消之后提供最小的相關(guān)性。
在授予Bauman的第4,389,618號美國專利以及授予Kenington等人的第5,576,659號美國專利中均披露了上述方法的例子。前者的缺點(diǎn)在于為了適應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)，要求用工作于射頻的復(fù)雜的相關(guān)器進(jìn)行同步檢測，后者的缺點(diǎn)在于需要附加的信號發(fā)生器用于基準(zhǔn)信號，自適應(yīng)是以該基準(zhǔn)信號為基礎(chǔ)的。結(jié)果，現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)需要笨重而昂貴的設(shè)備。
授予Talwar的第5,548,838號美國專利披露了一種干擾抵消系統(tǒng)，它采用一種極坐標(biāo)矢量調(diào)制器，用以調(diào)節(jié)基準(zhǔn)信號的幅值和相位，當(dāng)與收到的信號相加時用它來抵消接收到的信號的干擾信號成分。
另一篇包含對線性化系統(tǒng)設(shè)計(jì)有用的參考文獻(xiàn)是1995年11月出版的《Microwave Journal》上由Eid E.Eid等人撰寫的“最佳前饋線性化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”一文。
盡管前饋方法對于功率放大器的線性化是最有效的，但仍然有開發(fā)抑制失真分量所需的自適應(yīng)調(diào)節(jié)相位和幅值控制器的問題，在現(xiàn)有技術(shù)中，由于需要附加的射頻基準(zhǔn)或領(lǐng)示信號這通常是很復(fù)雜的。
因此，需要提供一種用于前饋線性化系統(tǒng)的簡單的自適應(yīng)調(diào)節(jié)方法。
因此，本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的線性化方法中所存在的缺陷，提供一種簡單的自適應(yīng)失真抵消方法，由此簡化所需的設(shè)備。
本發(fā)明提供用以自適應(yīng)調(diào)節(jié)相位和幅值控制器的方法和裝置，該控制器是前饋線性化放大器(FFLA)中所需的，它首先平衡歸零環(huán)路中所需的信號分量，然后平衡誤差環(huán)路中的失真分量，以最終完全抑制后者。
根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例，提供一種自適應(yīng)調(diào)節(jié)前饋線性化放大器的方法，該前饋線性化放大器具有一輸入信號通路，它劃分為兩條平行的信號通路，其中，至少一條信號通路具有矢量調(diào)制裝置，該矢量調(diào)制裝置響應(yīng)于控制信號，用以調(diào)節(jié)沿兩條信號通路傳播的輸入信號的幅值和相位，所述方法包括以下步驟產(chǎn)生基帶微擾樣式，用以加到所述輸入信號通路和所述兩條平行的信號通路中的至少一條所述信號通路；從所述平行的信號通路的一個輸出減去另一個輸出，以產(chǎn)生環(huán)路輸出信號；檢測因所述微擾樣式在所述環(huán)路輸出信號內(nèi)引起的幅值變化；以及根據(jù)所述檢測到的幅值變化，通過矢量調(diào)制控制信號調(diào)節(jié)所述矢量調(diào)制裝置，以在所述平行的信號通路之間實(shí)現(xiàn)均衡，由此在所述環(huán)路輸出信號內(nèi)抵消所述輸入信號。
在較佳的方法中，通過以基帶頻率將受控的微擾電壓樣式加到提供給放大器的電壓上和/或加到控制前饋結(jié)構(gòu)的平衡支路中的矢量調(diào)制器的I和Q分量的電壓上而獲得均衡。這些微擾作為幅值調(diào)制出現(xiàn)在組合的寬帶放大信號上，并容易由包絡(luò)檢測器諸如二極管功率敏感元件檢測，隨后與產(chǎn)生控制電壓的源相關(guān)，它們供給合適的算法，自適應(yīng)設(shè)定矢量調(diào)制器的參數(shù)。
本發(fā)明方法的特別的優(yōu)點(diǎn)在于，它無需附加的射頻基準(zhǔn)或領(lǐng)示信號，也無需現(xiàn)有技術(shù)采用的射頻相關(guān)器即可實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)節(jié)；當(dāng)然，它通過合適選擇的電壓樣式，完全以兩個測試點(diǎn)處的信號的包絡(luò)檢測樣本以及放大器和/或其他部件(諸如矢量調(diào)制器)的靜態(tài)工作點(diǎn)的微擾為基礎(chǔ)。
本發(fā)明方法的主要優(yōu)點(diǎn)在于相關(guān)是在基帶進(jìn)行的，因此是以簡單的數(shù)字電路(諸如數(shù)字ASIC芯片或DSP芯片)連同自適應(yīng)的功能實(shí)現(xiàn)的。
正交微擾樣式可以加到幅值和/或I和Q控制器上，以獨(dú)立調(diào)節(jié)個別設(shè)定。
從以下附圖和說明書中，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。
為了更好地理解本發(fā)明，將參照附圖對實(shí)施例進(jìn)行描述，圖中相同的參照號表示相應(yīng)的元件或部件，其中

圖1a-1b是現(xiàn)有技術(shù)的前饋線性化放大器的結(jié)構(gòu)示意框圖；圖2是表示根據(jù)本發(fā)明原理應(yīng)用相干自適應(yīng)抵消方法的放大器的示意框圖；圖3a-3b是表示根據(jù)本發(fā)明原理應(yīng)用非相干自適應(yīng)抵消方法的放大器的示意框圖；以及圖4a-4b是表示應(yīng)用于歸零環(huán)路和誤差環(huán)路的微擾法，對I,Q設(shè)置實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制的放大器的示意框圖。
現(xiàn)在參照圖1a、1b，它們表示前饋線性化放大器(FFLA)的兩種眾所周知的結(jié)構(gòu)。圖1中，放大器10(主)設(shè)置在帶補(bǔ)償延遲元件(D)和矢量調(diào)制器12的歸零環(huán)路中，另一放大器14設(shè)置在帶補(bǔ)償延遲元件(D)和矢量調(diào)制器16的誤差環(huán)路中。端子C1、C2、C3和C4接收用于矢量調(diào)制器12、16的控制電壓，用于正交的I和Q設(shè)置。矢量調(diào)制器12、16用于調(diào)節(jié)歸零環(huán)路中各條支路的轉(zhuǎn)移特性，實(shí)現(xiàn)所需的抵消。端子G用作增益控制，端子A和B為位于兩個環(huán)路輸出18、20處的射頻信號的幅值檢測形式。
圖1a的另一種形式示于圖1b，兩種形式的唯一區(qū)別在于歸零環(huán)路，該環(huán)路名義上抵消所需訊號并保留失真分量作為至誤差環(huán)路的唯一輸入。圖1b比圖1a的優(yōu)點(diǎn)在于總的增益固定，而矢量調(diào)制器的所有缺陷連同主放大器10的失真都被抵消了。
根據(jù)本發(fā)明的原理，可以在FFLA中實(shí)現(xiàn)對每個矢量調(diào)制器12、16的I-Q設(shè)置的自適應(yīng)控制，無需現(xiàn)有技術(shù)中采用的附加的射頻基準(zhǔn)或領(lǐng)示信號，也無需射頻相關(guān)器。這里描述了以A和B處的幅值檢測總射頻信號為基礎(chǔ)取消特定射頻信號分量的兩種方法。
這些方法與元件的靜態(tài)工作點(diǎn)的微擾有關(guān)，諸如產(chǎn)生總的射頻信號的幅值調(diào)制，它可由諸如二極管22、24之類的包絡(luò)檢測器檢測。微擾是適當(dāng)選擇的基帶電壓樣式，較佳的為正交樣式，這樣，可以通過后檢測(post-detection)相關(guān)器將它們挑選出。以下將結(jié)合圖2、3a和3b描述該兩種方法。這些都是使經(jīng)由兩條不同路徑26、28傳遞的兩個與帶通信號一樣的信號的幅值和相位均衡的普通方法。
圖2中，方框V示出了自適應(yīng)抵消的相干方法。兩個發(fā)生器GI和GQ用以輸出微擾樣式VDI(t)和VDQ(t)，它們在各自的加法器33、31中與來自各自的環(huán)路濾波器32、30的控制電壓VCI和VCQ相加。由此實(shí)現(xiàn)進(jìn)入主放大器10輸出模塊的信號的幅值調(diào)制。在端子A處檢測得的包絡(luò)含有兩個分量V’DI(t)和V’DQ(t)，這些分量分別與VDI(t)和VDQ(t)成正比，由于VDI(t)和VDQ(t)固有的正交性，它們可以由相關(guān)器MI、MQ以及低通濾波器30、32隔離。相關(guān)器MI和MQ(29,27)的輸出為經(jīng)過平滑的控制電壓VCI和VCQ，它們閉合基本線性的環(huán)路。
熟悉本領(lǐng)域的人員將意識到，所有這些功能產(chǎn)生VDI(t)和VDQ(t)、相關(guān)和環(huán)路濾波都可以由簡單的數(shù)字電路完成，它分別在A、C1和C2端子處插入模/數(shù)和數(shù)/模轉(zhuǎn)換。相干法的優(yōu)點(diǎn)在于收斂的速度僅僅與環(huán)路帶寬有關(guān)。
圖3a和3b中，由方框W1和W2示出自適應(yīng)抵消的非相干法。該方法尤其適用于那些情況，即，需要將微擾加到除了具有受控的I、Q設(shè)置的矢量調(diào)制器以外的地方。這樣，圖3a中，唯一的微擾VDA(t)加在發(fā)生器GA產(chǎn)生的環(huán)路外放大器34的增益上。
在B處檢測得的幅值調(diào)制信號在相關(guān)器35中與微擾信號VDA(t)相關(guān)，由環(huán)路濾波器36濾波并饋送到非線性裝置38以完成數(shù)學(xué)運(yùn)算，諸如對值平方，或者確定它的絕對值。于是，裝置38的輸出VSQ就是表示輸出20處包絡(luò)中殘留的微擾信號。當(dāng)矢量調(diào)制器16較佳地調(diào)節(jié)在I和Q設(shè)置時，該量將被取消，故由于輸入IN1 11的緣故，在20處將輸出整個信號。在20處唯一的殘留輸出將因在輸入IN2處的信號而引起。如果在輸入IN2處無信號，則在取消后，在20處的輸出信號將為零，除非在環(huán)路元件中產(chǎn)生了額外的失真。為了獲得VCI和VCQ的理想調(diào)節(jié)，對VSQ運(yùn)行LMS算法44。確保收斂于VSQ最小值處的平衡點(diǎn)，因?yàn)檠豓CI和VCQ將變化，任何方向VSQ只會增加。
另外，不用LMS算法，可以將一對正交微擾加到環(huán)路內(nèi)的矢量調(diào)制器，在VSQ與微擾之間完成相關(guān)，直至實(shí)現(xiàn)收斂。
參見圖3b(方框W2)，矢量微擾是在環(huán)路外的矢量調(diào)制器12上完成的。為了得到相同的結(jié)果，B處的幅值調(diào)節(jié)信號在各自的相關(guān)器60,58中與兩個正交微擾VDI(t)和VDQ(t)相關(guān)，經(jīng)(48,50)LF濾波和(52,54)平方的在加法器56的和作為由LMS算法44使用的VSQ。
圖4a-4b分別表示實(shí)現(xiàn)圖1a和1b描述的兩種結(jié)構(gòu)的FFLA自適應(yīng)操作的相干和非相干自適應(yīng)抵消方法的應(yīng)用。
圖4a中，歸零環(huán)路是相干適應(yīng)的，而誤差環(huán)路是非相干適應(yīng)，由主放大器10的電壓控制執(zhí)行附加的環(huán)路外幅值微擾。圖4b中，歸零環(huán)路是相干適應(yīng)的，而誤差環(huán)路是非相干適應(yīng)的的，矢量調(diào)制器12執(zhí)行環(huán)路外矢量微擾。注意，方框V和W2(見圖2,3b)共用微擾發(fā)生器GI和GQ。這是圖1b所示FFLA結(jié)構(gòu)的一個附加優(yōu)點(diǎn)。
兩種結(jié)構(gòu)中，在點(diǎn)18處，與輸入信號相同的信號名義上抵消，僅有放大器失真和幅值調(diào)制邊帶出現(xiàn)。當(dāng)然，在輸出端口20處，失真和幅值調(diào)制邊帶名義上抵消。矢量調(diào)制邊帶出現(xiàn)在圖4a的輸出端口20處。因幅值調(diào)制，這些邊帶基本上局限于輸入信號頻譜。即使相關(guān)環(huán)路的邊帶很窄，幅值調(diào)制仍可保持較低，故旁瓣(sidelobes)將忽略不計(jì)。
然而，圖4b中，微擾僅僅引入歸零環(huán)路的上支路，這樣，因調(diào)制而引起的旁瓣連同放大器失真由誤差環(huán)路取消。這是圖1b所示結(jié)構(gòu)的附加優(yōu)點(diǎn)。然而，其缺點(diǎn)是需要特定結(jié)構(gòu)所規(guī)定的更大的放大。
以上參照某些特定的實(shí)施例對本發(fā)明作了描述，但顯然上述描述并非意味著一種限制，在此基礎(chǔ)上熟悉本領(lǐng)域的人員還可以對此作進(jìn)一步的修改，但這些修改均屬于所附權(quán)利要求書的范圍。
權(quán)利要求
1．一種自適應(yīng)調(diào)節(jié)前饋線性化放大器的方法，該前饋線性化放大器具有一輸入信號通路，它劃分為兩條平行信號通路，其中，至少一條信號通路具有矢量調(diào)制裝置，該矢量調(diào)制裝置響應(yīng)于控制信號，用以調(diào)節(jié)沿兩條信號通路傳播的輸入信號的幅值和相位，其特征在于，所述方法包括以下步驟產(chǎn)生基帶微擾樣式，用以加到所述輸入信號通路和所述兩條平行信號通路中的至少一條所述信號通路；從所述平行信號通路的一個輸出減去另一個輸出，以產(chǎn)生環(huán)路輸出信號；檢測所述因所述微擾樣式引起的環(huán)路輸出信號內(nèi)的幅值變化；以及根據(jù)所述檢測到的幅值變化，通過矢量幅值控制信號調(diào)節(jié)所述矢量調(diào)制裝置，以在所述平行信號通路之間實(shí)現(xiàn)均衡，由此在所述環(huán)路輸出信號內(nèi)抵消所述輸入信號。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，矢量調(diào)制控制信號是基于電壓的。
3．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，矢量調(diào)制控制信號是基于電流的。
4．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包括將附加信號引入所述平行的信號通路的至少一條通路的步驟。
5．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述平行信號通路的至少一條通路產(chǎn)生失真。
6．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通過將所述微擾樣式加到所述控制信號而引入所述微擾樣式，以產(chǎn)生基帶電壓樣式，用于調(diào)節(jié)所述矢量調(diào)制裝置的幅值和相位。
7．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，把所述微擾樣式引入所述輸入信號。
8．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，把所述微擾樣式通過壓控放大器引入所述輸入信號。
9．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，把所述微擾樣式通過所述輸入信號通路內(nèi)的矢量調(diào)制裝置引入。
10．如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，通過獨(dú)立控制沿所述平行的信號通路之一傳播的信號的同相和90°相位差分量調(diào)節(jié)所述矢量調(diào)制裝置的幅值和相位。
11．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)步驟包括以下步驟在一個時間間隔內(nèi)使所述基帶電壓樣式與所述檢測得的幅值變化相關(guān)，并產(chǎn)生一控制電壓；以及將所述控制電壓加到所述矢量調(diào)制裝置以調(diào)節(jié)所述幅值和相位。
12．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)步驟對于在沿所述平行的信號通路之一中傳播的信號的同相和90°相位差分量同時進(jìn)行。
13．如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述檢測得的幅值變化用以對所述基帶電壓樣式提供自適應(yīng)控制，它包括以下步驟產(chǎn)生兩個正交微擾樣式，它們加到從一對環(huán)路濾波器獲得的矢量調(diào)制控制信號；使所述檢測得的幅值變化與所述正交微擾樣式相關(guān)，并將經(jīng)過相關(guān)的輸出饋送到產(chǎn)生矢量調(diào)制控制信號的所述環(huán)路濾波器。
14．如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述檢測得的幅值變化用以對矢量調(diào)制控制信號提供自適應(yīng)控制，它包括以下步驟產(chǎn)生微擾樣式，它加到一個提供給到所述壓控放大器的電壓上；使所述檢測得的幅值變化與所述微擾樣式相關(guān)，并對經(jīng)過相關(guān)的輸出的平滑形式進(jìn)行校正操作，由此產(chǎn)生誤差量結(jié)果；以及利用最小值搜索算法，通過調(diào)節(jié)矢量調(diào)制控制信號使所述誤差量結(jié)果為最小。
15．如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述檢測的的幅值變化用以對矢量調(diào)制控制信號提供自適應(yīng)控制，它包括以下步驟產(chǎn)生微擾樣式，它加到一個提供給所述壓控放大器的電壓上；使所述檢測得的幅值變化與所述微擾樣式相關(guān)，并對經(jīng)過相關(guān)的輸出的平滑形式進(jìn)行校正操作，由此產(chǎn)生誤差量結(jié)果；產(chǎn)生一對正交微擾樣式，把它們加到由一對環(huán)路濾波器獲得的矢量調(diào)制控制信號；以及使所述誤差量結(jié)果與所述一對正交微擾相關(guān)，并將經(jīng)過相關(guān)的輸出饋送到產(chǎn)生矢量調(diào)制控制信號的所述環(huán)路濾波器。
16．如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述檢測得的幅值變化用以對與所述平行的信號通路有關(guān)的矢量調(diào)制控制信號提供自適應(yīng)控制，它包括以下步驟產(chǎn)生一對正交微擾樣式，把它們加到所述輸入信號通路內(nèi)的矢量調(diào)制裝置的控制信號；使所述檢測得的幅值變化與所述一對正交微擾樣式相關(guān)，以獲得一對經(jīng)過相關(guān)的輸出，并分別將所述一對經(jīng)過相關(guān)的輸出饋送到一對環(huán)路濾波器，以產(chǎn)生一對環(huán)路濾波器輸出；對所述一對環(huán)路濾波器輸出進(jìn)行一對校正操作，由此產(chǎn)生一對誤差量；將所述一對誤差量相加，以產(chǎn)生一個相加的誤差結(jié)果；以及利用最小值搜索算法，通過調(diào)節(jié)與所述平行信號通路有關(guān)的矢量調(diào)制控制信號，使所述相加的誤差結(jié)果最?。黄渲?，對成對的量值進(jìn)行的所有操作與所述成對量值中的第一和第二量值有關(guān)。
17．如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述檢測得的幅值變化用以對與所述平行信號通路有關(guān)的矢量調(diào)制控制信號提供自適應(yīng)控制，它包括以下步驟產(chǎn)生一對正交微擾樣式，把它們加到所述輸入信號通路內(nèi)的矢量調(diào)制裝置的控制信號；使所述檢測得的幅值變化與所述一對正交微擾樣式相關(guān)，以獲得一對經(jīng)過相關(guān)的輸出，并分別將所述一對經(jīng)過相關(guān)的輸出饋送到一對環(huán)路濾波器，以產(chǎn)生一對環(huán)路濾波器輸出；對所述一對環(huán)路濾波器輸出進(jìn)行一對校正操作，由此產(chǎn)生一對誤差量；將所述一對誤差量相加，以產(chǎn)生一個相加的誤差結(jié)果；產(chǎn)生第二對正交微擾樣式，把它們加到所述平行信號通路之一內(nèi)的矢量調(diào)制控制信號上，該矢量調(diào)制控制信號是由第二對環(huán)路濾波器獲得的；使所述相加的誤差結(jié)果與所述第二對正交微擾相關(guān)，并將經(jīng)過相關(guān)的輸出饋送到在所述平行信號通路內(nèi)產(chǎn)生矢量調(diào)制控制信號的所述第二對環(huán)路濾波器。
18．一種自適應(yīng)調(diào)節(jié)前饋線性化放大器的設(shè)備，該放大器具有劃分為兩條平行的信號通路的一條輸入信號通路，至少一條信號通路具有矢量調(diào)制裝置，該矢量調(diào)制裝置響應(yīng)于控制信號，用以調(diào)節(jié)兩條信號通路內(nèi)傳播的輸入信號的幅值和相位，其特征在于所述設(shè)備包括產(chǎn)生基帶微擾樣式，用以加到所述輸入信號通路與所述兩條平行的信號通路中的至少一條所述信號通路的裝置；從所述一條平行的信號通路的輸出中減去另一條信號通路的輸出，以產(chǎn)生一環(huán)路輸出信號的裝置；用以檢測因所述環(huán)路輸出信號內(nèi)的所述微擾樣式而引起的幅值變化的裝置；以及根據(jù)所述檢測得的幅值變化，經(jīng)由矢量調(diào)制控制信號調(diào)節(jié)所述矢量調(diào)制裝置，以在所述平行信號通路之間達(dá)到均衡，由此抵消所述環(huán)路輸出信號內(nèi)所述輸入信號的裝置。
19．如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其特征在于是以數(shù)字ASIC芯片實(shí)現(xiàn)的。
20．如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其特征在于是以DSP芯片實(shí)現(xiàn)的。
全文摘要
本發(fā)明提供用以自適應(yīng)調(diào)節(jié)前饋線性化放大器(FFLA)中所需的相位和幅值控制器的方法和裝置,它首先平衡所需的信號分量,然后平衡失真分量,最終完全抑制后者。本發(fā)明方法的特別的優(yōu)點(diǎn)在于,它無需附加的射頻基準(zhǔn)或領(lǐng)示信號,也無需現(xiàn)有技術(shù)采用的射頻相關(guān)器即可實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)節(jié);它通過合適地選擇電壓樣式,完全以兩個測試點(diǎn)處的信號的包絡(luò)檢測樣本以及放大器和/或其他元件(諸如矢量調(diào)制器)的靜態(tài)工作點(diǎn)的微擾為基礎(chǔ)。
文檔編號H03F1/32GK1309465SQ0010226
公開日2001年8月22日 申請日期2000年2月15日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月21日
發(fā)明者I·巴爾－戴維德, A·埃利亞 申請人:完美通訊有限公司