專利名稱：一種數(shù)字預(yù)失真功率放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及移動通信系統(tǒng)中功率放大器領(lǐng)域，尤其涉及一種數(shù)字預(yù)失真功率
放大器。
背景技術(shù)：
隨著3G網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模建設(shè)，為了降低CAPEX (C即ital E鄧enditure，資本性投資) 和0PEX (Operating E鄧ense，運(yùn)營成本)，功率放大器的效率越來越成為運(yùn)營商關(guān)注的焦 點(diǎn)?？梢蕴岣吖β史糯笃餍实募夹g(shù)常見的有Doherty技術(shù)、包絡(luò)跟蹤技術(shù)、包絡(luò)消除再 生技術(shù)、自適應(yīng)偏置技術(shù)、峰值減少技術(shù)等。高效率功率放大器不僅能夠為運(yùn)營商節(jié)省電 費(fèi)，還能節(jié)省電源等配套設(shè)施的投資，而且由于生產(chǎn)工藝的簡化，降低了整機(jī)散熱的要求， 增加設(shè)備穩(wěn)定性，網(wǎng)絡(luò)性能更好。 Doherty技術(shù)是目前提高功率放大器效率的一種常用技術(shù)，如圖1是現(xiàn)有技術(shù)中 采用Doherty技術(shù)的數(shù)字預(yù)失真功率放大器的原理圖，其包括數(shù)字預(yù)失真單元、數(shù)字預(yù)失 真自適應(yīng)控制器、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、上變頻單元、功分器、第一波長延遲單元、峰值放大器、第 二波長延遲單元、耦合器、載波放大器、下變頻單元和模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，數(shù)字預(yù)失真單元的輸 入端與基帶信號接收端連接，輸出端依次通過數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、上變頻單元與功分器的輸入 端連接，功分器的其中一個輸出端依次通過第一波長延遲單元、峰值放大器與耦合器的輸 入端連接，功分器的另一個輸出端依次通過載波放大器、第二波長延遲單元與峰值放大器 和耦合器的輸入端之間連接，耦合器的一個輸出端通過下變頻單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元和數(shù)字 預(yù)失真自適應(yīng)控制器的一個輸入端連接，數(shù)字預(yù)失真自適應(yīng)控制器的另一個輸入端與基帶 信號接收端連接，數(shù)字預(yù)失真自適應(yīng)控制器的輸出端與所述數(shù)字預(yù)失真單元的控制端連 接； 基帶信號接收端用于接收輸入的基帶信號，輸入的基帶信號經(jīng)過數(shù)字預(yù)失真單元 的預(yù)失真處理后經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換單元的轉(zhuǎn)換及上變頻單元的上變頻變換后變?yōu)樯漕l信號輸 出到功分器，功分器將該射頻信號分為兩路，其中一路經(jīng)過第一波長延遲單元的1/4波長 延遲后輸出到峰值放大器，另外一路經(jīng)過載波放大器的放大、第二波長延遲單元的1/4波 長延遲后與峰值放大器放大后的信號耦合輸出到耦合器，耦合器將一路信號輸出，將另外 一路信號輸出到下變頻單元進(jìn)行下變頻處理，模數(shù)轉(zhuǎn)換單元將下變頻處理后的信號轉(zhuǎn)換為 反饋基帶信號輸出到數(shù)字預(yù)失真自適應(yīng)控制器，數(shù)字預(yù)失真自適應(yīng)控制器比較輸入的基帶 信號與反饋基帶信號，輸出預(yù)失真參數(shù)到預(yù)失真處理單元，預(yù)失真處理單元根據(jù)預(yù)失真參 數(shù)對輸入的基帶信號進(jìn)行預(yù)失真處理，通過比較反饋基帶信號與輸入的基帶信號來達(dá)到自 適應(yīng)控制的目的。 載波放大器和峰值放大器都能設(shè)計成以最佳的效率傳送最大輸出功率到負(fù)載。載 波放大器是常規(guī)的AB或B類放大器，實際工作中可以通過設(shè)置柵壓2值大小來控制其工作 狀態(tài)。峰值放大器只有在輸入射頻信號功率超過某一最小門限值時才放大信號，實際工作 中常常通過設(shè)置柵欄1值大小使其工作在類似C類狀態(tài)。
4[0006] 峰值放大器的柵壓1值是根據(jù)射頻信號的平均功率來設(shè)定一個固定值，以保證峰 值放大器輸出的功率最大，從而提高功率放大器輸出的功效。由于輸入的基帶信號的包絡(luò) 是連續(xù)變化的，而峰值放大器的柵壓1值是固定的，則不能隨著輸入基帶信號的包絡(luò)的變 化來實時設(shè)置峰值放大器的工作狀態(tài)，導(dǎo)致數(shù)字預(yù)失真功率放大器的輸出功效比較低，限 制了數(shù)字預(yù)失真功率放大器功放效率的提高。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型提供了一種數(shù)字預(yù)失真功率放大器，其能提高峰值放大器的功放效 率，從而提高數(shù)字預(yù)失真功率放大器的功放效率。
本實用新型的技術(shù)方案是一種數(shù)字預(yù)失真功率放大器，包括數(shù)字預(yù)失真單元、數(shù) 字預(yù)失真自適應(yīng)控制器、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、上變頻單元、功分器、第一波長延遲單元、峰值 放大器、第二波長延遲單元、耦合器、載波放大器、第一下變頻單元和第一模數(shù)轉(zhuǎn)換單元； 所述數(shù)字預(yù)失真單元的輸入端與基帶信號接收端連接，輸出端依次通過所述第一 數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、上變頻單元與所述功分器的輸入端連接，所述功分器的其中一個輸出端依
次通過所述第一波長延遲單元、峰值放大器與所述耦合器的輸入端連接，所述功分器的另
一個輸出端依次通過所述載波放大器、第二波長延遲單元連接在所述峰值放大器和耦合器
的輸入端之間，所述耦合器的一個輸出端依次通過所述第一下變頻單元、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換單
元和所述數(shù)字預(yù)失真自適應(yīng)控制器的一個輸入端連接，所述數(shù)字預(yù)失真自適應(yīng)控制器的另
一個輸入端與所述基帶信號接收端連接，所述數(shù)字預(yù)失真自適應(yīng)控制器的輸出端與所述數(shù) 字預(yù)失真單元的控制端連接； 還包括包絡(luò)提取單元和第一信號處理單元，所述包絡(luò)提取單元的一端與所述基帶 信號接收端連接，另一端通過所述第一信號處理單元與所述峰值放大器的柵極端連接； 所述包絡(luò)提取單元用于提取輸入的基帶信號的包絡(luò)信號，并將所述包絡(luò)信號輸出 到所述第一信號處理單元，所述第一信號處理單元將所述包絡(luò)信號處理為所述峰值放大器 工作的柵壓值。 本實用新型的數(shù)字預(yù)失真功率放大器，所述數(shù)字預(yù)失真功率放大器通過包絡(luò)提取 單元提取輸入的基帶信號的包絡(luò)信號，第一信號處理單元將該包絡(luò)信號處理為峰值放大器 工作的柵壓值，進(jìn)而可以根據(jù)包絡(luò)信號的變化來設(shè)置峰值放大器的柵壓值，使峰值放大器 實時的工作在高效率狀態(tài)，從而提高本實用新型數(shù)字預(yù)失真功率放大器輸出的功放效率。

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1是現(xiàn)有技術(shù)中 2是本實用新型 3是本實用新型 4是本實用新型 5是本實用新型 6是本實用新型 7是本實用新型 8是本實用新型
數(shù)字預(yù)失真功 數(shù)字預(yù)失真功 數(shù)字預(yù)失真功 數(shù)字預(yù)失真功 數(shù)字預(yù)失真功 數(shù)字預(yù)失真功 數(shù)字預(yù)失真功 數(shù)字預(yù)失真功
率放大器的結(jié)構(gòu)原理框率放大器在一實施例中的結(jié)構(gòu)原理框率放大器在另一實施例中的結(jié)構(gòu)原理框圖
率放大器在另一實施例中的結(jié)構(gòu)原理框圖
率放大器在另一實施例中的結(jié)構(gòu)原理框圖
率放大器在另一實施例中的結(jié)構(gòu)原理框圖
率放大器在另一實施例中的結(jié)構(gòu)原理框圖
率放大器在另一實施例中的結(jié)構(gòu)原理框圖[0021] 圖9是本實用新型數(shù)字預(yù)失真功率放大器在另一實施例中的結(jié)構(gòu)原理框圖； 圖10是本實用新型數(shù)字預(yù)失真功率放大器在又一實施例中的結(jié)構(gòu)原理框圖； 圖11是本實用新型數(shù)字預(yù)失真功率放大器在又一實施例中的結(jié)構(gòu)原理框圖。
具體實施方式本實用新型的數(shù)字預(yù)失真功率放大器，可以提取輸入的基帶信號的包絡(luò)信號，將 該包絡(luò)信號處理為峰值放大器工作的柵壓值，則本實用新型可以根據(jù)包絡(luò)信號的變化來設(shè) 定峰值放大器的柵壓值，以使峰值放大器根據(jù)包絡(luò)信號的變化實時工作在高效率功率放大 狀態(tài)，從而提高本實用新型數(shù)字預(yù)失真功率放大器輸出的功放效率。
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施例做一詳細(xì)的闡述。 本實用新型的數(shù)字預(yù)失真功率放大器，如圖2，包括數(shù)字預(yù)失真單元、數(shù)字預(yù)失真
自適應(yīng)控制器、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、上變頻單元、功分器、第一波長延遲單元、峰值放大器、
第二波長延遲單元、耦合器、載波放大器、第一下變頻單元和第一模數(shù)轉(zhuǎn)換單元； 所述數(shù)字預(yù)失真單元的輸入端與基帶信號接收端連接，輸出端依次通過所述第一
數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、上變頻單元與所述功分器的輸入端連接，所述功分器的其中一個輸出端依
次通過所述第一波長延遲單元、峰值放大器與所述耦合器的輸入端連接，所述功分器的另
一個輸出端依次通過所述載波放大器、第二波長延遲單元連接在所述峰值放大器和耦合器
的輸入端之間，所述耦合器的一個輸出端依次通過所述第一下變頻單元、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換單
元和所述數(shù)字預(yù)失真自適應(yīng)控制器的一個輸入端連接，所述數(shù)字預(yù)失真自適應(yīng)控制器的另
一個輸入端與所述基帶信號接收端連接，所述數(shù)字預(yù)失真自適應(yīng)控制器的輸出端與所述數(shù) 字預(yù)失真單元的控制端連接； 還包括包絡(luò)提取單元和第一信號處理單元，所述包絡(luò)提取單元的一端與所述基帶 信號接收端連接，另一端通過所述第一信號處理單元與所述峰值放大器的柵極端連接； 所述包絡(luò)提取單元用于提取輸入的基帶信號的包絡(luò)信號，并將所述包絡(luò)信號輸出 到所述第一信號處理單元，所述第一信號處理單元將所述包絡(luò)信號處理為所述峰值放大器 工作的柵壓值。 這樣即可根據(jù)基帶信號的包絡(luò)變化來設(shè)置峰值放大器的柵壓值，保證了峰值放大 器可以根據(jù)包絡(luò)信號的變化實時工作在高效率狀態(tài)。 上變頻單元和第一下變頻單元在具體實施時，可以分別包括混頻器和本振，混頻 器根據(jù)本振輸出的頻率對輸入的信號進(jìn)行混頻處理。 在一較優(yōu)實施例中，如圖5，本實用新型還包括第二信號處理單元，其一端與所述
包絡(luò)提取單元的輸出端連接，另一端與所述載波放大器的柵極端連接，用于將所述包絡(luò)信
號處理為所述載波放大器工作的柵壓值。使得載波放大器在保持增益不變的情況下，其放
大輸出的信號的線性化根據(jù)包絡(luò)信號變化實時達(dá)到最優(yōu)，這樣可以提高載波放大器的輸出
信號線性化，進(jìn)一步的提高了本實用新型數(shù)字預(yù)失真功率放大器的效率。 在一較優(yōu)實施例中，如圖3，所述第一信號處理單元包括第一查找表單元、第一柵
壓值處理單元，所述第一查找表單元的輸入端與所述包絡(luò)提取單元的輸出端連接，所述第
一查找表單元的輸出端通過所述第一柵壓值處理單元與所述峰值放大器的柵極端連接； 所述第一查找表單元接收所述包絡(luò)信號 根據(jù)其預(yù)先存儲的 應(yīng)表依次輸出各個數(shù)字柵壓值，該各個數(shù)字柵壓值經(jīng)過所述第一柵壓值處理單元的數(shù)模轉(zhuǎn)換、放大處理后轉(zhuǎn) 換為所述峰值放大器工作的柵壓值；所述第一查找表單元預(yù)先存儲的對應(yīng)表包括與包絡(luò)信 號值對應(yīng)的控制所述峰值放大器高效率工作的數(shù)字柵壓值。 不同的包絡(luò)信號值，峰值放大器高效工作的柵壓值也不同，總體趨勢是包絡(luò)信號 值變小，峰值放大器高效工作的柵壓值也變??；包絡(luò)信號值越大，峰值放大器高效工作的柵 壓值也變大，保證在峰值放大器增益不變的情況下，輸出效率最高。這樣峰值放大器的柵壓 值不是固定的，而是和輸入的基帶信號的包絡(luò)有關(guān)，這樣可以通過控制柵壓值的變化來使 峰值放大器實時工作在高效率狀態(tài)。由此可見，峰值放大器隨著輸入基帶信號的包絡(luò)變化 而實時工作在高效率狀態(tài)，提高了峰值放大器的效率。 在一較優(yōu)實施例中，如圖4，所述第一信號處理單元可以包括第一包絡(luò)濾波單元和 第一線性放大單元，所述第一包絡(luò)濾波單元的輸入端與所述包絡(luò)提取單元的輸出端連接， 所述第一包絡(luò)濾波單元的輸出端通過所述第一線性放大單元與所述峰值放大器的柵極端 連接； 所述第一包絡(luò)濾波單元接收所述包絡(luò)信號，對其進(jìn)行濾波處理后輸出到所述第一 線性放大單元，所述第一線性放大單元根據(jù)所述峰值放大器的柵壓值參數(shù)將所述濾波處理 后的包絡(luò)信號放大處理為所述峰值放大器工作的柵壓值。該第一線性放大單元是根據(jù)峰值 放大器的柵壓值參數(shù)范圍來調(diào)整放大倍數(shù)，以使所述峰值放大器的輸出功效根據(jù)輸入基帶 信號包絡(luò)的變化實時達(dá)到最高，這樣可以提高峰值放大器的輸出功效。 在一較優(yōu)實施例中，如圖6，所述第二信號處理單元可以包括第二查找表單元、第 二柵壓值處理單元，所述第二查找表單元的輸入端與所述包絡(luò)提取單元的輸出端連接，所 述第二查找表單元的輸出端通過所述第二柵壓值處理單元與所述載波放大器的柵極端連 接； 所述第二查找表單元接收所述包絡(luò)信號，根據(jù)其預(yù)先存儲的對應(yīng)表依次輸出各個 數(shù)字柵壓值，該各個數(shù)字柵壓值經(jīng)過所述第二柵壓值處理單元的數(shù)模轉(zhuǎn)換、放大處理后轉(zhuǎn) 換為所述峰值放大器工作的柵壓值；所述第二查找表單元預(yù)先存儲的對應(yīng)表包括與包絡(luò)信 號值對應(yīng)的控制所述載波放大器高效率工作的數(shù)字柵壓值。 不同的包絡(luò)信號值，載波放大器高效工作的柵壓值也不同，總體趨勢是包絡(luò)信號 值變小，載波放大器高效工作的柵壓值也變??；包絡(luò)信號值越大，載波放大器高效工作的柵 壓值也變大，保證在載波放大器增益不變的情況下，輸出效率最高。這樣載波放大器的柵壓 值不是固定的，而是和輸入的基帶信號的包絡(luò)有關(guān)，這樣可以通過控制柵壓值的變化來使 載波放大器實時工作在高效率狀態(tài)。由此可見，載波放大器隨著輸入基帶信號的包絡(luò)變化 而實時工作在高效率狀態(tài)，提高了載波放大器的效率。 在一較優(yōu)實施例中，如圖7，所述第二信號處理單元可以包括第二包絡(luò)濾波單元和 第二線性放大單元，所述第二包絡(luò)濾波單元的輸入端與所述包絡(luò)提取單元的輸出端連接， 所述第二包絡(luò)濾波單元的輸出端通過所述第二線性放大單元與所述載波放大器的柵極端 連接； 所述第二包絡(luò)濾波單元接收所述包絡(luò)信號，對其進(jìn)行濾波處理后輸出到所述第二 線性放大單元，所述第二線性放大單元根據(jù)所述載波放大器的柵壓值參數(shù)將所述濾波處理 后的包絡(luò)信號放大處理為所述載波放大器工作的柵壓值。所述第二線性放大單元的放大倍數(shù)是根據(jù)載波放大器的柵壓值參數(shù)來設(shè)置，保證在載波放大器保持增益不變的情況下，其 放大輸出的信號的線性化隨著輸入基帶信號包絡(luò)的變化實時達(dá)到最優(yōu)。這樣可以提高載波 放大器的輸出信號線性化。 在一較優(yōu)實施例中，本實用新型的數(shù)字預(yù)失真功率放大器還包括時延調(diào)整單元， 如圖ll(在該圖中第一信號處理單元包括第一查找表單元和第一柵壓值處理單元，第二信 號處理單元包括第二查找表單元和第二柵壓值處理單元，時延調(diào)整單元連接在所述包絡(luò)提 取單元的輸出端與所述第一查找表單元及第二查找表單元的輸入端之間)，連接在所述包 絡(luò)提取單元的輸出端與所述第一信號處理單元及所述第二信號處理單元的輸入端之間，或 者連接在所述包絡(luò)提取單元的輸出端與所述第一信號處理單元的輸入端之間，或者連接在 所述包絡(luò)提取單元的輸出端和所述第二信號處理單元的輸入端之間，用于對所述包絡(luò)信號 進(jìn)行延時處理，以使所述輸入的基帶信號經(jīng)過所述包絡(luò)提取單元、所述第一信號處理單元 處理后輸出到所述峰值放大器的柵極端的時間和所述輸入的基帶信號經(jīng)過所述預(yù)失真處 理單元、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、上變頻單元、功分器到峰值放大器的時間同步，以使峰值放大 器的工作狀態(tài)與輸入的基帶信號的包絡(luò)變化同步，這樣峰值放大器可以工作在高效率狀態(tài) 下，提高峰值放大器的工作效率；或者也可以使所述輸入的基帶信號經(jīng)過所述包絡(luò)提取單 元、所述第一信號處理單元處理后輸出到所述載波放大器的柵極端的時間和所述輸入的基 帶信號經(jīng)過所述預(yù)失真處理單元、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、上變頻單元、功分器到載波放大器的 時間同步，以使載波放大器的工作狀態(tài)與輸入的基帶信號的包絡(luò)變化同步，提高載波放大 器工作的效率。 在一較優(yōu)實施例中，如圖8，本實用新型還包括第一濾波器和第二濾波器，所述第 一濾波器連接在所述上變頻單元的輸出端與所述功分器的輸入端之間，所述第二濾波器連 接在所述第一下變頻單元的輸出端與所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的輸入端之間。第一濾波器用 于濾除上變頻單元混頻時的干擾信號，以輸出純凈的射頻信號到功分器；第二濾波器用于 濾除第一下變頻單元混頻時的干擾信號，以輸出比較純凈的模擬信號輸出到第一模數(shù)轉(zhuǎn)換 單元。 在一較優(yōu)實施例中，為了使本實用新型的數(shù)字預(yù)失真功率放大器也能對射頻信號 進(jìn)行處理，提高本實用新型數(shù)字預(yù)失真功率放大器的應(yīng)用范圍，以使本實用新型可以應(yīng)用 到直放站、塔放等接口為射頻信號的設(shè)備中。如圖9，本實用新型還可以包括第二下變頻單 元、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、數(shù)字下變頻單元；所述第二下變頻單元的一端與射頻信號接收端連 接，另一端依次通過第二模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、數(shù)字下變頻單元與所述基帶信號接收端連接； 所述第二下變頻單元將輸入的射頻信號下變頻到中頻信號，再經(jīng)過所述模數(shù)轉(zhuǎn)換 單元的模數(shù)轉(zhuǎn)換、及數(shù)字下變頻單元的下變頻處理后轉(zhuǎn)換為零中頻數(shù)字信號輸出到所述基 帶信號接收端。其中，輸入的射頻信號可以是WCDMA、 CDMA/CDMA 2000、 TD-SCDMA、 WiMax、 GSM、 LTE等現(xiàn)有制式不同頻段的射頻信號。 在一較優(yōu)實施例中，如圖IO，本實用新型還包括第三濾波器，連接在所述第二下變 頻單元的輸出端與所述第二模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的輸入端之間。以濾除所述第二下變頻單元混頻 時的干擾信號，輸出比較純凈的模擬信號到第二模數(shù)轉(zhuǎn)換單元。另外本實用新型還可以包 括削峰單元，連接在所述數(shù)字下變頻單元與所述基帶信號接收端之間，用于對所述零中頻 數(shù)字信號的峰均比進(jìn)行削峰處理。[0048] 所述第一柵壓值處理單元，在一實施例中，可以包括第二數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、第一包絡(luò) 濾波及線性放大單元，所述第二數(shù)模轉(zhuǎn)換單元的輸入端與所述第一查找表單元的輸出端連 接，所述第二數(shù)模轉(zhuǎn)換單元的輸出端通過所述第一包絡(luò)濾波及線性放大單元與所述峰值放 大器的柵極端連接； 所述第二數(shù)模轉(zhuǎn)換單元將依次輸入的各個數(shù)字柵壓值轉(zhuǎn)換為模擬柵壓值，再經(jīng)過 所述第一包絡(luò)濾波及線性放大單元的濾波處理、線性放大處理后輸出到所述峰值放大器的 柵極端。該第一包絡(luò)濾波及線性放大單元根據(jù)峰值放大器的柵壓值參數(shù)范圍來調(diào)整放大倍 數(shù)，以使所述峰值放大器的輸出功效根據(jù)輸入基帶信號包絡(luò)的變化實時達(dá)到最高，這樣可 以提高峰值放大器的輸出功效。 所述第二柵壓值處理單元，在一實施例中，可以包括第三數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、第二包絡(luò) 濾波及線性放大單元，所述第三數(shù)模轉(zhuǎn)換單元的輸入端與所述第二查找表單元的輸出端連 接，所述第三數(shù)模轉(zhuǎn)換單元的輸出端通過所述第二包絡(luò)濾波及線性放大單元與所述載波放 大器的柵極端連接； 所述第三數(shù)模轉(zhuǎn)換單元將依次輸入的各個數(shù)字柵壓值轉(zhuǎn)換為模擬柵壓值，再經(jīng)過
所述第二包絡(luò)濾波及線性放大單元的濾波處理、線性放大處理后輸出到所述載波放大器的
柵極端。所述第二包絡(luò)濾波及線性放大單元的放大倍數(shù)是根據(jù)載波放大器的柵壓值參數(shù)來
設(shè)置，保證在載波放大器保持增益不變的情況下，其放大輸出的信號的線性化隨著輸入基
帶信號包絡(luò)的變化實時達(dá)到最優(yōu)。這樣可以提高載波放大器的輸出信號線性化。 下面結(jié)合圖11對本實用新型數(shù)字預(yù)失真功率放大器在一具體實施例中對輸入的
射頻信號進(jìn)行處理的步驟做一詳細(xì)的闡述。 射頻信號經(jīng)過天線接收后，進(jìn)入數(shù)字預(yù)失真功率放大器的射頻信號接收端，這些 射頻信號可以是WCDMA、 CDMA/CDMA 2000、 TD-SCDMA、 WiMax、 GSM、 LTE等現(xiàn)有制式不同頻段 的射頻信號； 射頻信號接收端接收的射頻信號經(jīng)過第二下變頻單元中的混頻器和本振1和共 同作用后，輸出一個中頻信號，該中頻信號的頻率可以根據(jù)實際工作情況而定，該實施例中 設(shè)計該頻率為92. 16MHz ; 第二下變頻單元輸出的頻率為92. 16MHz的中頻信號，采用第三濾波器濾除掉其 鏡像干擾，從而輸出比較純凈的中頻信號。具體實現(xiàn)時，第三濾波器可以采用L、C離散器件 設(shè)計或者采用專用器件設(shè)計； 對第三濾波器輸出的比較純凈的中頻信號，基于軟件無線電的理論，選用第二模 數(shù)轉(zhuǎn)換單元，確定其采樣率，該實施例中采樣率定為122. 88MSPS，把92. 16MHz的中頻信號， 經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字信號； 第二模數(shù)轉(zhuǎn)換單元輸出的數(shù)字信號進(jìn)入數(shù)字下變頻單元，數(shù)字下變頻單元確定數(shù) 字下變頻單元的數(shù)控本振值為30. 72MHz，并且采用2倍抽取降數(shù)據(jù)速率處理，輸出數(shù)據(jù)速 率為61. 44MSPS的零中頻數(shù)字信號。該部分具體實現(xiàn)可以采用專用的數(shù)字下變頻芯片設(shè)計 或者采用現(xiàn)場可編程邏輯器件(FPGA)實現(xiàn)； 數(shù)字下變頻單元輸出的零中頻數(shù)據(jù)速率為61.44MSPS的數(shù)字信號，進(jìn)入削峰單 元，變?yōu)榉寰缺容^低的零中頻數(shù)字基帶信號，以利于后級Doherty功率放大器的實現(xiàn)。該 部分具體實現(xiàn)時，可以采用專用的波峰減小芯片，如TI公司的GC1115、 PMC公司PM7819、0PTICHR0N公司的0P5000或者采用FPGA實現(xiàn)該功能； 削峰單元輸出的零中頻數(shù)字信號進(jìn)入數(shù)字預(yù)失真單元，它由數(shù)字預(yù)失真自適應(yīng)控 制器控制完成對輸入零中頻數(shù)字信號的預(yù)矯正，同時在該單元需要進(jìn)行2X內(nèi)插操作，使預(yù) 矯正后的信號以122.88MSPS數(shù)據(jù)速率輸出到下一級。數(shù)字預(yù)失真單元具體實現(xiàn)可以采用 專用芯片，如PMC公司的PM7810、 PM7815、 PM7820等、TI公司GC5322、 0PTICHR0N公司的 0P4400,也可以采用FPGA實現(xiàn)； 預(yù)失真處理后的零中頻數(shù)字信號，進(jìn)入第一數(shù)模轉(zhuǎn)換單元，該單元根據(jù)輸入數(shù)據(jù) 的速率，選擇時鐘速率，從而完成數(shù)字信號到模擬信號的轉(zhuǎn)換，輸出零中頻的模擬I/Q信 號。具體實現(xiàn)中，采用122. 88MSPS時鐘速率，該單元可以選擇ADI公司的AD9788、 AD9779 或者TI公司的DAC5687、 DAC5688等； 第一數(shù)模轉(zhuǎn)換單元輸出的零中頻模擬I、 Q信號，進(jìn)入上變頻單元，經(jīng)過上變頻單 元中的混頻器和本振2共同作用后，轉(zhuǎn)換為射頻信號。具體實現(xiàn)時，上變頻單元可以采用專 用的I/Q正交調(diào)制器來實現(xiàn)，如ADI公司的ADL537X系列、TI公司的TRF3703，RFMD公司的 RF2483等； 上變頻單元輸出的射頻信號經(jīng)過第一濾波器后，濾掉射頻信號的二次諧波，變?yōu)?比較純凈的射頻信號。具體實現(xiàn)時，第一濾波器可以采用L、 C離散器件設(shè)計或者采用專用 器件設(shè)計； 第一濾波器輸出的比較純凈的射頻信號，經(jīng)過功分器，分為兩路功率相等、相位一 致的射頻信號。具體實現(xiàn)時，功分器可以采用微帶線設(shè)計； 兩路功率相等的射頻信號中的其中一路信號，經(jīng)過第一波長延遲單元的1/4波長
延遲后，變?yōu)檠舆t后的射頻信號。具體實現(xiàn)時，第一波長延遲性可以用微帶線設(shè)計； 第一波長延遲單元輸出的射頻信號進(jìn)入峰值放大器進(jìn)行放大，變?yōu)楣β史糯蠛蟮?br> 射頻信號。具體實現(xiàn)時，該峰值放大器可以采用L匿0S、 GaN等功放管器件； 兩路功率相等的射頻信號中的另一路信號，直接進(jìn)入載波放大器進(jìn)行放大，變?yōu)?br> 功率放大后的射頻信號； 經(jīng)過載波放大器放大后的射頻信號，經(jīng)過第二波長延遲單元的1/4波長處理后， 和峰值放大器放大后的射頻信號，在射頻輸出端耦合一起后輸出。具體實現(xiàn)時，第二波長延 遲單元采用微帶線設(shè)計； 削峰單元輸出的零中頻數(shù)字基帶信號，進(jìn)入包絡(luò)提取單元，計算出數(shù)字信號的包 絡(luò)信號。具體實現(xiàn)時，可以采用FPGA在基帶域，基于公式^Vr = ^//2 + ，其中ENV表示提 取的包絡(luò)信號，1、Q分別表示基帶信號的同相和正交信號； 包絡(luò)提取單元輸出的包絡(luò)信號，經(jīng)過時延調(diào)整單元，使該包絡(luò)信號變?yōu)闀r間相對 滯后的包絡(luò)信號，具體實現(xiàn)中，時延調(diào)整單元可以在FPGA內(nèi)部實現(xiàn)； 所述第一查找表單元接收時延調(diào)整單元輸出的包絡(luò)信號，根據(jù)其預(yù)先存儲的對應(yīng) 表依次輸出各個數(shù)字柵壓值，所述第一查找表單元預(yù)先存儲的對應(yīng)表包括與包絡(luò)信號值對 應(yīng)的控制所述峰值放大器高效率工作的柵壓值； 第二查找表單元接收時延調(diào)整單元輸出的包絡(luò)信號，根據(jù)其預(yù)先存儲的對應(yīng)表依 次輸出各個數(shù)字柵壓值，所述第二查找表單元預(yù)先存儲的對應(yīng)表包括與包絡(luò)信號值對應(yīng)的 控制所述載波放大器高效率工作的柵壓值；[0072] 第一查找表單元輸出的數(shù)字柵壓值經(jīng)過第一柵壓值處理單元中的第二數(shù)模轉(zhuǎn)換 單元，完成數(shù)字信號到模擬信號的轉(zhuǎn)換；該第二數(shù)模轉(zhuǎn)換單元采用122. 88MSPS時鐘速率， 選用ADI公司的AD9767 ; 第二查找表單元輸出的數(shù)字柵壓值經(jīng)過第二柵壓值處理單元中的第三數(shù)模轉(zhuǎn)換 單元，完成數(shù)字信號到模擬信號的轉(zhuǎn)換；該第三數(shù)模轉(zhuǎn)換單元也采用122. 88MSPS時鐘速 率，選用ADI公司的AD9767 ; 第二數(shù)模轉(zhuǎn)換單元輸出的模擬柵壓值，經(jīng)過第一柵壓值處理單元中的第一包絡(luò)濾 波及線性放大單元，濾除高頻干擾信號，并放大處理后變?yōu)檫m合峰值放大器正常工作的柵 壓值。具體實現(xiàn)時，該第一包絡(luò)濾波及線性放大單元是由高速大時帶寬積運(yùn)放器件為核心 器件，配上外圍的L、 C器件實現(xiàn)，這里高速大時帶寬積運(yùn)放器件選用ADI公司的AD829 ; 第三數(shù)模轉(zhuǎn)換單元輸出的模擬柵壓值，經(jīng)過第二柵壓值處理單元中的第二包絡(luò)濾 波及線性放大單元，濾除高頻干擾信號，并放大后變?yōu)檫m合載波放大器正常工作的柵壓值。 具體實現(xiàn)時，該第二包絡(luò)濾波及線性放大單元是由高速大時帶寬積運(yùn)放器件為核心器件， 配上外圍的L、 C器件實現(xiàn)，這里高速大時帶寬積運(yùn)放器件選用ADI公司的AD829 ; 耦合器將載波放大器和峰值放大器放大輸出的射頻信號耦合在一起輸出，并提取 一部分信號作為反饋射頻信號。具體實現(xiàn)時，該耦合器采用一般3dB電橋或者微帶耦合即 可，具體耦合值的大小根據(jù)功放輸出的功率而定； 耦合器輸出的反饋射頻信號，經(jīng)過第一下變頻單元中的混頻器和本振3，共同作用 后，使反饋射頻信號轉(zhuǎn)換為中頻頻率為92. 16MHz的信號。 第一下變頻單元輸出的頻率為92. 16MHz的中頻信號，經(jīng)過第二濾波器，濾除鏡像 干擾，變?yōu)楸容^純凈的中頻信號。具體實現(xiàn)時，第二濾波器可以采用L、C器件設(shè)計或者采用 專用的濾波器器件實現(xiàn)； 對第二濾波器輸出的中頻信號，基于軟件無線電理論，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換單元對其采 樣，變?yōu)閿?shù)字信號，具體實現(xiàn)時，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換單元采樣速率定為122. 88MSPS，可以采用 ADI公司的AD80142、或TI公司的ADS5517等； 第一模數(shù)轉(zhuǎn)換單元輸出的速率為122.88MSPS的數(shù)字信號，進(jìn)入數(shù)字預(yù)失真自適 應(yīng)控制器后，由數(shù)字預(yù)失真自適應(yīng)控制器，基于反饋的數(shù)字信號和步驟6中的數(shù)字信號之 間差值，調(diào)整預(yù)失真參數(shù)，更新數(shù)字預(yù)失真單元的預(yù)失真參數(shù)，實現(xiàn)功率放大器的自適應(yīng)預(yù) 失真處理功能； 由于峰值放大器柵壓值、載波放大器柵壓值和輸入信號的包絡(luò)有關(guān)，而本實用新
型中的數(shù)字預(yù)失真功率放大器實際工作時，射頻輸入信號的包絡(luò)實時改變，導(dǎo)致峰值放大
器柵壓值和載波放大器柵壓值也實時改變，從而使本實用新型中的數(shù)字預(yù)失真功率放大器
在提高效率的同時，也大幅度提高了數(shù)字預(yù)失真功率放大器的線性指標(biāo)。 為了進(jìn)一步提高在該具體實施例中的數(shù)字預(yù)失真功率放大器的功放和線性化，具
體實施中，1.保證本振1、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、本振2、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換單
元，本振3等6部分的工作時鐘來自同一個時鐘源；2.需要預(yù)先設(shè)定第一查找表單元和第
二查找表單元中的輸入信號包絡(luò)和數(shù)字柵壓值之間的關(guān)系，第一查找表單元確定原則是在
每一個特定的輸入信號包絡(luò)值處，通過調(diào)整峰值放大器柵壓值，使數(shù)字預(yù)失真功率放大器
能夠在保持增益基本不變的情況下，效率達(dá)到最高。第二查找表單元確定原則是在每一個特定的輸入信號包絡(luò)值處通過調(diào)整載波放大器柵壓值，使數(shù)字預(yù)失真功率放大器能夠在保
持效率最高的情況下，線性達(dá)到最優(yōu)；3.功分器輸出的兩路射頻信號，需要根據(jù)實際情況，
調(diào)整第一波長延遲單元和第二波長延遲單元，使這兩路射頻信號在射頻輸出端耦合在一起
時，相位相等；4.需要調(diào)試時延調(diào)整單元，使零中頻數(shù)字信號經(jīng)過數(shù)字預(yù)失真單元、第一數(shù)
模轉(zhuǎn)換單元、上變頻單元、第一濾波器、功分器、第一波長延遲單元到達(dá)峰值放大器的時間
和經(jīng)過包絡(luò)提取單元、時延調(diào)整單元、第一查找表單元、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、第一包絡(luò)濾波
及線性放大單元到達(dá)峰值放大器的柵極端的時間基本一致，以使這兩路信號同步。同時，
也要保證零中頻數(shù)字信號經(jīng)過數(shù)字預(yù)失真單元、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、上變頻單元、第一濾波
器、功分器到達(dá)載波放大器的時間和經(jīng)過包絡(luò)提取單元、時延調(diào)整單元、第二查找表單元、
第三數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、第二包絡(luò)濾波及線性放大單元的時間基本一致，以使這兩路信號同步。 另外，由數(shù)字下變頻單元、削峰單元、包絡(luò)提取單元、第一查找表單元、第二查找
表單元、時延調(diào)整單元、數(shù)字預(yù)失真單元和數(shù)字預(yù)失真自適應(yīng)控制器共同組成的數(shù)字信號
處理部分，具體實施時，可以采用一塊FPGA芯片實現(xiàn)，或者數(shù)字下變頻單元、削峰單元、包
絡(luò)提取單元、第一查找表單元、第二查找表單元、時延調(diào)整單元、數(shù)字預(yù)失真單元采用一塊
FPGA實現(xiàn)，數(shù)字預(yù)失真自適應(yīng)控制器采用一塊DSP實現(xiàn)。 以上所述的本實用新型實施方式，并不構(gòu)成對本實用新型保護(hù)范圍的限定。任何 在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型 的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種數(shù)字預(yù)失真功率放大器，包括數(shù)字預(yù)失真單元、數(shù)字預(yù)失真自適應(yīng)控制器、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、上變頻單元、功分器、第一波長延遲單元、峰值放大器、第二波長延遲單元、耦合器、載波放大器、第一下變頻單元和第一模數(shù)轉(zhuǎn)換單元；所述數(shù)字預(yù)失真單元的輸入端與基帶信號接收端連接，輸出端依次通過所述第一數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、上變頻單元與所述功分器的輸入端連接，所述功分器的其中一個輸出端依次通過所述第一波長延遲單元、峰值放大器與所述耦合器的輸入端連接，所述功分器的另一個輸出端依次通過所述載波放大器、第二波長延遲單元連接在所述峰值放大器和耦合器的輸入端之間，所述耦合器的一個輸出端依次通過所述第一下變頻單元、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換單元和所述數(shù)字預(yù)失真自適應(yīng)控制器的一個輸入端連接，所述數(shù)字預(yù)失真自適應(yīng)控制器的另一個輸入端與所述基帶信號接收端連接，所述數(shù)字預(yù)失真自適應(yīng)控制器的輸出端與所述數(shù)字預(yù)失真單元的控制端連接；其特征在于還包括包絡(luò)提取單元和第一信號處理單元，所述包絡(luò)提取單元的一端與所述基帶信號接收端連接，另一端通過所述第一信號處理單元與所述峰值放大器的柵極端連接；所述包絡(luò)提取單元用于提取輸入的基帶信號的包絡(luò)信號，并將所述包絡(luò)信號輸出到所述第一信號處理單元，所述第一信號處理單元將所述包絡(luò)信號處理為所述峰值放大器工作的柵壓值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字預(yù)失真功率放大器，其特征在于所述第一信號處理單元包括第一查找表單元、第一柵壓值處理單元，所述第一查找表單元的輸入端與所述包絡(luò)提取單元的輸出端連接，所述第一查找表單元的輸出端通過所述第一柵壓值處理單元與所述峰值放大器的柵極端連接；所述第一查找表單元接收所述包絡(luò)信號，根據(jù)其預(yù)先存儲的對應(yīng)表依次輸出各個數(shù)字柵壓值，該各個數(shù)字柵壓值經(jīng)過所述第一柵壓值處理單元的數(shù)模轉(zhuǎn)換、放大處理后轉(zhuǎn)換為所述峰值放大器工作的柵壓值；所述第一查找表單元預(yù)先存儲的對應(yīng)表包括與包絡(luò)信號值對應(yīng)的控制所述峰值放大器高效率工作的數(shù)字柵壓值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字預(yù)失真功率放大器，其特征在于所述第一信號處理單元包括第一包絡(luò)濾波單元和第一線性放大單元，所述第一包絡(luò)濾波單元的輸入端與所述包絡(luò)提取單元的輸出端連接，所述第一包絡(luò)濾波單元的輸出端通過所述第一線性放大單元與所述峰值放大器的柵極端連接；所述第一包絡(luò)濾波單元接收所述包絡(luò)信號，對其進(jìn)行濾波處理后輸出到所述第一線性放大單元，所述第一線性放大單元根據(jù)所述峰值放大器的柵壓值參數(shù)將所述濾波處理后的包絡(luò)信號放大處理為所述峰值放大器工作的柵壓值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的數(shù)字預(yù)失真功率放大器，其特征在于還包括第二信號處理單元，其一端與所述包絡(luò)提取單元的輸出端連接，另一端與所述載波放大器的柵極端連接，用于將所述包絡(luò)信號處理為所述載波放大器工作的柵壓值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)字預(yù)失真功率放大器，其特征在于所述第二信號處理單元包括第二查找表單元、第二柵壓值處理單元，所述第二查找表單元的輸入端與所述包絡(luò)提取單元的輸出端連接，所述第二查找表單元的輸出端通過所述第二柵壓值處理單元與所述載波放大器的柵極端連接；所述第二查找表單元接收所述包絡(luò)信號，根據(jù)其預(yù)先存儲的對應(yīng)表依次輸出各個數(shù)字柵壓值，該各個數(shù)字柵壓值經(jīng)過所述第二柵壓值處理單元的數(shù)模轉(zhuǎn)換、放大處理后轉(zhuǎn)換為所述峰值放大器工作的柵壓值；所述第二查找表單元預(yù)先存儲的對應(yīng)表包括與包絡(luò)信號值對應(yīng)的控制所述載波放大器高效率工作的數(shù)字柵壓值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)字預(yù)失真功率放大器，其特征在于所述第二信號處理單元包括第二包絡(luò)濾波單元和第二線性放大單元，所述第二包絡(luò)濾波單元的輸入端與所述包絡(luò)提取單元的輸出端連接，所述第二包絡(luò)濾波單元的輸出端通過所述第二線性放大單元與所述載波放大器的柵極端連接；所述第二包絡(luò)濾波單元接收所述包絡(luò)信號，對其進(jìn)行濾波處理后輸出到所述第二線性放大單元，所述第二線性放大單元根據(jù)所述載波放大器的柵壓值參數(shù)將所述濾波處理后的包絡(luò)信號放大處理為所述載波放大器工作的柵壓值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)字預(yù)失真功率放大器，其特征在于還包括時延調(diào)整單元，連接在所述包絡(luò)提取單元的輸出端與所述第一信號處理單元的輸入端之間，和/或連接在所述包絡(luò)提取單元的輸出端與所述第二信號處理單元的輸入端之間，用于對所述包絡(luò)信號進(jìn)行延時處理。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字預(yù)失真功率放大器，其特征在于還包括第一濾波器和第二濾波器，所述第一濾波器連接在所述上變頻單元的輸出端與所述功分器的輸入端之間，所述第二濾波器連接在所述第一下變頻單元的輸出端與所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的輸入端之間。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或8所述的數(shù)字預(yù)失真功率放大器，其特征在于還包括第二下變頻單元、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、數(shù)字下變頻單元；所述第二下變頻單元的一端與射頻信號接收端連接，另一端依次通過第二模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、數(shù)字下變頻單元與所述基帶信號接收端連接；所述第二下變頻單元將輸入的射頻信號下變頻到中頻信號，再經(jīng)過所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的模數(shù)轉(zhuǎn)換、及數(shù)字下變頻單元的數(shù)字下變頻處理后轉(zhuǎn)換為零中頻數(shù)字信號輸出到所述基帶信號接收端。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的數(shù)字預(yù)失真功率放大器，其特征在于還包括削峰單元和第三濾波器，所述削峰單元連接在所述數(shù)字下變頻單元與所述基帶信號接收端之間，用于對所述零中頻數(shù)字信號的峰均比進(jìn)行削峰處理；所述第三濾波器，連接在所述第二下變頻單元的輸出端與所述第二模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的輸入端之間。
專利摘要本實用新型公開了一種數(shù)字預(yù)失真功率放大器，其包括數(shù)字預(yù)失真單元、數(shù)字預(yù)失真自適應(yīng)控制器、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、上變頻單元、功分器、第一波長延遲單元、峰值放大器、第二波長延遲單元、耦合器、載波放大器、第一下變頻單元、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、包絡(luò)提取單元和第一信號處理單元，所述包絡(luò)提取單元的一端與所述基帶信號接收端連接，另一端通過所述第一信號處理單元與所述峰值放大器的柵極端連接。本實用新型通過包絡(luò)提取單元提取輸入的基帶信號的包絡(luò)信號，第一信號處理單元將該包絡(luò)信號處理為峰值放大器工作的柵壓值，進(jìn)而可以根據(jù)包絡(luò)信號的變化來設(shè)置峰值放大器的柵壓值，使峰值放大器實時的工作在高效率狀態(tài)。
文檔編號H03F3/20GK201499134SQ20092006276
公開日2010年6月2日 申請日期2009年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月21日
發(fā)明者張占勝, 潘栓龍 申請人:京信通信系統(tǒng)(中國)有限公司