專(zhuān)利名稱(chēng)：一種自適應(yīng)預(yù)失真功率放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種自適應(yīng)預(yù)失真功率放大器。
背景技術(shù)：
目前在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行的直放站數(shù)以萬(wàn)計(jì)，這些直放站基本上采用AB類(lèi)放大器，設(shè)備的效率比較低，滿(mǎn)負(fù)荷工作時(shí)的功耗極大。數(shù)量如此龐大的設(shè)備，常年運(yùn)行下來(lái)，電力消耗是一個(gè)極大的數(shù)目，對(duì)安裝環(huán)境的電力供應(yīng)以及運(yùn)營(yíng)商的日常運(yùn)行開(kāi)支要求極高，也不符合工信部提出的節(jié)能減排的要求。直放站設(shè)備中的能耗主要集中在覆蓋區(qū)方向的射頻大功率功放上，針對(duì)射頻大功率功放的效率優(yōu)化，能提高直放站設(shè)備的效率，降低直放站的能耗，減少運(yùn)行中的能耗開(kāi)支。在無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中，為滿(mǎn)足接收設(shè)備的信號(hào)強(qiáng)度，無(wú)線(xiàn)射頻信號(hào)的發(fā)射需要較高的功率，需要功率放大器把射頻信號(hào)放大到一定的幅度。而在現(xiàn)代無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中，為了提高頻譜利用率，解決日益緊張的頻譜資源問(wèn)題，采用非恒包絡(luò)調(diào)試的高階調(diào)制方式，比如QAM、QPSK、OFDM調(diào)制。功放通常工作在放大器的非線(xiàn)性區(qū)域，由幅度失真(AM - AM)、相位失真(AM-PM)引起的失真產(chǎn)物使信號(hào)嚴(yán)重失真，結(jié)果是破壞了信號(hào)的完整性，惡化接收設(shè)備的誤碼率；且失真產(chǎn)物導(dǎo)致的頻譜再生使得相鄰信道的干擾嚴(yán)重，再次導(dǎo)致頻譜利用率下降。同時(shí)，為了達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)，采用高效率的Doherty功放設(shè)計(jì)技術(shù)。Doherty功率放大器以犧牲線(xiàn)性指標(biāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)較高的效率，同樣滿(mǎn)足不了現(xiàn)代無(wú)線(xiàn)通信的要求?，F(xiàn)有技術(shù)上通常采用數(shù)字預(yù)失真、模擬預(yù)失真技術(shù)與其配合。數(shù)字預(yù)失真技術(shù)，改善效果最佳，但其成本較高，常規(guī)模擬預(yù)失真技術(shù)，成本低廉，但是改善效果不理想，對(duì)于寬帶高階調(diào)制信號(hào)通常只有3-5dB改善量。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種自適應(yīng)預(yù)失真功率放大器，實(shí)現(xiàn)射頻功率放大器的效率優(yōu)化。本發(fā)明采用以下方案實(shí)現(xiàn)一種自適應(yīng)預(yù)失真功率放大器，包括一預(yù)失真模塊，其特征在于所述預(yù)失真模塊的第一輸入端連接一輸入耦合器的耦合端；所述輸入耦合器的輸入端接收輸入信號(hào)通過(guò)一輸入放大器后的放大信號(hào)，所述輸入稱(chēng)合器的輸出端通過(guò)一延遲線(xiàn)連接一矯正耦合器的輸入端，所述輸入耦合器的隔離端通過(guò)負(fù)載接地；所述矯正耦合器的隔離端通過(guò)負(fù)載接地，所述矯正耦合器的輸出端連接一主功率放大單元的輸入端，所述矯正耦合器的耦合端連接所述預(yù)失真模塊的輸出端，矯正耦合器的信號(hào)走向?yàn)閺念A(yù)失真模塊耦合信號(hào)到信號(hào)主傳輸線(xiàn)上(即主功率放大單元的輸入端)；所述主功率放大單元的輸出端連接一反饋耦合器的輸入端；所述反饋耦合器的耦合端連接所述預(yù)失真模塊的第二輸入端，所述反饋耦合器的輸出端連接一環(huán)形器的輸入端，所述反饋耦合器的隔離端通過(guò)負(fù)載接地；所述環(huán)形器的隔離端通過(guò)負(fù)載接地，所述環(huán)形器的輸出端作為所述自適應(yīng)預(yù)失真功率放大器的輸出端。
在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述主功率放大單元采用Doherty設(shè)計(jì),提高了整個(gè)功放的效率，降低了功放的功耗。在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述主功率放大單兀包括一推動(dòng)放大器、一 3dB電橋、一波載放大器、一峰值放大器、一 Doherty阻抗變換器；所述推動(dòng)放大器的輸入端作為所述主功率放大單元的輸入端，所述推動(dòng)放大器的輸出端連接所述3dB電橋的第一輸入端，所述3dB電橋的第二輸入端通過(guò)負(fù)載接地，所述3dB電橋的第一輸出端連接所述波載放大器的輸入端，所述3dB電橋的第二輸出端連接所述峰值放大器的輸入端；所述波載放大器的輸出端連接所述Doherty阻抗變換器的第一輸入端；所述峰值放大器的輸出端連接所述Doherty阻抗變換器的第二輸入端；所述Doherty阻抗變換器的輸出端作為所述主功率放大單元的輸出端。在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述預(yù)失真模塊采用單片預(yù)失真集成電路，在功放的輸入電平、輸入頻率、功放工作溫度產(chǎn)生變化時(shí)，無(wú)需人工干預(yù)，能夠自適應(yīng)完成預(yù)失真算法及矯正功能。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于以下幾點(diǎn)
1.所述主功率放大器采用Doherty設(shè)計(jì)，提高了整個(gè)功放的效率，降低功放的功耗；
2.使用軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)，在射頻域上對(duì)功放的反饋信號(hào)中的失真分量進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)自適應(yīng)算法生成需要的預(yù)失真信號(hào)；
3.預(yù)失真模塊采用單片預(yù)失真集成電路，在功放的輸入電平、輸入頻率、功放工作溫度產(chǎn)生變化時(shí)，能自適應(yīng)重新生成預(yù)失真信號(hào)，在比較寬的應(yīng)用范圍內(nèi)自適應(yīng)工作；
4.通過(guò)拾取功放輸出信號(hào)的一部分作為反饋信號(hào)，與主功率放大器的輸入信號(hào)比較，判斷功放產(chǎn)生的失真分量，再產(chǎn)生相位相反，有一定幅度的預(yù)失真信號(hào)，疊加在主功率放大器的輸入信號(hào)上，達(dá)到消除或者降低功放失真分量的目標(biāo)；
5.可以實(shí)現(xiàn)CDMA多載波功率放大,應(yīng)用于CDMA多載波直放站設(shè)備,利用本發(fā)明的技術(shù)方案可以在滿(mǎn)足多載波高階調(diào)制下的各種指標(biāo)要求，降低CDMA多載波直放站的功耗，提高直放站的效率；
6.實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)階段高峰均比的第三代移動(dòng)通信調(diào)制信號(hào)以及后續(xù)發(fā)展的高峰均比第四代移動(dòng)通信調(diào)制信號(hào)的功率放大，并提高了功率放大器的效率，降低直放站設(shè)備的功耗，滿(mǎn)足當(dāng)前綠色環(huán)保，節(jié)能減排的要求。


圖I是本發(fā)明預(yù)失真功率放大器的原理框圖。圖2是本發(fā)明主功率放大器的原理框圖。圖3是本發(fā)明預(yù)失真功率放大器的工作流程圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下將通過(guò)具體實(shí)施例和相關(guān)附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明提供所述預(yù)失真模塊的第一輸入端連接一輸入耦合器的耦合端；所述輸入率禹合器的輸入端接收輸入信號(hào)通過(guò)一輸入放大器后的放大信號(hào)，所述輸入稱(chēng)合器的輸出端通過(guò)一延遲線(xiàn)連接一矯正耦合器的輸入端，所述輸入耦合器的隔離端通過(guò)負(fù)載接地；所述矯正耦合器的隔離端通過(guò)負(fù)載接地，所述矯正耦合器的輸出端連接一主功率放大單元的輸入端，所述矯正耦合器的耦合端連接所述預(yù)失真模塊的輸出端；所述主功率放大單元的輸出端連接一反饋耦合器的輸入端；所述反饋耦合器的耦合端連接所述預(yù)失真模塊的第二輸入端，所述反饋耦合器的輸出端連接一環(huán)形器的輸入端，所述反饋耦合器的隔離端通過(guò)負(fù)載接地；所述環(huán)形器的隔離端通過(guò)負(fù)載接地，所述環(huán)形器的輸出端作為所述自適應(yīng)預(yù)失真功率放大器的輸出端。如圖I所述，本實(shí)施例提供一種自適應(yīng)預(yù)失真功率放大器，包括一預(yù)失真模塊Ul，其特征在于所述預(yù)失真模塊Ul的第一輸入端連接一輸入耦合器I的耦合端；所述輸入耦合器I的輸入端接收輸入信號(hào)通過(guò)一輸入放大器Al后的放大信號(hào),所述輸入稱(chēng)合器I的輸出端通過(guò)一延遲線(xiàn)2連接一矯正耦合器3的輸入端，所述輸入耦合器I的隔離端通過(guò)負(fù)載接地；所述矯正耦合器3的隔離端通過(guò)負(fù)載接地，所述矯正耦合器3的輸出端連接一主功率放大單元4的輸入端，所述矯正耦合器3的耦合端連接所述預(yù)失真模塊Ul的輸出端，矯正耦合器3的信號(hào)走向?yàn)閺念A(yù)失真模塊Ul耦合信號(hào)到信號(hào)主傳輸線(xiàn)上(即主功率放大單元4的輸入端)；所述主功率放大單元4的輸出端連接一反饋耦合器5的輸入端；所述反饋耦合器5的耦合端連接所述預(yù)失真模塊Ul的第二輸入端，所述反饋耦合器5的輸出端連接一環(huán)形器的輸入端，所述反饋耦合器5的隔離端通過(guò)負(fù)載接地；所述環(huán)形器的隔離端通過(guò)負(fù)載接地，所述環(huán)形器的輸出端作為所述自適應(yīng)預(yù)失真功率放大器的輸出端。如圖2所示,在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述主功率放大單元采用Doherty設(shè)計(jì),提高了整個(gè)功放的效率，降低了功放的功耗。所述主功率放大單元包括一推動(dòng)放大器、一 3dB電橋(同頻合路器)、一波載放大器、一峰值放大器、一 Doherty阻抗變換器；所述推動(dòng)放大器的輸入端作為所述主功率放大單元的輸入端，所述推動(dòng)放大器的輸出端連接所述3dB電橋的第一輸入端，所述3dB電橋的第二輸入端通過(guò)負(fù)載接地，所述3dB電橋的第一輸出端連接所述波載放大器的輸入端，所述3dB電橋的第二輸出端連接所述峰值放大器的輸入端；所述波載放大器的輸出端連接所述Doherty阻抗變換器的第一輸入端；所述峰值放大器的輸出端連接所述Doherty阻抗變換器的第二輸入端；所述Doherty阻抗變換器的輸出端作為所述主功率放大單元的輸出端。所述Doherty阻抗變換器包括一電阻Rl和一電阻R2 ;所述電阻Rl的一端作為所述Doherty阻抗變換器的第一輸入端，所述電阻Rl的另一端作為所述Doherty阻抗變換器的第二輸入端并連接所述電阻R2的一端，所述電阻R2的另一端作為所述Doherty阻抗變換器輸出端。為了提高功放的效率，主功率放大單元采用Doherty功率放大器的設(shè)計(jì)。在主功率放大單元中，一路工作在AB類(lèi)狀態(tài)，作為載波功率放大器，一路工作在C類(lèi)狀態(tài)，作為峰值功率放大器。預(yù)失真模塊采用的單片集成電路，是射頻功率放大器線(xiàn)性化電路的系統(tǒng)芯片，是自適應(yīng)的、而且是在射頻輸入/射頻輸出預(yù)失真的單片解決方案，可精確補(bǔ)償射頻功率放大器的非線(xiàn)性，包括幅度失真(AM / AM)、相位失真(AM / PM)、頻譜再生、記憶效應(yīng)等功放特性。該預(yù)失真模塊采用創(chuàng)新的線(xiàn)性化架構(gòu)，將復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理轉(zhuǎn)化為計(jì)算效率更高的模擬射頻信號(hào)處理?？芍苯釉谳d波頻率下單獨(dú)工作，既不需要復(fù)雜的軟件開(kāi)發(fā)也無(wú)需使用基帶信號(hào)。與常規(guī)的幾種線(xiàn)性化技術(shù)相比，具有完全自適應(yīng)的特點(diǎn)，在輸入電平、頻率、信號(hào)帶寬發(fā)生變化時(shí)，能自動(dòng)搜尋載波頻率并重新優(yōu)化至最佳狀態(tài)。射頻域上的預(yù)失真處理，改善效果略遜數(shù)字預(yù)失真技術(shù)，比常規(guī)的模擬預(yù)失真技術(shù)改善量超過(guò)20dB。為了讓一般技術(shù)人員更好的理解本發(fā)明的工作原理，下面結(jié)合圖2具體說(shuō)明本發(fā)明的工作原理，如圖3所示
預(yù)失真模塊的芯片在上電后執(zhí)行內(nèi)部電路初始化，把內(nèi)部的矯正參數(shù)復(fù)位為初始狀態(tài)，矯正耦合器端沒(méi)有輸出。初始化完畢后，在輸入信號(hào)每秒變化不超過(guò)IdB的范圍內(nèi)，輸入信號(hào)帶寬穩(wěn)定及中心頻率穩(wěn)定的條件下，自適應(yīng)引擎開(kāi)始搜索查找載波中心頻率和帶寬，執(zhí)行全速矯正程序；當(dāng)檢測(cè)到功率變化超過(guò)3dB或者信號(hào)帶寬發(fā)生變化，芯片自動(dòng)進(jìn)入快速頻率搜索和快速矯正模式并重新設(shè)置矯正系數(shù)，周而復(fù)始，實(shí)現(xiàn)跟蹤矯正。本發(fā)明在預(yù)失真模塊的芯片檢測(cè)到功放的輸入電平、輸入頻率、功放工作溫度產(chǎn)生變化而造成的功放線(xiàn)性指標(biāo)惡化時(shí)，無(wú)需人為設(shè)置，自動(dòng)進(jìn)入快速搜索模式，完成自適應(yīng)矯正。本發(fā)明中采用Doherty功率放大器設(shè)計(jì)以及單片預(yù)失真集成電路，將移動(dòng)通信調(diào)制信號(hào)放大至所需功率等級(jí)。Doherty功率放大器的特點(diǎn)是高效率，線(xiàn)性差，在主功放中，一路工作在AB類(lèi)狀態(tài)，作為載波功率放大器，一路為峰值功率放大器。由于Doherty功放信號(hào)放大后嚴(yán)重失真，線(xiàn)性滿(mǎn)足不了現(xiàn)代移動(dòng)通信的ACPR、EVM, PCDE等要求，必須采用線(xiàn)性化技術(shù)改善其線(xiàn)性，所以與單片預(yù)失真集成電路結(jié)合。在Doherty功放的輸出端,I禹合一部分功率，作為預(yù)失真集成電路的反饋信號(hào)，用來(lái)與主功放的輸入信號(hào)做比較，當(dāng)預(yù)失真集成電路檢測(cè)到功放的輸出信號(hào)失真嚴(yán)重時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)與功放失真分量相位相反，幅度足以抵消失真分量的信號(hào)，與輸入信號(hào)合成，最終的結(jié)果是功放的輸出信號(hào)失真分量降低，滿(mǎn)足高峰均比信號(hào)的放大要求。上列較佳實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種自適應(yīng)預(yù)失真功率放大器，包括一預(yù)失真模塊，其特征在于所述預(yù)失真模塊的第一輸入端連接一輸入耦合器的耦合端；所述輸入耦合器的輸入端接收輸入信號(hào)通過(guò)一輸入放大器后的放大信號(hào)，所述輸入稱(chēng)合器的輸出端通過(guò)一延遲線(xiàn)連接一矯正稱(chēng)合器的輸入端，所述輸入耦合器的隔離端通過(guò)負(fù)載接地；所述矯正耦合器的隔離端通過(guò)負(fù)載接地，所述矯正耦合器的輸出端連接一主功率放大單元的輸入端，所述矯正耦合器的耦合端連接所述預(yù)失真模塊的輸出端；所述主功率放大單元的輸出端連接一反饋耦合器的輸入端；所述反饋耦合器的耦合端連接所述預(yù)失真模塊的第二輸入端，所述反饋耦合器的輸出端連接一環(huán)形器的輸入端，所述反饋耦合器的隔離端通過(guò)負(fù)載接地；所述環(huán)形器的隔離端通過(guò)負(fù)載接地，所述環(huán)形器的輸出端作為所述自適應(yīng)預(yù)失真功率放大器的輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種自適應(yīng)預(yù)失真功率放大器，其特征在于所述主功率放大單元采用Doherty設(shè)計(jì)，提高了整個(gè)功放的效率，降低了功放的功耗。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種自適應(yīng)預(yù)失真功率放大器，其特征在于所述主功率放大單元包括一推動(dòng)放大器、一 3dB電橋、一波載放大器、一峰值放大器、一 Doherty阻抗變換器；所述推動(dòng)放大器的輸入端作為所述主功率放大單元的輸入端，所述推動(dòng)放大器的輸出端連接所述3dB電橋的第一輸入端，所述3dB電橋的第二輸入端通過(guò)負(fù)載接地，所述3dB電橋的第一輸出端連接所述波載放大器的輸入端，所述3dB電橋的第二輸出端連接所述峰值放大器的輸入端；所述波載放大器的輸出端連接所述Doherty阻抗變換器的第一輸入端；所述峰值放大器的輸出端連接所述Doherty阻抗變換器的第二輸入端；所述Doherty阻抗變換器的輸出端作為所述主功率放大單元的輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種自適應(yīng)預(yù)失真功率放大器，其特征在于所述預(yù)失真模塊采用單片預(yù)失真集成電路，在功放的輸入電平、輸入頻率、功放工作溫度產(chǎn)生變化時(shí)，無(wú)需人工干預(yù)，能夠自適應(yīng)完成預(yù)失真算法及矯正功能。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自適應(yīng)預(yù)失真功率放大器，其特征在于預(yù)失真模塊的第一輸入端連接一輸入耦合器的耦合端；所述輸入耦合器的輸入端接收輸入信號(hào)通過(guò)一輸入放大器后的放大信號(hào)，輸出端通過(guò)一延遲線(xiàn)連接一矯正耦合器的輸入端，隔離端通過(guò)負(fù)載接地；所述矯正耦合器的隔離端通過(guò)負(fù)載接地，輸出端連接一主功率放大單元的輸入端，耦合端連接所述預(yù)失真模塊的輸出端；所述主功率放大單元的輸出端連接一反饋耦合器的輸入端；所述反饋耦合器的耦合端連接所述預(yù)失真模塊的第二輸入端，輸出端連接一環(huán)形器的輸入端；隔離端通過(guò)負(fù)載接地；所述環(huán)形器的隔離端通過(guò)負(fù)載接地，輸出端作為所述自適應(yīng)預(yù)失真功率放大器的輸出端。本發(fā)明提高了功率放大器的效率。
文檔編號(hào)H03F1/32GK102983824SQ201210569529
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者張健榮, 譚金生, 江秀清, 李華貴, 廖小康 申請(qǐng)人:福建郵科通信技術(shù)有限公司