專利名稱：數(shù)字多載波功率放大的方法及實現(xiàn)該方法的功率放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率放大的方法及設備，具體是數(shù)字多載波功率放大的方法及實現(xiàn)該方法的功率放大器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今行業(yè)功放系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)字多載波功率放大的方法在將數(shù)字信號處理為射頻信號后經(jīng)過濾波、變頻，并進行射頻線性放大。采用行業(yè)方法實現(xiàn)數(shù)字多載波功率放大，功放效率較低，線性指標對功放管器件要求高，且散熱和可靠性都遇到了很大的挑戰(zhàn)，因此實現(xiàn)功放的成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了能降低功放管器件的選型要求， 提高功放效率的數(shù)字多載波功率放大的方法及實現(xiàn)該方法的功率放大器。本發(fā)明的目的主要通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)數(shù)字多載波功率放大的方法，包括以下步驟
步驟1、將多載波射頻輸入信號依次經(jīng)過濾波、變頻、放大后再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字中頻信號；
步驟2、將步驟1中產(chǎn)生的數(shù)字中頻信號分為兩個以上的通道，并進行數(shù)字中頻信號處
理；
步驟3、將步驟2處理后的各個通道的數(shù)字中頻信號經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換為模擬中頻信號； 步驟4、將步驟3中各個通道產(chǎn)生的模擬中頻信號經(jīng)過濾波、變頻為射頻信號并線性放
大；
步驟5、將步驟4中各個通道線性放大后的射頻信號合路為一路射頻信號輸出； 步驟6、將步驟4中產(chǎn)生射頻信號的各個通道選擇其中一個通道的信號作為檢測信號， 再與步驟5中合路后的射頻輸出信號產(chǎn)生的前向功率信號和反向功率信號三者通過開關(guān)擇一處理為數(shù)字信號，對產(chǎn)生的數(shù)字信號進行功率檢測，并將檢測到的反饋信號返回到步驟2中進行數(shù)字中頻信號處理。所述步驟2中的數(shù)字中頻信號處理包括峰均比和數(shù)字預失真處理、數(shù)字濾波、數(shù)字放大、數(shù)字衰減、增益調(diào)整及相位調(diào)整。本發(fā)明通過數(shù)字處理，可以有效濾除干擾信號和雜散信號。所述步驟2中產(chǎn)生的通道數(shù)量小于12個。作為本發(fā)明的進一步改進，本發(fā)明還包括在步驟2中選擇打開或關(guān)閉各數(shù)字中頻信號通道，所述步驟4產(chǎn)生射頻信號的通道與步驟2中打開或關(guān)閉的數(shù)字中頻信號通道對應。實現(xiàn)上述放大信號的方法的功率放大器，包括順次連接的射頻輸入處理模塊、數(shù)字中頻處理模塊、模擬中頻處理模塊、射頻放大處理模塊及連接于數(shù)字中頻處理模塊與射頻放大處理模塊之間的反饋電路；多載波射頻輸入信號輸入射頻輸入處理模塊進行濾波、 變頻、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生數(shù)字中頻信號，數(shù)字中頻信號輸入數(shù)字中頻處理模塊內(nèi)，數(shù)字中頻處理模塊將數(shù)字中頻信號分為兩個以上的通道并進行數(shù)字中頻信號處理，數(shù)字中頻處理模塊輸出的數(shù)字中頻信號輸入模擬中頻處理模塊進行數(shù)模轉(zhuǎn)換、濾波、變頻、放大后輸入射頻放大處理模塊內(nèi)，射頻放大處理模塊將各個通道線性放大后的射頻信號合路為一路射頻信號輸出，反饋電路將產(chǎn)生射頻信號的各個通道選擇其中一個通道的信號作為檢測信號，再與射頻輸出信號產(chǎn)生的前向功率信號和反向功率信號三者通過開關(guān)擇一處理為數(shù)字信號，對產(chǎn)生的數(shù)字信號進行功率檢測，并將檢測到的反饋信號返回到數(shù)字中頻處理模塊中進行數(shù)字中頻信號處理。所述的射頻輸入處理模塊包括順次連接的可變衰減器、濾波變頻器、放大器及模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器與數(shù)字中頻處理模塊連接。所述的數(shù)字中頻處理模塊為FPGA，且數(shù)字中頻處理模塊包括功率檢測模塊。所述模擬中頻處理模塊包括兩條以上順次連接有數(shù)模轉(zhuǎn)換器、濾波變頻器及放大器的電路，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器與數(shù)字中頻處理模塊連接，所述放大器與射頻放大處理模塊連接。所述射頻放大處理模塊包括兩條以上順次連接有濾波器、放大器及隔離器的分支電路，且射頻放大處理模塊設有的分支電路條數(shù)與模擬中頻處理模塊的電路條數(shù)相同；所述射頻放大處理模塊的濾波器與模擬中頻處理模塊的放大器一一對應連接，所述隔離器連接有合路器，所述合路器合并射頻放大處理模塊中的分支電路構(gòu)成一條射頻輸出電路。所述反饋電路包括與射頻放大處理模塊中的分支電路數(shù)量相同、一一對應耦合連接的耦合支路，所述耦合支路連接一個多選一選擇開關(guān)，所述多選一選擇開關(guān)的輸入端口的數(shù)量與射頻放大處理模塊中分支電路的數(shù)量相同，且耦合支路與多選一選擇開關(guān)的輸入端口一一對應連接；所述反饋電路還包括與射頻輸出電路耦合連接的前向耦合電路和反向耦合電路，所述前向耦合電路、反向耦合電路及多選一選擇開關(guān)輸出端口連接的線路與一個三選一選擇開關(guān)的輸入端口一一對應連接，所述三選一選擇開關(guān)的輸出端依次連接一個濾波變頻器、一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器后與數(shù)字中頻處理模塊連接。反饋電路的模數(shù)轉(zhuǎn)換器具體是與數(shù)字中頻處理模塊的功率檢測模塊連接。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點和有益效果(1)本發(fā)明將多載波射頻輸入信號處理為數(shù)字中頻信號后，將數(shù)字中頻信號分為多路通道進行處理，并恢復為多載波射頻信號，經(jīng)過濾波、變頻，以及射頻線性放大后，再將各通道合路為一路射頻通道。本發(fā)明在數(shù)字中頻信號部分就實行分通道處理，減少了數(shù)字中頻信號部分功放管器件對信號的承載量，從而可降低器件功率等級的要求，降低器件選型風險，可通過選擇功率等級相對較低的器件實現(xiàn)大功率放大輸出，降低成本，本發(fā)明較現(xiàn)有技術(shù)提前實現(xiàn)分通道處理，提高了功放效率。(2)本發(fā)明可通過打開和關(guān)閉各通道的方式實現(xiàn)功放池的功能，即同一產(chǎn)品支持不同的功率等級的功率輸出，減少再次開發(fā)的成本，且當個別通道異常情況下，可以打開其他備用通道，從而實現(xiàn)額定功率輸出。


圖1為本發(fā)明功率放大器的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例
本實施方式的數(shù)字多載波功率放大的方法主要包括六個步驟，其中，六個步驟依次為 步驟1、將多載波射頻輸入信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字中頻信號；步驟2、數(shù)字中頻信號分通道進行數(shù)字中頻處理；步驟3、數(shù)字中頻信號轉(zhuǎn)換為模擬中頻信號；步驟4、模擬中頻信號變頻為射頻信號并線性放大；步驟5、將放大的多通道射頻信號合路后輸出；步驟6為一個反饋/檢測通道，其將步驟4中多個分通道線性放大的射頻信號擇一通道的射頻信號，以及步驟5合路的射頻信號產(chǎn)生的前向功率信號和反向功率信號三種信號選擇其中一種信號，將選擇的信號處理為數(shù)字信號并進行功率檢測，并將檢測到的反饋信號返回到步驟2。本實施方式的步驟1在將多載波射頻輸入信號經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字中頻信號之前，其還對多載波射頻輸入信號依次經(jīng)過濾波、變頻、放大處理，變頻將多載波射頻輸入信號變頻為模擬中頻信號，放大是對模擬中頻信號的放大。步驟2中將數(shù)字中頻信號分通道應分為兩個以上的通道，且通道的數(shù)量優(yōu)選小于12個，而分通道處理為對數(shù)字中頻信號依次進行峰均比、數(shù)字預失真、數(shù)字濾波、數(shù)字放大、數(shù)字衰減、增益調(diào)整及相位調(diào)整等處理。 步驟4中所述的模擬中頻信號分通道處理包括對模擬中頻信號進行濾波和變頻處理。本實施方式的反饋/檢測通道為對多個通道中線性放大后的射頻信號選擇其中一個通道的信號作為檢測信號，以及合路后的射頻輸出信號產(chǎn)生的前向功率信號和反向功率信號三者信號中選擇一種信號，并對選擇的信號進行處理后檢測，完成實現(xiàn)本實施方式的功率放大器的功率檢測，以檢測射頻輸出端口的功率是否正常和保證設備的正常運行；將檢測到的反饋信號返回到步驟2，具體為返回到步驟2中的數(shù)字預失真部分。本實施方式還包括在步驟2中選擇打開或關(guān)閉各數(shù)字中頻信號通道，步驟4產(chǎn)生射頻信號的通道與步驟2中打開或關(guān)閉的數(shù)字中頻信號通道對應。如圖1所示，實現(xiàn)數(shù)字多載波功率放大的功率放大器，包括順次連接的射頻輸入處理模塊、數(shù)字中頻處理模塊、模擬中頻處理模塊、射頻放大處理模塊及連接于數(shù)字中頻處理模塊與射頻放大處理模塊之間的反饋電路。其中，射頻輸入處理模塊包括順次連接的可變衰減器、濾波變頻器、放大器及模數(shù)轉(zhuǎn)換器。數(shù)字中頻處理模塊為FPGA，射頻輸入處理模塊的模數(shù)轉(zhuǎn)換器與FPGA連接，且數(shù)字中頻處理模塊包括功率檢測模塊。模擬中頻處理模塊包括兩條以上順次連接有數(shù)模轉(zhuǎn)換器、濾波變頻器及放大器的電路，數(shù)模轉(zhuǎn)換器與FPGA連接。射頻放大處理模塊包括兩條以上順次連接有濾波器、放大器及隔離器的分支電路，且射頻放大處理模塊設有的分支電路條數(shù)與模擬中頻處理模塊的電路條數(shù)相同；射頻放大處理模塊的濾波器與模擬中頻處理模塊的放大器一一對應連接，隔離器連接有合路器，在射頻放大處理模塊中的分支電路較多時，可通過多個合路器來合并分支電路，合路器合并射頻放大處理模塊中的分支電路構(gòu)成一條射頻輸出電路。本實施方式的反饋電路包括與射頻放大處理模塊中的分支電路數(shù)量相同，且與射頻放大處理模塊中的分支電路一一對應耦合連接的耦合支路，耦合支路連接一個多選一選擇開關(guān)，多選一選擇開關(guān)的輸入端口的數(shù)量與射頻放大處理模塊中分支電路的數(shù)量相同，且耦合支路與多選一選擇開關(guān)的輸入端口一一對應連接。反饋電路還包括與射頻輸出電路耦合連接的前向耦合電路和反向耦合電路，前向耦合電路、反向耦合電路及多選一選擇開關(guān)輸出端口連接的線路與一個三選一選擇開關(guān)的輸入端口一一對應連接，所述三選一選擇開關(guān)的輸出端依次連接一個濾波變頻器、一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器后與數(shù)字中頻處理模塊的功率檢測模塊連接。本實施方式的功率放大器在進行多載波功率放大時，輸入的多載波射頻信號通過可變衰減器調(diào)整信號的大小，以滿足變頻器的輸入功率要求，通過濾波變頻器濾波、變頻為模擬中頻，經(jīng)過放大器放大后，信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字中頻信號；在FPGA中通過算法完成數(shù)字中頻信號處理，在數(shù)字處理過程中，將數(shù)字中頻信號分為多通道，并進行數(shù)字中頻信號處理(包括峰均比、數(shù)字預失真、數(shù)字濾波、數(shù)字放大、數(shù)字衰減、增益調(diào)整、相位調(diào)整等)；從FPGA輸出的信號經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬中頻信號，經(jīng)過濾波器濾波后，各通道的模擬中頻信號經(jīng)過變頻器變頻為射頻信號，并經(jīng)過線性放大器放大后，多通道射頻信號通過合路器合路為一路射頻信號輸出，完成對多載波射頻信號的高效率、高線性放大，本實施方式通過FPGA實現(xiàn)關(guān)閉或者打開各數(shù)字中頻信號通道。反饋/檢測通道通過開關(guān)選擇，選擇射頻信號合路前的一個通道的射頻信號，其與合路后的前向功率信號、反向功率信號三者中選擇一個信號經(jīng)過濾波器濾波，變頻器變頻為模擬中頻信號，再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，F(xiàn)PGA中處理完成實現(xiàn)功率放大的功率放大器的功率檢測。如上所述，則能很好的實現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.數(shù)字多載波功率放大的方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1、將多載波射頻輸入信號依次經(jīng)過濾波、變頻、放大后再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字中頻信號；步驟2、將步驟1中產(chǎn)生的數(shù)字中頻信號分為兩個以上的通道，并進行數(shù)字中頻信號處理；步驟3、將步驟2處理后的各個通道的數(shù)字中頻信號經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換為模擬中頻信號；步驟4、將步驟3中各個通道產(chǎn)生的模擬中頻信號經(jīng)過濾波、變頻為射頻信號并線性放大；步驟5、將步驟4中各個通道線性放大后的射頻信號合路為一路射頻信號輸出；步驟6、將步驟4中產(chǎn)生射頻信號的各個通道選擇其中一個通道的信號作為檢測信號， 再與步驟5中合路后的射頻輸出信號產(chǎn)生的前向功率信號和反向功率信號三者通過開關(guān)擇一處理為數(shù)字信號，對產(chǎn)生的數(shù)字信號進行功率檢測，并將檢測到的反饋信號返回到步驟2中進行數(shù)字中頻信號處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字多載波功率放大的方法，其特征在于，所述步驟2中的數(shù)字中頻信號處理包括峰均比和數(shù)字預失真處理、數(shù)字濾波、數(shù)字放大、數(shù)字衰減、增益調(diào)整及相位調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字多載波功率放大的方法，其特征在于，所述步驟2中產(chǎn)生的通道數(shù)量小于12個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字多載波功率放大的方法，其特征在于，還包括在步驟2中選擇打開或關(guān)閉各數(shù)字中頻信號通道，所述步驟4產(chǎn)生射頻信號的通道與步驟2中打開或關(guān)閉的數(shù)字中頻信號通道對應。
5.實現(xiàn)權(quán)利要求1 4所述的任一種方法的功率放大器，其特征在于，包括順次連接的射頻輸入處理模塊、數(shù)字中頻處理模塊、模擬中頻處理模塊、射頻放大處理模塊及連接于數(shù)字中頻處理模塊與射頻放大處理模塊之間的反饋電路；多載波射頻輸入信號輸入射頻輸入處理模塊進行濾波、變頻、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生數(shù)字中頻信號，數(shù)字中頻信號輸入數(shù)字中頻處理模塊內(nèi)，數(shù)字中頻處理模塊將數(shù)字中頻信號分為兩個以上的通道并進行數(shù)字中頻信號處理，數(shù)字中頻處理模塊輸出的數(shù)字中頻信號輸入模擬中頻處理模塊進行數(shù)模轉(zhuǎn)換、濾波、變頻、放大后輸入射頻放大處理模塊內(nèi)，射頻放大處理模塊將各個通道線性放大后的射頻信號合路為一路射頻信號輸出，反饋電路將產(chǎn)生射頻信號的各個通道選擇其中一個通道的信號作為檢測信號，再與射頻輸出信號產(chǎn)生的前向功率信號和反向功率信號三者通過開關(guān)擇一處理為數(shù)字信號，對產(chǎn)生的數(shù)字信號進行功率檢測，并將檢測到的反饋信號返回到數(shù)字中頻處理模塊中進行數(shù)字中頻信號處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的功率放大器，其特征在于，所述的射頻輸入處理模塊包括順次連接的可變衰減器、濾波變頻器、放大器及模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器與數(shù)字中頻處理模塊連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的功率放大器，其特征在于，所述的數(shù)字中頻處理模塊為FPGA， 且數(shù)字中頻處理模塊包括功率檢測模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的功率放大器，其特征在于，所述模擬中頻處理模塊包括兩條以上順次連接有數(shù)模轉(zhuǎn)換器、濾波變頻器及放大器的電路，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器與數(shù)字中頻處理模塊連接，所述放大器與射頻放大處理模塊連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的功率放大器，其特征在于，所述射頻放大處理模塊包括兩條以上順次連接有濾波器、放大器及隔離器的分支電路，且射頻放大處理模塊設有的分支電路條數(shù)與模擬中頻處理模塊的電路條數(shù)相同；所述射頻放大處理模塊的濾波器與模擬中頻處理模塊的放大器一一對應連接，所述隔離器連接有合路器，所述合路器合并射頻放大處理模塊中的分支電路構(gòu)成一條射頻輸出電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的功率放大器，其特征在于，所述反饋電路包括與射頻放大處理模塊中的分支電路數(shù)量相同、一一對應耦合連接的耦合支路，所述耦合支路連接一個多選一選擇開關(guān)，所述多選一選擇開關(guān)的輸入端口的數(shù)量與射頻放大處理模塊中分支電路的數(shù)量相同，且耦合支路與多選一選擇開關(guān)的輸入端口一一對應連接；所述反饋電路還包括與射頻輸出電路耦合連接的前向耦合電路和反向耦合電路，所述前向耦合電路、反向耦合電路及多選一選擇開關(guān)輸出端口連接的線路與一個三選一選擇開關(guān)的輸入端口一一對應連接，所述三選一選擇開關(guān)的輸出端依次連接一個濾波變頻器、一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器后與數(shù)字中頻處理模塊連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了數(shù)字多載波功率放大的方法包括六個步驟，前五個步驟依次為將多載波射頻輸入信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字中頻信號、數(shù)字中頻信號分通道進行數(shù)字中頻處理、數(shù)字中頻信號轉(zhuǎn)換為模擬中頻信號、模擬中頻信號變頻為射頻信號并線性放大、將放大的多通道射頻信號合路后輸出；第六個步驟為一個反饋/檢測通道，其將多個分通道線性放大的射頻信號擇一通道的信號作為檢測信號，再與合路后的射頻信號產(chǎn)生的前向功率信號和反向功率信號三種信號通過開關(guān)選擇信號，完成功率檢測和信號反饋。本發(fā)明還公開了實現(xiàn)數(shù)字多載波功率放大的功率放大器，采用本發(fā)明實現(xiàn)多載波射頻信號的放大，功放效率較高，能降低功放管器件的選型要求，因此實現(xiàn)功放的成本低。
文檔編號H04L27/26GK102386852SQ20111020166
公開日2012年3月21日 申請日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月19日
發(fā)明者宋敏 申請人:芯通科技(成都)有限公司