一種用於窄帶通信系統的前饋功率放大器的製作方法

2023-10-05 10:24:04 3

專利名稱：一種用於窄帶通信系統的前饋功率放大器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及放大器技術領域，尤其涉及一種用於窄帶通信系統的前饋功率放 大器。
背景技術：
當前數字預失真技術在功放線性化方面已被廣泛應用，特別是在寬帶移動通信的 基站功率放大器的線性化上得到了普及，但是在一些窄帶的專用移動通信網絡中，如TETRA 制式的移動通信網絡中，信號帶寬只有25KHz，目前業內使用的DPD算法都不支持這麼窄的 帶寬，另外採用DPD技術實現線性補償的硬體成本也相對高昂，因此如何通過簡單、實用的 線性化技術既能實現良好的線性補償效果，同時實現硬體成本相對低廉，對窄帶移動通信 系統功率放大器的設計來說是一個挑戰。

實用新型內容針對上述存在的技術問題，本實用新型的目的是提供一種用於窄帶通信系統的前 饋功率放大器，該放大器採用前饋預失真技術，能實現窄帶通信信號的高效率和高線性放 大。為達到上述目的，本實用新型採用如下的技術方案功分器、主放大器、調幅調相器、耦合器、第一減法器、誤差放大器、第二減法器、隔 離器；放大信號輸入到功分器，功分器的第一輸出端連接主放大器的輸入端，功分器的 第二輸出端連接調幅調相器的輸入端，主放大器的輸出端連接耦合器的輸入端，耦合器的 第一輸出端連接第一減法器的第二輸入端，調幅調相器的輸出端連接第一減法器的第一輸 入端，耦合器的輸出端連接第二減法器的第一輸入端，第一減法器的輸出端連接誤差放大 器的輸入端，誤差放大器的輸出端連接第二減法器的第二輸入端，第二減法器的輸出端連 接隔離器的輸入端，隔離器輸出被放大信號。所述主放大器包括輸入功率檢測單元、第一驅動放大器、信號處理單元、模擬預失 真單元、第二驅動放大器、第一幅度調節器、第三驅動放大器、第四驅動放大器、第一末級放 大單元、輸出功率檢測單元；輸入射頻信號一部分功率耦合到輸入功率檢測單元，另一部分功率輸入到第一 驅動放大器，第一驅動放大器的輸出端連接模擬預失真單元的輸入，模擬預失真單元的輸 出端連接第二驅動放大器的輸入端，第二驅動放大器的輸出端連接第一幅度調節器的輸入 端，第一幅度調節器的控制埠連接信號處理單元，第一幅度調節器的輸出端連接第三驅 動放大器的輸入端，第三驅動放大器的輸出端連接第四驅動放大器的輸入端，第四驅動放 大器的輸出端連接第一末級放大單元的輸入端，第一末級放大單元的輸出端一部分功率通 過耦合電路耦合到輸出功率檢測單元的輸入端，輸出功率檢測單元的輸出端連接信號處理 單元，同時輸出帶有失真信號的被放大的射頻信號。[0009]所述誤差放大器包括第五驅動放大器、誤差功率檢測單元、第二幅度調節器、第一 相位調節器、第六驅動放大器、第二相位調節器、第七驅動放大器、第二末級放大單元；被放大誤差信號輸入到第五驅動放大器的輸入端，第五驅動放大器的輸出端一部 分功率通過耦合電路耦合到誤差功率檢測單元，另一部分功率輸出到第二幅度調節器輸入 端，誤差功率檢測單元的輸出端連接信號處理單元，第二幅度調節器的輸出端連接第一相 位調節器的輸入端，第一相位調節器的輸出端連接第六驅動放大器的輸入端，第六驅動放 大器的輸出端連接第二相位調節器的輸入端，第二相位調節器的輸出端連接第七驅動放大 器的輸入端，第七驅動放大器的輸出端連接第二末級放大單元的輸入端，第二末級放大單 元的輸出端輸出被放大誤差信號。模擬預失真單元包括第一阻抗變換線、預失真產生器、感性電路、容性電路、第二 阻抗變換線；射頻信號輸入到模擬預失真的輸入端被分成兩路，其中一路信號連接第一阻抗變 換線，第一阻抗變換線的輸出端接感性電路的輸入端，感性電路的輸出端連接第二阻抗變 換線和容性電路的結合點，容性電路另一段接地，另一路信號輸入到預失真產生器的輸入 端，預失真產生器的輸出端和第二阻抗變換線的輸出端進行合路。功分器選用ANAREN公司的XC0450L-3S，耦合器與第一減法器選用ANAREN公 司的XC0450L-3S，第一驅動放大器、第二驅動放大器選用SIRENZA公司的SBB-2089Z或 SBB-2089,第三驅動放大器選用AVAG0公司的MGA-30689，第四驅動放大器選用Freescale 公司的MW6S004NT1，第一末級放大單元選用Freescale公司的兩個MRFE6S9060NBR1或 MRFE6S9060NBR1進行合路，第二末級放大單元選用Freescale公司的兩個MW6S004NT1進行 合路。本實用新型具有以下優點和積極效果1)功放效率高可達30%以上，能實現窄帶信號的線性放大，其第一臨到25KHz處 的ACPR指標可達-65dBc，第二臨道50KHz以外的ACPR值可達_70dBc ；2)線性指標好、效率指標高、實現硬體成本低、工作可靠、穩定。

圖1是本實用新型提供的用於窄帶通信系統的前饋功率放大器的電路原理框圖。圖2是本實用新型中主放大器的電路原理框圖。圖3是本實用新型中誤差放大器的電路原理框圖。圖4是本實用新型中模擬預失真單元電路。1-功分器、2-主放大器、3-調幅調相器、4-耦合器、5-第一減法器、6-誤差放大 器、7-第二減法器、8-隔離器、9-輸入功率檢測單元、10-第一驅動放大器、11-信號理器 單元、12-模擬預失真單元、13-第二驅動放大器、14-第一幅度調節器、15-第三驅動放大 器、16-第四驅動放大器、17-第一末級放大單元、18-輸出功率檢測單元、19-第四驅動放大 器、20-誤差功率檢波器、21-第二幅度調節器、22-第一相位調節器、23-第五驅動放大器、 24-第二相位調節器、25-第六驅動放大器、26-第二末級放大單元、27-第一阻抗變換線、 28-預失真產生器、29-感性電路、30-容性電路、31-第二阻抗變換線。
具體實施方式
下面以具體實施例結合附圖對本實用新型作進一步說明本實用新型提供的用於窄帶通信系統的前饋功率放大器，具體採用以下技術方 案，參見圖1，該放大器包括功分器1、主放大器2、調幅調相器3、耦合器4、第一減法器5、誤差放大器6、第二 減法器7、隔離器8;放大信號輸入到功分器1，功分器1的第一輸出端連接主放大器2的輸入端，功分 器1的第二輸出端連接調幅調相器3的輸入端，主放大器2的輸出端連接耦合器4的輸入 端，耦合器4的第一輸出端連接第一減法器5的第二輸入端，第一調幅調相器3的輸出端連 接第一減法器5的第一輸入端，耦合器4的第二輸出端連接第二減法器7的第一輸入端，第 一減法器5的輸出端連接誤差放大器6的輸入端，誤差放大器6的輸出端連接第二減法器 7的第二輸入端，第二減法器7的輸出端連接隔離器8的輸入端，隔離器8的輸出端輸出被 放大信號。圖2所示為本實用新型中主放大器的電路原理框圖，主放大器2包括輸入功率檢 測單元9、第一驅動放大器10、信號處理單元11、模擬預失真單元12、第二驅動放大器13、第 一幅度調節器14、第三驅動放大器15、第四驅動放大器16，第一末級放大單元17、輸出功率 檢測單元18 ；輸入射頻信號一部分功率耦合到輸入功率檢測單元9，另一部分功率輸入到第一 驅動放大器10，第一驅動放大器10的輸出端連接模擬預失真單元12的輸入端，模擬預失 真單元12的輸出端連接第二驅動放大器13的輸入端，第二驅動放大器13的輸出端連接第 一幅度調節器14的輸入端，第一幅度調節器14的控制埠連接信號處理單元11，第一幅度 調節器14的輸出端連接第三驅動放大器15的輸入端，第三驅動放大器15的輸出端連接第 四驅動放大器16的輸入端，第四驅動放大器16的輸出端連接第一末級放大單元17的輸入 端，第一末級放大單元17的輸出端一部分功率耦合到輸出功率檢測單元18的輸入端，輸出 功率檢測單元18的輸出端連接信號處理單元11，第一末級放大單元17的輸出端大部分的 功率直接輸出。圖3所示為本實用新型中誤差放大器的電路原理框圖，誤差放大器6包括第五驅 動放大器19、誤差功率檢測單元20、第二幅度調節器21、第一相位調節器22、第六驅動放大 器23、第二相位調節器24、第七驅動放大器25、第二末級放大單元26 ；被放大誤差信號輸入到第五驅動放大器19的輸入端，第五驅動放大器19的輸出 端功率通過耦合電路將一部分功率耦合到誤差功率檢測單元20，誤差功率檢測單元20的 輸出端接信號處理單元11，第五驅動放大器19的輸出端另一部分功率通過耦合電路輸出 到第二幅度調節器21的輸入端，第二幅度調節器21的輸出端連接第一相位調節器22的輸 入端，第一相位調節器22的輸出端連接第六驅動放大器23的輸入端，第六驅動放大器23 的輸出端連接第二相位調節器24的輸入端，第二相位調節器24的輸出端連接第七驅動放 大器25的輸入端，第七驅動放大器25的輸出端連接第二末級放大單元26的輸入端，第二 末級放大單元26的輸出端輸出被放大誤差信號。圖4所示為本實用新型中模擬預失真單元電路，模擬預失真單元12包括第一阻抗 變換線27、預失真產生器28、感性電路29、容性電路30，第二阻抗變換線31 ；
6[0031]射頻信號輸入到模擬預失真的輸入端被分成兩路，其中一路信號連接第一阻抗變 換線27，第一阻抗變換線27的輸出端連接感性電路29的輸入端，感性電路29的輸出端連 接第二阻抗變換線31和容性電路30的結合點，容性電路30另一段接地；另一路信號輸入 到預失真產生器28的輸入端，預失真產生器28的輸出端和第二阻抗變換線31的輸出端進 行合路；下面描述本實用新型提供的用於窄帶通信系統的前饋功率放大器的工作方式被放大射頻信號輸入到功分器，功分器將被放大射頻信號分成幅度相等相位相 差-90°的兩路信號，其中一路信號輸入到主放大器，另一路信號輸入到調幅調相器，主放 大器在對射頻信號進行放大過程中同時會產生誤差，調幅調相器主要起進行幅度和相位的 調節，使得被調節後的信號的幅度和相位和從耦合器第一輸出端輸出到第一減法器的信號 的幅度相同、相位相差180°，耦合器的第二輸出端連接第二減法器的輸入端，第一減法器 輸出的信號為主放大器產生的誤差信號，該誤差信號輸入到誤差放大器，在誤差放大器中 進行幅度、相位的調節和放大，使得誤差放大器輸出的被放大誤差信號與耦合器的第二輸 出埠輸出的主信號中包含的誤差信號的相位相差180°幅度相等，達到對失真信號的對 消，最終輸出的信號的無失真信號。本實用新型可廣泛應用於窄帶移動通信系統基站功率放大器，下面舉一個應用於 TETRA專網的基站功率放大器的實例為TETRA移動通信專用網絡的基站功率放大器實例，最大載波數為兩載波，額定 輸出功率為40W、工作頻段為361MHz-366MHz ；其中功分器選用ANAREN公司的XC0450L-3S，耦合器與第一減法器選用ANAREN公 司的XC0450L-3S，第一驅動放大器、第二驅動放大器選用的是SIRENZA公司的SBB-2089Z 或SBB-2089，第三驅動放大器選用的是AVAG0公司的MGA-30689，第四驅動放大器選 用了 Freescale公司的MW6S004NT1，第一末級放大單元選用了 Freescale公司的兩個 MRFE6S9060NR1或MRFE6S9060NBR1進行合路，第二末級放大單元選用了 Freescale公司的 兩個MW6S004NT1進行合路；其它器件可選用通用型器件。
權利要求一種用於窄帶通信系統的前饋功率放大器，其特徵在於，包括功分器(1)、主放大器(2)、調幅調相器(3)、耦合器(4)、第一減法器(5)、誤差放大器(6)、第二減法器(7)、隔離器(8)；放大信號輸入到功分器(1)，功分器(1)的第一輸出端連接主放大器(2)的輸入端，功分器(1)的第二輸出端連接調幅調相器(3)的輸入端，主放大器(2)的輸出端連接耦合器(4)的輸入端，耦合器(4)的第一輸出端連接第一減法器(5)的第二輸入端，調幅調相器(3)的輸出端連接第一減法器(5)的第一輸入端，耦合器(4)的第二輸出端連接第二減法器(7)的第一輸入端，第一減法器(5)的輸出端連接誤差放大器(6)的輸入端，誤差放大器(6)的輸出端連接第二減法器(7)的第二輸入端，第二減法器(7)的輸出端連接隔離器(8)，隔離器(8)輸出被放大信號。
2.根據權利要求1所述的用於窄帶通信系統的前饋功率放大器，其特徵在於所述主放大器(2)包括輸入功率檢測單元(9)、第一驅動放大器(10)、信號處理單元(11)、模擬預失真單元(12)、第二驅動放大器(13)、第一幅度調節器(14)、第三驅動放大器 (15)、第四驅動放大器(16)、第一末級放大單元(17)、輸出功率檢測單元(18)；輸入射頻信號一部分功率耦合到輸入功率檢測單元(9)，另一部分功率輸入到第一驅 動放大器(10)，第一驅動放大器(10)的輸出端連接模擬預失真單元(12)的輸入，模擬預失 真單元(12)的輸出端連接第二驅動放大器(13)的輸入端，第二驅動放大器(13)的輸出端 連接第一幅度調節器(14)的輸入端，第一幅度調節器(14)的控制埠連接信號處理單元 (11)，第一幅度調節器(14)的輸出端連接第三驅動放大器(15)的輸入端，第三驅動放大器 (15)的輸出端連接第四驅動放大器(16)的輸入端，第四驅動放大器(16)的輸出端連接第 一末級放大單元(17)的輸入端，第一末級放大單元(17)的輸出端耦合一部分功率到輸出 功率檢測單元(18)的輸入端，同時輸出帶有失真的被放大的射頻信號。
3.根據權利要求1所述的用於窄帶通信系統的前饋功率放大器，其特徵在於所述誤差放大器(6)包括第五驅動放大器(19)、誤差功率檢測單元(20)、第二幅度調 節器(21)、第一相位調節器(22)、第六驅動放大器(23)、第二相位調節器(24)、第七驅動放 大器(25)、第二末級放大單元(26)；被放大誤差信號輸入到第五驅動放大器(19)的輸入端，第五驅動放大器(19)的輸 出端功率通過耦合電路將一部分功率耦合到誤差功率檢測單元(20)，誤差功率檢測單元 (20)的輸出端接信號處理單元，第五驅動放大器(19)的輸出端另一部分功率通過耦合電 路輸出到第二幅度調節器(21)的輸入端，第二幅度調節器(21)的輸出端連接第一相位調 節器(22)的輸入端，第一相位調節器(22)的輸出端連接第六驅動放大器(23)的輸入端， 第六驅動放大器(23)的輸出端連接第二相位調節器(24)的輸入端，第二相位調節器(24) 的輸出端連接第七驅動放大器(25)的輸入端，第七驅動放大器(25)的輸出端連接第二末 級放大單元(26)的輸入端，第二末級放大單元(26)的輸出端輸出被放大誤差信號。
4.根據權利要求1所述的用於窄帶通信系統的前饋功率放大器，其特徵在於模擬預失真單元(11)包括第一阻抗變換線(27)、預失真產生器(28)、感性電路(29)、 容性電路(30)、第二阻抗變換線(31)；射頻信號輸入到模擬預失真的輸入端被分成兩路，其中一路信號連接第一阻抗變換線 (27)，第一阻抗變換線(27)的輸出端接感性電路(29)的輸入端，感性電路(29)的輸出端連接第二阻抗變換線(31)和容性電路(30)的結合點，容性電路(30)另一段接地，第二阻 抗變換線(31)的輸出端和預失真產生器(28)的輸出端進行合路。
5.根據權利要求1-4中任一項所述的用於窄帶通信系統的前饋功率放大器，其特徵在於功分器選用ANAREN公司的XC0450L-3S，耦合器與第一減法器選用ANAREN公司 的XC0450L-3S，第一驅動放大器、第二驅動放大器選用SIRENZA公司的SBB-2089Z或 SBB-2089，第三驅動放大器選用AVAGO公司的MGA-30689，第四驅動放大器選用Freescale 公司的MW6S004NT1或MW6S004NT1，第一末級放大單元選用Freescale公司的兩個 MRFE6S9060NBR1或MRFE6S9060NBR1進行合路，第二末級放大單元選用Freescale公司的兩 個MW6S004NT1進行合路。
專利摘要本實用新型涉及放大器技術領域，尤其涉及一種用於窄帶通信系統的前饋功率放大器。本實用新型包括功分器、主放大器、調幅調相器、耦合器、第一減法器、誤差放大器、隔離器、第二減法器；主放大器包括輸入功率檢測單元、第一驅動放大器、信號處理單元、模擬預失真單元、第二驅動放大器、第一幅度調節器、第三驅動放大器、第四驅動放大器、第一末級放大單元、輸出功率檢測單元；誤差放大器包括第五驅動放大器、誤差功率檢測單元、第二幅度調節器、第一相位調節器、第六驅動放大器、第二相位調節器、第七驅動放大器、第二末級放大單元。本實用新型線性指標好、效率指標高、實現硬體成本低、工作可靠、穩定。
文檔編號H03F1/32GK201690416SQ20102017225
公開日2010年12月29日 申請日期2010年4月20日 優先權日2010年4月20日
發明者孟慶南 申請人:武漢正維電子技術有限公司