一種射頻功率放大裝置及其模擬預失真校正方法
2023-12-04 18:13:51
專利名稱：一種射頻功率放大裝置及其模擬預失真校正方法
技術領域：
本發明屬於功率放大器設計技術領域，尤其涉及一種射頻功率放大裝置及其模擬 預失真校正方法。
背景技術：
隨著第三代移動通信技術(3G)在我國的正式商用，對通信設備的工作帶寬、線性 度提出了更高的要求。傳統的射頻功率放大器是通過功率回退法來滿足系統對線性度的要求的，該方法 易於實現，但系統的效率大為降低，為此，現有技術提供的射頻功率放大裝置是通過非線性 器件將射頻閾模擬信號直接進行預失真處理，產生失真信號以抵消射頻功率放大器的失 真。然而，由於現有技術提供的該種射頻功率放大裝置應用了開環控制，對射頻功率放大器 的線性度的改善效果有限，一般可以改善l_3dB，應用性不佳。
發明內容
本發明實施例的目的在於提供一種射頻功率放大裝置，旨在解決現有技術提供的 射頻功率放大裝置應用開環控制以產生失真信號來抵消射頻功率放大器的失真，對射頻功 率放大器的線性度的改善效果有限，應用性不佳的問題。本發明實施例是這樣實現的，一種射頻功率放大裝置，包括射頻功率放大器，所述 射頻功率放大裝置還包括模擬預失真校正系統；第一耦合器，用於將所述射頻功率放大器的輸入信號的一部分耦合輸入所述模擬 預失真校正系統；第三耦合器，用於將所述射頻功率放大器的輸出信號耦合輸入所述模擬預失真校 正系統；所述模擬預失真校正系統用於接收所述射頻功率放大器的輸入信號的一部分，將 所述射頻功率放大器的輸入信號通過所述第一耦合器耦合信號的一部分作為第一信號、將 所述射頻功率放大器的輸入信號通過所述第一耦合器耦合信號的餘下部分作為第二信號， 用所述第一信號抵消接收到的所述射頻功率放大器的輸出信號，得到失真信號，之後，檢測 所述失真信號的大小，並根據檢測到的所述失真信號的大小，對所述第二信號進行相應強 度的預失真處理；第二耦合器，用於經所述預失真處理系統處理後的第二信號與所述射頻功率放大 器的輸入信號的餘下部分耦合後，輸入所述射頻功率放大器。本發明實施例的另一目的在於提供一種如上所述的射頻功率放大裝置的模擬預 失真校正方法，所述方法包括以下步驟第一耦合器將射頻功率放大器的輸入信號的一部分耦合輸入模擬預失真校正系 統；
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第三耦合器將所述射頻功率放大器的輸出信號耦合輸入模擬預失真校正系統；模擬預失真校正系統接收所述射頻功率放大器的輸入信號的一部分，將所述射頻 功率放大器的輸入信號通過所述第一耦合器耦合信號的一部分作為第一信號、將所述射頻 功率放大器的輸入信號通過所述第一耦合器耦合信號的餘下部分作為第二信號，用所述第 一信號抵消所述射頻功率放大器的輸出信號，得到失真信號，之後檢測所述失真信號的大 小，並根據檢測到的所述失真信號的大小，對所述第二信號進行相應強度的預失真處理，第 二耦合器將預失真處理後的所述第二信號與所述射頻功率放大器的輸入信號的餘下部分 耦合輸入所述射頻功率放大器。
本發明實施例提供的射頻功率放大裝置是通過射頻功率放大器反饋的輸出信號， 並由模擬預失真校正系統結合第一信號來調整對第二信號的預失真處理效果，由於該射頻 功率放大裝置採用了一閉環反饋控制系統，提高了控制的精確度，從而提高了對射頻功率 放大器的線性度的改善效果，應用性佳，且實現方式簡單，可以降低模擬預失真的校正成 本；該射頻功率放大裝置同時兼顧了功放效率問題，實驗證明，在射頻功率放大器選用基於 Doherty技術的功率放大器時，該控制系統可以使得射頻功率放大器的效率達到33%。
圖1是本發明實施例提供的射頻功率放大裝置的原理結構框圖；圖2是本發明實施例提供的射頻功率放大裝置的模擬預失真校正方法的流程圖。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並 不用於限定本發明。圖1是本發明實施例提供的射頻功率放大裝置的原理結構框圖，為了便於說明， 僅示出了與本發明實施例相關的部分。本發明實施例提供的射頻功率放大裝置包括射頻功率放大器18 ；模擬預失真校 正系統11 ；第一耦合器12和第一平衡轉換器13，第一耦合器12用於將射頻功率放大器18 的輸入信號的一部分通過第一平衡轉換器13耦合輸入模擬預失真校正系統11 ；第三耦合 器15和第二平衡轉換器16，第三耦合器15用於將射頻功率放大器18的輸出信號通過第二 平衡轉換器16耦合輸入模擬預失真校正系統11。模擬預失真校正系統11用於接收射頻功率放大器18的輸入信號的一部分，將射 頻功率放大器18的輸入信號通過第一耦合器12耦合信號的一部分作為第一信號、將射頻 功率放大器18的輸入信號通過第一耦合器12耦合信號的餘下部分作為第二信號，用第一 信號抵消接收到的所述射頻功率放大器的輸出信號，得到失真信號，之後，檢測該失真信號 的大小，並根據檢測到的失真信號的大小，對第二信號進行相應強度的預失真處理，經預失 真處理後的第二信號與射頻功率放大器18的輸入信號的餘下部分輸入射頻功率放大器 18。本發明實施例提供的射頻功率放大裝置還包括第二耦合器14和第三平衡轉換 器17，第二耦合器14用於將通過第三平衡轉換器17發送的經預失真處理系統11處理後的第二信號與射頻功率放大器的輸入信號的餘下部分耦合後，輸入射頻功率放大器18。其中的射頻功率放大器18可以是應用於現有通信系統中，用於對高頻信號進行 放大的功率放大器中的任一種，優選地選用基於Doherty技術的功率放大器，以使得系統 具有較高的效率；其中的射頻功率放大器18的輸入信號是指射頻功率放大器18的射頻閾 的輸入信號。本發明實施例提供的射頻功率放大裝置是通過射頻功率放大器反饋的輸出信號， 並由模擬預失真校正系統11結合第一信號來調整對第二信號的預失真處理效果，由於該 射頻功率放大裝置採用了一閉環反饋控制系統，提高了控制的精確度，從而提高了對射頻 功率放大器的線性度的改善效果，應用性佳，且實現方式簡單，可以降低模擬預失真的校正 成本；該射頻功率放大裝置同時兼顧了功放效率問題，實驗證明，在射頻功率放大器選用基 於Doherty技術的功率放大器時，該控制系統可以使得射頻功率放大器的效率達到33%。模擬預失真校正系統11進一步包括第一信號接收單元111，用於接收射頻功率 放大器18的輸入信號的一部分，並將該一部分信號中的一部分作為第一信號；第二信號接 收單元112，用於接收射頻功率放大器18的輸出信號；第三信號接收單元115，用於接收射 頻功率放大器18的輸入信號的一部分，並將該一部分信號中的餘下部分作為第二信號 』失 真信號獲取單元113，用於用第一信號抵消第二信號接收單元112接收到的頻功率放大器 的輸出信號，得到失真信號；失真信號檢測單元114，用於檢測失真信號獲取單元113得到 的失真信號的大小；預失真處理單元116，用於根據失真信號檢測單元114檢測到的失真信 號的大小，對第二信號進行相應強度的預失真處理。其中，第一平衡轉換器13、第二平衡轉換器16和第三平衡轉換器17的作用是對接 收到的信號進行等比值的阻抗轉換，通過仿真第一平衡轉換器13、第二平衡轉換器16或第 三平衡轉換器17的輸出端的匹配，使得模擬預失真校正系統11達到最佳的工作頻率及帶 寬。因此，在具體應用時，可去掉第一平衡轉換器13、第二平衡轉換器16或第三平衡轉換器 17中的一個或多個。其中，第一耦合器12是通過一時延線與第二耦合器14連接的，射頻功率放大器18 的輸入信號經由第一耦合器12耦合之後的餘下部分是經由該時延線傳送給第二耦合器14 的。該時延線可以抵消第二信號在進行預失真處理時，相對於射頻功率放大器18的輸入信 號的餘下部分所產生的時間延遲，以使得經預失真處理後的第二信號與射頻功率放大器18 的輸入信號的餘下部分在時延上保持一致。由於對第二信號的預失真處理過程可以使得第二信號的幅值和相位均產生失真， 且相位變化範圍可達2 ji，即一個周期T，因此，第二信號經預失真處理後的時延T1與射頻 功率放大器的輸入信號的餘下部分經過該時延線後的時延T2可以相差一個周期T，即是 說，該時延線的長度可以存在誤差，且誤差範圍為射頻功率放大器的輸入信號在一個周期 內傳播的長度。由於射頻功率放大器的輸入信號在一個周期內的傳播長度即為射頻功率放 大器的輸入信號的波長，設射頻功率放大器的輸入信號的波長為Xp，該時延線的長度誤差 為L，則由以上的分析可知，該時延線的長度誤差範圍可表示為_入p/2彡L彡入p/2，通過 調節該時延線的長度，可以改變輸入射頻功率放大器的信號的失真效果。此外，由於模擬預失真校正系統11對輸入的信號有一定的動態範圍，為此，該射 頻功率放大裝置還包括連接第一耦合器12的第一調幅器(圖中未示出)，第三耦合器15具體是通過第二調幅器(圖中未示出)連接第二平衡轉換器16的。通過該第一調幅器，可以 調整由第一平衡轉換器13輸出給模擬預失真校正系統11的信號的大小；通過該第二調幅 器，可以調整由第二平衡轉換器16輸出給模擬預失真校正系統11的射頻功率放大器18的 輸出信號的大小，從而使得輸入模擬預失真校正系統11的信號在一定的動態範圍內。
圖2示出了上述射頻功率放大裝置的模擬預失真校正方法的流程。在步驟SlOl中，第一耦合器將射頻功率放大器的輸入信號的一部分耦合輸入模 擬預失真校正系統。當上述射頻功率放大裝置還包括第一平衡轉換器時，第一耦合器具體是將射頻功 率放大器的輸入信號的一部分通過第一平衡轉換器輸入模擬預失真校正系統的。在步驟S102中，第三耦合器將射頻功率放大器的輸出信號耦合輸入模擬預失真 校正系統。當上述射頻功率放大裝置還包括第二平衡轉換器時，第三耦合器具體是將射頻功 率放大器的輸出信號通過第二平衡轉換器耦合輸入模擬預失真校正系統的。在步驟S103中，模擬預失真校正系統接收射頻功率放大器的輸入信號的一部分， 將射頻功率放大器的輸入信號通過第一耦合器耦合信號的一部分作為第一信號、將射頻功 率放大器的輸入信號通過第一耦合器耦合信號的餘下部分作為第二信號，用第一信號抵消 射頻功率放大器的輸出信號，得到失真信號，之後檢測該失真信號的大小，並根據檢測到的 失真信號的大小，對二信號進行相應強度的預失真處理，第二耦合器將預失真處理後的第 二信號與射頻功率放大器的輸入信號的餘下部分耦合輸入射頻功率放大器。當上述射頻功率放大裝置還包括第三平衡轉換器時，第二耦合器具體是將將通過 第三平衡轉換器發送的經預失真處理單元處理後的第二信號與射頻功率放大器的輸入信 號的餘下部分耦合輸入射頻功率放大器的。本發明實施例提供的上述射頻功率放大裝置的模擬預失真校正方法是通過射頻 功率放大器反饋的輸出信號，並由模擬預失真校正系統結合第一信號來調整對第二信號的 預失真處理效果，由於該射頻功率放大裝置的模擬預失真校正方法採用了一閉環反饋控制 方式，提高了控制的精確度，從而提高了對射頻功率放大器的線性度的改善效果，應用性 佳，且實現方式簡單，可以降低模擬預失真的校正成本；該射頻功率放大裝置同時兼顧了功 放效率問題，實驗證明，在射頻功率放大器選用基於Doherty技術的功率放大器時，該控制 系統可以使得射頻功率放大器的效率達到33%。本發明實施例提供的射頻功率放大裝置是通過射頻功率放大器反饋的輸出信號， 並由模擬預失真校正系統結合第一信號來調整對第二信號的預失真處理效果，由於該射頻 功率放大裝置採用了一閉環反饋控制系統，提高了控制的精確度，從而提高了對射頻功率 放大器的線性度的改善效果，應用性佳，且實現方式簡單，可以降低模擬預失真的校正成 本；該射頻功率放大裝置同時兼顧了功放效率問題，實驗證明，在射頻功率放大器選用基於 Doherty技術的功率放大器時，該控制系統可以使得射頻功率放大器的效率達到33% ；另 夕卜，第一耦合器是通過一時延線與第二耦合器連接的，以使得經預失真處理後的第二信號 與射頻功率放大器的輸入信號的餘下部分在時延上保持一致。本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例方法中的全部或部分步驟是可以 通過程序來控制相關的硬體完成，所述的程序可以在存儲於一計算機可讀取存儲介質中，所述的存儲介質，如ROM/RAM、磁碟、光碟等。 以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡 在本發明的精 神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
一種射頻功率放大裝置，包括射頻功率放大器，其特徵在於，所述射頻功率放大裝置還包括模擬預失真校正系統；第一耦合器，用於將所述射頻功率放大器的輸入信號的一部分耦合輸入所述模擬預失真校正系統；第三耦合器，用於將所述射頻功率放大器的輸出信號耦合輸入所述模擬預失真校正系統；所述模擬預失真校正系統用於接收所述射頻功率放大器的輸入信號的一部分，將所述射頻功率放大器的輸入信號通過所述第一耦合器耦合信號的一部分作為第一信號、將所述射頻功率放大器的輸入信號通過所述第一耦合器耦合信號的餘下部分作為第二信號，用所述第一信號抵消接收到的所述射頻功率放大器的輸出信號，得到失真信號，之後，檢測所述失真信號的大小，並根據檢測到的所述失真信號的大小，對所述第二信號進行相應強度的預失真處理；第二耦合器，用於經所述預失真處理系統處理後的第二信號與所述射頻功率放大器的輸入信號的餘下部分耦合後，輸入所述射頻功率放大器。
2.如權利要求1所述的射頻功率放大裝置，其特徵在於，所述射頻功率放大裝置還包括連接於所述第一耦合器和所述模擬預失真校正系統之間的第一平衡轉換器。
3.如權利要求2所述的射頻功率放大裝置，其特徵在於，所述射頻功率放大裝置還包 括連接所述第一耦合器的第一調幅器。
4.如權利要求1所述的射頻功率放大裝置，其特徵在於，所述射頻功率放大裝置還包括連接於所述第三耦合器和所述模擬預失真校正系統之間的第二平衡轉換器。
5.如權利要求4所述的射頻功率放大裝置，其特徵在於，所述射頻功率放大裝置還包 括第二調幅器，所述第三耦合器是通過所述第二調幅器連接所述第二平衡轉換器的。
6.如權利要求1所述的射頻功率放大裝置，其特徵在於，所述射頻功率放大裝置還包括連接於所述第二耦合器和所述模擬預失真校正系統之間的第三平衡轉換器。
7.如權利要求1所述的射頻功率放大裝置，其特徵在於，所述第一耦合器是通過一時 延線與所述第二耦合器連接的，所述時延線的長度誤差範圍為所述射頻功率放大器的所述 輸入信號在一個周期內傳播的長度。
8.如權利要求1至7任一項所述的射頻功率放大裝置，其特徵在於，所述射頻功率放大 器選用基於Doherty技術的功率放大器。
9.一種如權利要求1至7任一項所述的射頻功率放大裝置的模擬預失真校正方法，其 特徵在於，所述方法包括以下步驟第一耦合器將射頻功率放大器的輸入信號的一部分耦合輸入模擬預失真校正系統； 第三耦合器將所述射頻功率放大器的輸出信號耦合輸入模擬預失真校正系統； 模擬預失真校正系統接收所述射頻功率放大器的輸入信號的一部分，將所述射頻功率 放大器的輸入信號通過所述第一耦合器耦合信號的一部分作為第一信號、將所述射頻功率放大器的輸入信號通過所述第一耦合器耦合信號的餘下部分作為第二信號，用所述第一信 號抵消所述射頻功率放大器的輸出信號，得到失真信號，之後檢測所述失真信號的大小，並 根據檢測到的所述失真信號的大小，對所述第二信號進行相應強度的預失真處理，第二耦 合器將預失真處理後的所述第二信號與所述射頻功率放大器的輸入信號的餘下部分耦合 輸入所述射頻功率放大器。
10.如權利要求9所述的射頻功率放大裝置的模擬預失真校正方法，其特徵在於，所述 射頻功率放大器選用基於Doherty技術的功率放大器。
全文摘要
本發明適用於功率放大器設計技術領域，提供了一種射頻功率放大裝置及其模擬預失真校正方法。裝置包括模擬預失真校正系統；第一耦合器；第三耦合器；模擬預失真校正系統將第一耦合器耦合的射頻功率放大器的輸入信號分為第一信號和第二信號，第一信號用來抵消射頻功率放大器的輸出信號的主信號，得到失真信號，根據失真信號大小對第二信號進行相應強度的預失真處理；第二耦合器，將處理後的第二信號與射頻功率放大器的輸入信號的餘下部分耦合輸入射頻功率放大器，由於採用了閉環控制，提高了對射頻功率放大器的線性度的改善效果，應用性佳。
文檔編號H03F3/20GK101807886SQ20101013734
公開日2010年8月18日 申請日期2010年3月26日 優先權日2010年3月26日
發明者丁志佳, 劉義 申請人:深圳市雲海通訊股份有限公司