一种多芯模式可控高功率信号合束器的制作方法

本实用新型属于通信设备技术领域，尤其涉及一种多芯模式可控高功率信号合束器。

背景技术：

目前，业内常用的现有技术是这样的：

光纤合束器是在熔融拉锥光纤束(Taper Fused Fiber Bundle，TFB)的基础上制备的光纤器件。它是将一束光纤剥去涂覆层，然后以一定方式排列在一起，在高温中加热使之熔化，同时向相反方向拉伸光纤束，光纤加热区域熔融成为熔锥光纤束。然而，现有的合束器如果环境温度过高，容易导致合束器变形，从而影响光的损耗；同时不能及时发出警报，通知工作人员做好防护措施。

射频功放是无线通信系统中的重要设备，保证射频功放的较高线性度是预失真的重要基础。在射频功放长期运行过程中,非线性不断增加，使得功放的输出效率降低，引起幅度和相位失真，导致误比特率增加；引起寄生频谱增加产生大量谐波分量和互调失真，从而严重影响通信传输质量，降低系统性能；同时由于非线性使功放发热增加，将造成器件加速老化，因此必须进行功率补偿。常规的功率补偿方法功率效率底下或者结构复杂、成本较高或者带宽受限、稳定性差。包络跟踪自适应数字预失真能够克服上述缺点。当前，预失真器根据其在系统中的位置可以分为三类：1、射频(RF-Radio Frequency)预失真技术； 2、中频(IF-Intermediate Frequency)预失真技术；3、基带预失真技术。

射频预失真(RF-Radio Frequency)与中频预失真(IF-Intermediate Frequency)属于模拟预失真的范畴，较高的效率和低廉的成本是其优点，缺点在于需要时时更新模拟参数以适应功放的特性，需要有源器件在射频或者中频控制模拟器件，实现起来比较困难，目前只适用于卫星系统、前馈线性化的初始线性提高等对线性度要求不高的场合；基带预失真能够在低频下进行处理，可以用DSP(Digital Signal Processor)、FPGA(Field Programmable Gate Array) 等高速数字信号处理芯片实现对信号的低频搬移，具有灵活的处理方法和较强的适应性。公开资料表明：包络跟踪对电源的要求较高，需要动态调整供电电压而不是采用固定电压供电。

综上所述，现有技术存在的问题是：

现有的合束器如果环境温度过高，容易导致合束器变形，从而影响光的损耗；同时不能及时发出警报，通知工作人员做好防护措施。

现有技术不能实现不同系统切换，不具有高灵敏度和不可重构。

不能提高了ETPA的效率，不能避免较大的峰均比。

不能对输入信号进行放大，以达到输出功率的需求，不能提高漏极电压从低输入到峰值饱和状态的运行效率。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种多芯模式可控高功率信号合束器。

本实用新型是这样实现的，一种多芯模式可控高功率信号合束器包括：

外壳、温度报警器、单片机、无线发射器(F05R)、电风扇、蓄电池、温度感应器、复合层锡板、高功率电路保护器。

外壳顶面左边通过螺丝固定有温度报警器；外壳顶面右边通过螺丝固定有电风扇；外壳底部通过螺丝固定有两个蓄电池；外壳中央内部嵌装有微型单片机，外壳内部连接有复合层锡板。

所述微型单片机右端嵌装有无线发射器(F05R)。

所述微型单片机通过电路线分别连接温度报警器、电风扇、蓄电池。

所述温度感应器通过导线与温度警报器链接，温度感应器上有热导片，可以直接感应环境温度。

所述外壳内部通过导线连接有高功率电路保护器，高功率电路保护器内部有多股缓冲电路，可以使合束器承受更高的功率。

外壳内部安装有高功率电路保护器并与微型单片机通过电路线连接；高功率电路保护器集成有功率放大器和保护器；功率放大器和保护器通过导线连接；保护器通过导线连接微型单片机；

功率放大器包括：功率放大器壳体，功率放大器壳体内部集成有：

用于完成数字预失真和包络生成的现场可编程门阵列；

通过线缆与现场可编程门阵列连接，通过射频线缆与包络跟踪功率放大器连接，用于抑制包络跟踪功率放大器产生的峰均比的包络调制器；

通过线缆与包络调制器连接，用于提高漏极电压从低输入功率到峰值功率的饱和状态效率的包络跟踪功率放大器；

通过射频线缆现场与可编程门阵列和包络跟踪功率放大器连接，用于降低输出电平中混叠成分的抗混叠滤波器；

通过射频线缆与环形器连接，用于自适应地调节数字预失真的补偿特性自适应器。

功率放大器进一步包括电源接口、环形器；

所述电源接口安装在功率放大器壳体上，所述环形器与包络跟踪功率放大器和自适应器连接；

所述包络跟踪功率放大器的功率管为LDMOS，运行环境为并行多波段模式。

所述功率放大器壳体上贴覆有环氧树脂层。

本实用新型的优点及积极效果为：

本实用新型在合束器外壳上安装电风扇可以有效的降低环境温度保障合束器正常使用；同时设置温度感应器随时感应温度，若温度过高时，温度报警器可以及时发出警报声，通知工作人员做好防护措施；而高功率电路保护器具有保护合束器的作用，本实用新型很好的解决温度过高和报警功能，实用性强。

本实用新型功率放大器在于包络跟踪，包络跟踪可以动态调整包络跟踪功率放大器功放的供电电压，这样通过保持包络跟踪功率放大器功放压缩在整个包络的调制周期内以最大限度地提高包络跟踪功率放大器的效率，而不只是让功放保持在峰值包络上；实现了数字预失真DPD(Digital Pre-Distortion)， DPD(Digital Pre-Distortion)实质上是多波段DPD(Digital Pre-Distortion) 单元，DPD(Digital Pre-Distortion)单元在各个波段捕获和分别数字化处理将缓解功放并行多波段运行模式下的再生频谱失真和互调失真，降低对器件的苛刻要求；原始信号的瞬时采样点通过包络整合和包络映射进行适当的包络跟踪功率放大器ETPA(Envelope tracking Power Amplifier)漏极电压操作；包络调制器可优化功放的效率，避免产生较大的峰均比；自适应器可以提高预失真系统跟踪、抵消包络跟踪功率放大器因外部因素产生的误差的能力，提高包络跟踪功率放大器的线性度和效率，进而提高整个系统的性能和通信质量；抗混叠滤波器用于把DPD导出信号的混叠成分降低到微不足道的程度，去除采集到的不确定信号对有用信号的干扰，最大程度地抑制或消除混叠现象对数据采集的影响；功率放大器壳体采用环氧树脂绝缘材料，可耐受不低于35kV高压。

与现有技术相比，具有以下的优势：

功耗极低，采用DPD(Digital Pre-Distortion)保证其线性化进行功率补偿，大大降低了工作量。

设置的抗混叠滤波器，提高了ETPA(Envelope tracking Power Amplifier) 的效率，避免了较大的峰均比。

设置的功放链路，将输入信号进行放大，以达到输出功率的需求，采用 LDMOS(Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor)管，以提高漏极电压从低输入到峰值饱和状态的运行效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的多芯模式可控高功率信号合束器结构框图。

图中：1、外壳；2、温度报警器；3、微型单片机；4、无线发射器(F05R)； 5、电风扇；6、蓄电池；7、温度感应器；8、复合层锡板；9、高功率电路保护器。

图2是本实用新型实施例提供的功率放大器组成示意图。

图3是本实用新型实施例提供的功率放大器内部模块框图。

图中：10、控制中心；11、包络调制器12、包络跟踪功率放大器；13、抗混叠滤波器；14、自适应器(自适应模块)；15、电源接口；16、环形器；17、射频线缆；18、功率放大器壳体。

图4是本实用新型实施例提供的微型单片机原理图。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的

技术实现要素：
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

现有的合束器如果环境温度过高，容易导致合束器变形，从而影响光的损耗；同时不能及时发出警报，通知工作人员做好防护措施。

如图1、图4所示，本实用新型提供的多芯模式可控高功率信号合束器包括：外壳1、温度报警器2、单片机3、无线发射器(F05R)4、电风扇5、蓄电池6、温度感应器7、复合层锡板8、高功率电路保护器9。

外壳1顶面左边通过螺丝固定有温度报警器2；外壳1顶面右边通过螺丝固定有电风扇5；外壳1底部通过螺丝固定有两个蓄电池6；外壳1中央内部嵌装有微型单片机3；微型单片机3右端嵌装有无线发射器(F05R)4；微型单片机 3通过电路线分别连接温度报警器2、电风扇5、蓄电池6，温度感应器7通过导线与温度警报器链接，外壳内部连接有复合层锡板8，所述外壳内部通过导线连接有高功率电路保护器9；

本实用新型使用时，蓄电池6进行供电，温度感应器7会实时监测环境温度，一旦温度过高，则温度警报器2及时发出警报声，另外工作人员通过无线发射器(F05R)4连接微型单片机3进行远程控制，启动电风扇5进行降温，功率电路保护器9可以保护合束器的正常使用，而复合层锡板8具有保护芯片的作用。

下面结合具体分析对本发明作进一步描述。

如图2-图3，本实用新型的功率放大器，设置有功率放大器壳体，所述功率放大器壳体内部设置有；

现场可编程门阵列，用于完成数字预失真和包络生成；

包络调制器，通过线缆与现场可编程门阵列连接，通过射频线缆与包络跟踪功率放大器连接，用于抑制包络跟踪功率放大器产生的峰均比；

包络跟踪功率放大器，通过线缆与包络调制器连接，用于提高漏极电压从低输入功率到峰值功率的饱和状态的效率；

抗混叠滤波器，通过射频线缆现场与可编程门阵列和包络跟踪功率放大器连接，用于降低输出电平中的混叠成分；

自适应模块，通过射频线缆与环形器连接，用于自适应地调节数字预失真的补偿特性。

如图2所示，功率放大器，主要由控制中心10、包络调制器11、包络跟踪功放包络跟踪功率放大器(ETPA-Envelope tracking Power Amplifier)12、抗混叠滤波器13、自适应器14、电源接口15、环形器16，射频线缆17和功率放大器壳体18构成。

如图3所示，功率放大器内部模块框图。

在射频链路中，信号传递进数字预失真器(DPD-Digital Pre-Distortion) 中，移入到数字上变频器(DUC-Digital Up Converter)处理得到的整合信号进行数模转换(DAC-Digital to Analog Converter)，再经过抗混叠滤波器滤除信号中的混叠成分，然后信号进入到包络跟踪功率放大器(ETPA-Envelope tracking Power Amplifier)中。

控制中心的DPD(Digital Pre-Distortion)反馈回路，经过数字预失真器 (DPD-Digital Pre-Distortion)处理的信号x(n)相当于基带，包络跟踪功率放大器(ETPA-Envelope tracking Power Amplifier)的输出y(n)经过环形器进入自适应器，导出数字预失真的系数用于提高DPD(Digital Pre-Distortion) 跟踪、抵消功放因外部因素产生的误差。

自适应器用DSP(Digital Signal Processor)实现。包括对DSP(Digital Signal Processor)锁相环和数据接口的配置，以及外设进行初始化；自适应模块导出DPD(Digital Pre-Distortion)模块和(ETPA-Envelope tracking Power Amplifier)23输出的系数，将这些系数处理后应用到预失真的原始信号，自适应相当于负反馈，由DSP(Digital Signal Processor)实现，DSP(Digital Signal Processor)通过使用内部的数字信号处理函数对导出系数进行数据校准、误差抵消、设置门限、索引处理，得到预失真系数反馈给DPD(Digital Pre-Distortion)。

自适应器导出DPD(Digital Pre-Distortion)模块和ETPA(Envelope tracking Power Amplifier)输出的系数，将这些系数处理后应用到预失真的原始信号，自适应相当于负反馈，由DSP(Digital Signal Processor)实现， DSP(Digital Signal Processor)通过使用内部的数字信号处理函数对导出系数进行数据校准、误差抵消、设置门限、索引处理。

控制中心的包络生成链路，原始信号即未经DPD(Digital Pre-Distortion) 处理的信号通过包络整合和包络映射进行适当的包络跟踪功率放大器 (ETPA-Envelope tracking Power Amplifier)。信号进入控制中心即FPGA(Field Programmable Gate Array)，分成两个部分，一部分进入包络生成模块，另一部分进入到DPD(Digital Pre-Distortion)。其中包络生成模块包括包络整合和包络映射组成，包络整合以信号的瞬时包络为基础，设定频率间隔，提取幅度信息；包络映射将整合包络映射到瞬时漏极电压状态，在FPGA(Field Programmable Gate Array)内构造包络和漏极电压的映射函数；完成包络生成后，生成包络到包络调制器再到ETPA(Envelope tracking Power Amplifier) 进行包络跟踪处理。进入到DPD(Digital Pre-Distortion)部分，在DPD(Digital Pre-Distortion)内部的DPD(Digital Pre-Distortion)单元，检查并捕获失真，并且计算出预失真的控制系数进入到ETPA(Envelope tracking Power Amplifier)中进行预失真处理，另外DPD(Digital Pre-Distortion)和自适应模块构成了反馈回路，通过自适应模块，调整DPD(Digital Pre-Distortion)。

包络生成模块输出包络基准信号给包络调制器，包络调制器动态提供差分信号跟踪包络基准信号，不断优化ETPA的效率，提高了包络跟踪功率放大器 (ETPA-Envelope tracking Power Amplifier)的效率，避免了较大的峰均比。包络生成模块输出包络基准信号给包络调制器，包络调制器动态提供差分信号跟踪包络基准信号，不断优化ETPA(Envelope tracking Power Amplifier)的效率。

包络跟踪功率放大器(ETPA-Envelope tracking Power Amplifier)功率放大链路及其构成中，功放链路将输入信号进行放大，以达到输出功率的需求，采用LDMOS(Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor)管，以提高漏极电压从低输入到峰值饱和状态的运行效率。

误差放大模块先进行载波抵消，然后提取误差信号，并对误差信号进行延时微调，最后对处理的信号进行放大处理。

延时滤波器对信号进行延时，并对功放链路信号、误差放大信号和输出信号进行耦合操作。

检测模块分为接收和检测，完成驻波，输入功率、载波抵消效率等检测操作，并将ETPA的输出导入到自适应模块处理。

抗混叠滤波器的电路，由电阻R81、电阻R82、电阻R83、电感L81、电感 L82、电容C81、电容C82构成，为了提高ETPA(Envelope tracking Power Amplifier)的效率，避免较大的峰均比。

可见，采用现场可编程门阵列(FPGA-Field Programmable Gate Array) 作为控制中心完成数字预失真和包络生成极大地提高了包络跟踪功率放大器 ETPA(Envelope tracking Power Amplifier)的线性度和效率，具有功耗极低、以及物理尺寸小的特点。

以上所述仅是对本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。