专利名称：功率放大器的制作方法
技术领域：
本发明涉及功率放大器，及更特殊地，涉及具有补偿能力的功率放大器，该功率放大器通过预矫正补偿信号放大期时产生的失真。
图16是描述传统功率放大器配置的方框图。图16描述的功率放大器包括输入端601，输出端602，功率分配器(功率分配器)603，延迟单元604，失真产生电路605，可变衰减器606，可变相移器607，功率合成器608，功率放大电路609，定向耦合器610，和控制单元611。
在上述配置的具有预矫正补偿失真能力的放大器中，通过输入端601提供的载波信号由功率分配器603分成两路载波信号。依据这两路载波信号中的一路，失真产生电路605产生一个失真信号。由可变衰减器606和可变相移器607分别调整该失真信号的幅度和相位，然后将该失真信号提供给功率合成器608。另一方面，由功率分配器603获得的两个载波信号的另一路由延迟单元604延迟，然后提供给功率合成器608。功率合成器608将幅度和相位经调整的失真信号和经延迟的载波信号结合在一起，输出到功率放大电路609。从功率合成器108输出的信号由功率放大电路609进行放大，并然后从输出端602输出到该功率放大器的外面。
在功率放大电路609和输出端602之间提供的是定向耦合器610。定向耦合器610将从功率放大电路609的信号输出分成两个信号，而这两个信号中的一个输出到控制单元611。控制单元611控制可变衰减器606和可变相移器607，使放大载波信号时在功率放大电路609上产生的内调制失真与提供给功率合成器608的失真信号的幅度相等，而相位相反。
如上所述，在传统的具有预矫正补偿失真能力的功率放大器中产生失真信号，以使它与放大载波信号时在功率放大电路609上产生的失真信号的幅度相等，而相位相反。此外，预先将所产生的失真信号添加到有待提供给功率放大电路609的载波信号上。即，将幅度相等，而相位相反的失真成分注入到放大器输入端。用这种方法，传统功率放大器减少了在功率放大电路609上产生的失真。
然而，图16描述的传统功率放大器具有某些下列的问题。在功率放大电路609上产生的失真成分(这里称作为“IM3成分”)中，如果低频端产生的三重失真成分(下文中称为“IM3L成分”)和在高频端产生的三重失真成分(下文中称为“IM4U成分”)具有明显的电平差异，不可能有效地压制这两种IM3L和IM3U成分。这是因为，如果失真成分(IM3L和IM3U成分)具有如上所述的严重的非对称特性，失真产生电路605很难产生与两种IM3L和IM3U成分的幅度相等、相位相反的失真信号。
本发明具有下列特征，能达到上述目的。
本发明第一个方面指向一种功率放大器，该功率放大器放大含有多个不同频率信号的一个原始信号。该功率放大器包括信号输入部分，用于输入原始信号；放大部分，用于放大从信号输入部分输入的原始信号；信号输出部分，用于将由放大部分放大的信号输出到功率放大器的外边；包络信号产生部分，用于产生一个包络信号，该包络信号含有与包含有原始信号内的包络成分相同的成分；失真信号产生部分，依据原始信号产生一种失真信号，该失真信号用于消除由放大部分放大原始信号时产生的失真成分；
第一个包络信号注入部分，用于将该包络信号注入到从信号输入部分到信号输出部分之间的一条信号放大途径上，以使能消除失真成分的非对称特性；及失真信号注入部分，用于将该失真信号注入到信号放大途径内，以能压制失真成分。
在上述第一方面，包络信号能消除功率放大器上产生的失真成分的非对称特性。此外，失真信号能够减少功率放大器上产生的失真成分。换言之，使用这两种信号，包络信号和失真信号，可单独地消除失真成分的非对称特性，以及减少失真成分。在传统的方法中，不可能产生一种与放大部分上产生的失真成分的非对称特性相一致的失真信号。因此，不能够有效地压制具有非对称特性的失真成分。然而，按照本发明第一方面，包络信号能够消除失真成分的非对称特性。这样，即使用由传统方法产生失真信号，也能够达到较高的失真压制效应。
按照基于第一方面的第二方面，功率放大器又包括包络信号检测部分，用于检测包络信号的电平；及第一包络信号调整部分，用于依据由包络信号检测部分检测的包络信号电平，调整有待注入到信号放大途径内的包络信号的幅度和相位。
在上述第二方面，按照包络信号本身的电平，调整有待注入到信号放大途径内的包络信号的幅度和相位。这里，包络信号电平按原始信号电平变化。同样，有待注入的包络信号的幅度和相位按原始信号电平变化。由于这些，依据包络信号本身的电平，调整有待注入的包络信号的幅度和相位，以使具有合适数值，因此，能更精确地消除失真成分的非对称特性。这就可能达到较高的失真压制效应。
按照基于第二方面的第三方面，第一包络信号调整部分预先储存一张表格，并通过该表格，调整包络信号的幅度和相位。该表格表明当包含在失真成分内的低频成分和高频成分之间的电平差异最小时，由包络信号检测部分检测的包络信号的可能电平，和该包络信号的幅度及相位之间的对应关系。
在上述第三方面中，使用预先提供的表格，可以轻易地确定有待注入到信号放大途径内的包络信号的幅度和相位。
按照基于第一方面的第四方面，功率放大器又包括第二个包络信号注入部分，用于将包络信号注入到从信号输入部分到失真信号注入部分之间的一条失真信号产生途径内，以使能消除包含在失真信号内的频率成分的非对称特性，该频率成分相应于失真成分。
在上述第四方面中，包络信号能够消除失真信号的频率成分中产生的非对称特性，即，失真信号内高频端的频率成分和低频端的频率成分之间的电平差异。这里，即使在失真信号中产生非对称特性，与在放大部分上产生的失真成分中的非对称特性相比，不是那么大。此外，在本方面，包络信号已经消除失真成分的非对称特性。因此，较佳地，用于压制已经消除了非对称特性的那些失真成分，不应当还具有非对称特性。由于这点，同样通过消除失真信号的非对称特性，可能更精确地压制失真。
按照基于第四方面的第五方面，功率放大器又包括包络信号检测部分，用于检测包络信号的电平；及第二包络信号调整部分，用于依据由包络信号检测部分检测的包络信号的电平，调整有待注入到失真信号产生途径内的包络信号的幅度和相位。
在上述第五方面中，按照包络信号电平本身，调整有待注入到失真信号产生途径内的包络信号的幅度和相位。这里，包络信号的电平按原始信号电平变化。同样，有待注入的包络信号的幅度和相位按原始信号电平变化。由于这些，依据包络信号电平本身，调整有待注入的包络信号的幅度和相位，以使具有合适的数值，因此能更精确地消除失真信号的非对称特性。使得有可能更精确地压制失真。
按照基于第五方面的第六方面，第二个包络信号调整部分预先储存一张表格，并通过使用这张表格，调整包络信号的幅度和相位。该表格表明当包含在失真信号内的的低频成分和高频成分之间的电平差异最小时，由包络信号检测部分检测的包络信号的可能电平，和包络信号的幅度及相位之间的对应关系。
在上述第六方面，使用预先提供的表格，能够轻易地确定有待注入到失真信号内的包络信号的幅度和相位。
按照基于第一方面的第七方面，功率放大器又包括
包络成分检测部分，用于在注入包络信号和失真信号后，检测包含在来自放大部分的输出信号内的包络成分电平；及第三个包络信号调整部分，用于依据包含在由包络成分检测部分检测的输出信号内的包络成分电平，调整有待注入到信号放大途径内的包络信号的幅度和相位，以使包络成分的电平最小。
在上述第七方面中，依据由放大部分放大的信号内的包络成分，调整注入到信号放大途径内的包络信号的幅度和相位。在注入包络信号和失真信号后，依据信号的包络成分，进行这种调整。因此，即使当由于某种原因，包络信号的幅度和相位的数值改变了，也能按该变化，将幅度和相位调整到合适数值。同样，因为不需要表格，可以不用昂贵的存储器或存储电路构成功率放大器。
按照基于第七方面的第八方面，第三个包络信号调整部分包括电平测定部分，当包络信号的幅度固定，而包络信号的相位变化0度到360度时，该电平测定部分用于决定包络成分的电平变化宽度是否小于某一预定值；相位测定部分，用于将电平测定部分确定变化宽度不小于预定值时的一个数值，作为包络信号相位的一个数值，以使包络成分的电平最小；及电平测定部分，确定一个数值，作为包络信号幅度一个数值，以使在由相位测定部分确定的相位中，包络成分的电平最小。
在上述第八方面中，首先设置幅度值，以使包络成分电平的变化宽度等于或大于预定值。那么，依据该设置的幅度值，确定一个最适宜的相位值。这里，在某些情况，依据包络信号的幅度值不能找到一个最适宜的相位值。因此，不合适于为确定这些数值，只简单地改变幅度和相位，以使包络成分电平最小，因为找到的包络信号的幅度值不可能带来一个最适宜的相位值。在第八方面，由包络成分电平内的宽度变化能够确定是否能找到一个最适宜的相位值。因此，首先依据包络成分电平的变化宽度，确定能否找到一个最适宜的相位值，然后确定该相位值。用这种方法，总能确定最适宜的相位值和幅度值。
按照基于第一方面的第九方面，功率放大器又包括
输出信号检测部分，用于在注入包络信号和失真信号后，检测来自放大部分的输出信号电平；及失真信号调整部分，用于依据由输出信号检测部分检测的输出信号电平，调整失真信号，以使包含在输出信号中的失真成分最小。
在上述第九方面中，依据在注入包络信号和失真信号后的信号包络成分，进行这种调整。因此，即使因某种原因，包络信号的幅度和相位值发生变化时，能够依据该变化将幅度和相位调整到适宜的数值。同样，因为不需表格，不用昂贵的存储器或存储电路，也能构成功率放大器。
按照基于第一方面的第十方面，包络信号产生部分从自原始信号中产生包络信号。
在上述第十方面中，从原始信号中产生包络信号，有待进行放大。因些，按照第十方面，本发明能够应用到任何一种功率放大器，该功率放大器放大含有多个不同频率信号的一个信号，以产生一个包络信号。
按照基于第一方面的第十一方面，功率放大器又包括调制部分，用于通过使用一个基带信号产生调制信号，其中信号输入部分，输入该调制信号，作为原始信号，及包络信号产生部分，从基带信号中产生包络信号。
在上述第十一方面，包络信号是从基带信号中产生的。因此，与包络信号是从原始信号中产生的情况相比，能够精确地产生关于任何输入电平的包络信号。从而，能够增加电路的动态范围。
本发明的第十二方面指向一种能放大某一种原始信号的功率放大器，该原始信号具有指定的频宽，并且是通过用基带信号进行调制后获得。该功率放大器包括基带信号校正部分，用于校正基带信号，以使用于消除放大时产生的失真成分的一个失真信号包含在原始信号内；调制部分，通过使用由基带信号校正部分校正的基带信号，产生原始信号；
信号输入部分，用于输入由调制部分产生的原始信号；放大部分，用于放大从信号输入部分输入的原始信号；信号输出部分，用于将由放大部分放大的信号输出到功率放大器的外边；包络信号产生部分，用于依据基带信号，产生一个包络信号，该包络信号含有与包含在在原始信号内的包络成分相同的成分；及包络信号注入部分，用于将包络信号注入到从信号输入部分到信号输出部分之间的一条信号放大途径内，以使能消除失真成分的非对称特性。
在上述第十二方面，在基带信号域内进行补偿失真处理，该补偿失真处理用于压制放大部分产生的失真成分。按照第十二方面，本发明也能应用到这样一种失真补偿处理。此外，在这种情况，关于由调制部分调制后的原始信号，与失真成分相一致的频率成分在低频端和高频端的电平互相相等。因此，通过使用包络信号消除失真成分的非对称特性，能够达到较高的失真压制效应。
按照基于第十二方面的第十三方面，功率放大器又包括包络信号检测部分，用于检测包络信号的电平；及第一个包络信号调整部分，用于依据由包络信号检测部分检测的包络信号电平，调整有待注入到信号放大途径内的包络信号的幅度和相位，按照基于第十三方面的第十四方面，第一个包络信号调整部分预先储存一张表格，并通过使用该表格，调整包络信号的幅度和相位。该表格表明当包含在失真成分内的低频成分和高频成分之间的电平差异最小时，由包络信号检测部分检测的包络信号的可能电平，和包络信号的幅度及相位之间的对应关系。
本发明的第十五方面指向一种功率放大器，该功率放大器放大含有多个不同频率信号的一个原始信号。该功率放大器包括信号输入部分，用于输入原始信号；放大部分，用于放大从信号输入部分输入的原始信号；
信号输出部分，将由放大部分放大的信号输出到功率放大器的外边；包络信号产生部分，用于产生一个包络信号，该包络信号含有与包含在原始信号内的包络成分相同的成分；失真信号产生部分，用于依据原始信号产生一个失真信号，该失真信号用于消除在放大部分放大原始信号期间产生的失真成分；失真信号注入部分，用于将失真信号注入到从信号输入部分到信号输出部分的一条信号放大途径内，以使能压制失真成分；及包络信号注入部分，用于将包络信号注入到从信号输入部分到失真信号注入部分之间的一条失真信号产生途径内，以使包含在失真信号内的频率成分的非对称特性与失真成分的非对称特性相一致，该频率成分相应于失真成分。
在上述第十五方面，由包络信号调整失真信号，以使包含在失真信号内的频率成分的低频端和高频端成分之间的电平差异等于失真成分内的低频端成分和高频端成分之间的电平差异，该频率成分相应于失真成分。同样地，通过使用相应于失真成分电平差异的失真信号，能够达到较高的失真压制效应。
按照基于第十五方面的第十六方面，功率放大器又包括包络信号检测部分，用于检测包络信号的电平；及第二个包络信号调整部分，用于依据由包络信号检测部分检测的包络信号电平，调整有待注入到失真信号产生途径内的包络信号的幅度和相位。
按照基于第十五方面的第十七方面，第二个包络信号调整部分预先储存一张表格，并通过使用该表格调整包络信号的幅度和相位。该表格表明当包含在失真信号内的低频成分和高频成分之间的电平差异最小时，由包络信号检测部分检测的包络信号可能电平，和包络信号的幅度及相位之间的对应关系。
按照基于第十五方面的第十八方面，功率放大器又包括输出信号检测部分，用于在注入包络信号和失真信号后，检测来自放大部分的输出信号电平；及失真信号调整部分，用于依据由输出信号检测部分检测的输出信号电平，调整失真信号，以使包含在输出信号内的失真成分最小。
按照基于第十五方面的第十九方面，包络信号产生部分从原始信号中产生包络信号。
按照基于第十五方面的第二十方面，功率放大器又包括调制部分，用于通过使用一个基带信号，产生调制信号，其中信号输入部分输入该调制信号，作为原始信号，及包络信号产生部分从基带信号中产生包络信号。
本发明的第二十一方面涉及一种放大含有多个不同频率信号的一个原始信号的方法。该方法包括下列步骤放大原始信号；产生一个包络信号，该包络信号含有与包含在原始信号内的包络成分相同的成分；依据原始信号，产生一个失真信号，用于消除放大原始信号时产生的失真成分；将包络信号注入到从输入原始信号的一个输入端到在信号放大步骤中放大的信号输出到外边的一个输出端之间的一条信号放大途径内，以使能消除失真成分的非对称特性；及将失真信号注入到信号放大途径内，以使能压制失真成分。
本发明的第二十二方面指向放大原始信号的一种方法，该原始信号具有预定频带，并通过用基带信号进行调制获得。该方法包括步骤校正基带信号，以使失真信号包含在原始信号内，该失真信号用于消除放大期间产生的失真成分；通过使用在基带信号校正步骤校正的基带信号，经调制产生原始信号；
放大在原始信号产生步骤产生的原始信号；依据基带信号，产生一个包络信号，该包络信号含有与包含在原始信号内的包络成分相同的成分；及将包络信号注入到从输入原始信号的一个输入端到将放大步骤放大的信号输出到外边的一个输出端之间的一条信号放大途径内，以使能消除失真成分的非对称特性。
本发明的第二十三方面涉及放大原始信号的一种方法，该原始信号包含多个不同频率信号。该方法包括步骤放大原始信号；依据原始信号，产生一个包络信号，该包络信号含有与包含在原始信号内的包络成分相同的成分；依据原始信号，产生一个失真信号，用于消除放大原始信号期间产生的失真成分；将失真信号注入到从输入原始信号的一个输入端到将信号放大步骤放大的信号输出外边的一个输出端之间的一条信号放大途径内，以使能压制失真成分；及将包络信号注入到从输入原始信号的一个输入端到注入失真信号的一个输出端之间的一条失真信号产生途径内，以使包含在失真信号内的频率成分的非对称特性与失真成分的非对称特性相一致，该频率成分相应于失真成分。
从下列的本发明详细描述连同附图中，将会更加理解本发明的这些和其他目的，特征，方面和优点。
图3A和3B是示例图，各个图示出在图1描述的失真产生装置108上观察的输入信号和输出信号的频谱；图4A和4B是示例图，各个图示出在图1描述的功率放大电路117上观察的输入信号和输出信号的频谱；图5是示例图，示出图1描述的失真产生装置108上产生的失真和注入到失真产生装置108的包络信号的相位(注入相位)之间的关系。
图6是示例图，示出在图1描述的失真产生装置108上产生的失真和注入到失真产生装置108的包络信号的电平(注入电平)之间的关系；图7是示例图，示出在图1描述的失真产生装置108上产生的失真和提供给失真产生装置108的信号输入电平之间的关系；图8是按照本发明第二个实施例的功率放大器框图；图9是流程图，描述由图8描述的控制电路144执行的，用于确定衰减量和相位量初始值的处理过程；图10是示例图，示出在图8描述的功率放大电路117上产生的包络成分电平和注入到功率放大电路117的包络信号的相位(注入相位)之间的关系；图11是示例图，示出在图8描述的功率放大电路117上产生的IM3成分的电平和注入到功率放大电路117的一个信号的注入相位之间的关系；图12是示例图，示出当IM3成分电平的变化宽度较窄时，图11所述关系的特性；图13是按照本发明第三个实施例的功率放大器框图；图14是按照本发明第四个实施例的功率放大器框图；图15是示例图，示出在图14描述的调制单元152上的输入/输出关系；及图16是一张框图，描述一种传统功率放大器的配置。
具体实施例方式
下文中，参照附图描述本发明的第一个到第四个实施例。注意，在全部的这些实施例和附图中，给相同的元件提供相同的参考数字。
(第一个实施例)图1是按照本发明第一个实施例的功率放大器框图。在图1中，功率放大器包括输入端101，输出端102，定向耦合器103，115，和118，功率分配器104，106，和120。延迟单元105和107，失真产生装置108，可变衰减器109，113，123，和125，可变相移器110，114，124，和126，功率合成器111和116，功率放大电路117，包络检测器119，控制电路122，128，和130，以及信号电平检测器127和129。
失真产生装置108和功率放大电路117每个都由晶体管实现，例如场效应管(FET)。同样，延迟单元105和107每个都由同轴电缆实现，例如半刚性电缆。控制电路122，128，和130每个都由存储器(存储装置)实现，例如ROM。
失真信号产生电路112包括功率分配器106，延迟单元107，失真产生装置108，可变衰减器109，可变相移器110，和功率合成器111。失真信号产生电路112依据原始信号产生一个失真信号。这里，原始信号是含有载波成分的一个信号，由功率放大器放大，并且经过输入端101提供该原始信号。失真信号是用于消除放大原始信号期间产生的失真成分的一个信号。失真信号仅包含功率放大电路117上产生的失真成分。
在图1中，输入端101连接到定向耦合器103。定向耦合器103的一个输出端连接到功率分配器104。功率分配器104的一个输出端经过延迟单元105连接到功率合成器116的一个输入端。另一方面，功率分配器104的另一个输出端连接到功率分配器106。功率分配器106的一个输出端经过延迟单元107连接到功率合成器111的一个输入端。另一方面，功率分配器106的另一个输出端经过失真产生装置108，可变衰减器109，和可变相移器110连接到功率合成器111的一个输入端。功率合成器111经过可变衰减器113和可变相移器114连接到定向耦合器115。定向耦合器115的一个输出端连接到功率合成器116的另一个输入端。来自功率合成器116的输出经过功率放大电路117和定向耦合器118提供给输出端102。
另一方面，定向耦合器103的另一个输出端连接到包络检测器119。来自包络检测器119的输出提供给功率分配器120。功率分配器120具有第一个，第二个，和第三个输出端。第一个输出端经过可变衰减器123和可变相移器124连接到失真产生装置108的输出端。第二个输出端经过可变衰减器125和可变相移器126连接到功率放大电路117的输出端。第三个输出端经过控制电路122连接到每一个可变衰减器123和125以及每个可变相移器124和126的一个控制端。
同样，定向耦合器115的另一个输出端连接到信号电平检测器129。来自信号电平检测器129输出经过控制电路130供给提供给每个可变衰减器109和可变相移器110的控制端。定向耦合器118的两个输出端中的一个连接到信号电平检测器127。来自信号电平检测器127的输出经过控制电路128提供给每个可变衰减器113和可变相移器114的控制端。
下面描述按照本实施例的功率放大器的工作原理。首先描述工作原理概况。当放大该原始信号时，在图1描述的功率放大电路117上产生的失真成分具有非对称特性。即，这些失真成分中的IM3U成分(在原始信号高频端产生的成分)和IM3L成分(在原始信号的低频端产生的成分)有一个电平差异。由包含在原始信号中的包络成分，引起这样一种非对称特性。因此，功率放大器使用原始信号的包络信号消除放大原始信号期间在功率放大电路117上产生的失真成分的非对称特性。包络信号是一种信号，该信号的包络成分与包含在原始信号内的成分相同。通过使用包络信号消除这些包络成分，能够消除这种非对称特性，这些包络成分引起失真成分的非对称特性。此外，在消除非对称特性后，功率放大器使用一个失真信号压制失真成分。该失真信号是由失真信号产生电路112产生的一个信号，以使IM3L成分和1M3U成分的电平互相相等。
接着，下面将详细描述功率放大器的工作原理。图2A到2G是示例图，每一个图示出在图1所述功率放大器元件相同接线端上观察的信号频谱。这里，考虑到给每个输出端101提供含有两个正弦(载波)信号的原始信号的一种情况，这两个正弦波信号分别具有频率f1和频率f2。把输出端101视为一个端点a(参考图1)，而图2A描述该端点a上观察的频谱。输入的原始信号由定向耦合器103分成两个信号。
从定向耦合器103输出的这两个信号中的一个由功率分配器104进一步分成两个信号。从功率分配器104输出的两个信号中的一个用作为由功率放大电路117放大的原始信号。即，这个输出信号经延迟单元105提供给功率合成器116的一个输入端。这个输入端视作为端点b，图2B描述该端点b上观察的频谱。在端点b的频谱仅具有载波成分(f1和f2)，如同端点a上的频谱。另一方面，从功率分配器104输出的两个信号中的另一个用于产生上述的失真信号。即，这个输出信号提供给失真信号产生电路112。下面将进一步描述用于产生失真信号的失真信号产生电路112的工作原理。
另一方面，从定向耦合器103输出的两个信号中的另一个用于产生上述的包络信号。由包络检测器119包络检测出(envelope-detected)这个输出信号。即，包络检测器119输出包含在原始信号中的包络成分(两个载波之间差异的频率成分)。这里，从包络检测器119输出的，作为包含在原始信号内包络成分的一个信号，是上述的包络信号。该包络信号是表明原始信号的包络成分的一个信号。
由包络检测器119产生的包络信号经功率分配器120分成三个信号。在下文中，由功率分配器120获得的这三个信号称作为第一个，第二个和第三个包络信号。第一个包络信号经可变衰减器123和可变相移器124注入到失真产生装置108的输出端。第二个包络信号经可变衰减器125和可变相移器126注入到功率放大电路117的输出端。第三个包络信号提供给信号电平检测器121。信号电平检测器121检测第三个包络信号的信号电平。依据由信号电平检测器121检测的信号电平，控制电路122控制第一个和第二包络信号中的每个信号的幅度和相位。下面进一步描述控制电路122的工作原理。
下面描述用于产生失真信号的失真信号产生电路112的工作原理。除了包络信号是注入到失真产生装置108的输出端外，失真信号产生电路112的配置类似于图16所描述的配置。提供给失真信号产生电路112的信号由功率分配器106进一步分成两个信号。从功率分配器106输出的这两个信号中的一个通过延迟单元107输入到功率合成器111的一个输入端。这个输入端视为端点c，并在图2中示出该端点c上观察的频谱。端点c的频谱仅具有载波成分(f1和f2)，如同端点a上的频谱。另一方面，从功率分配器106输出的两个信号中的另一个提供给失真产生装置108。依据接收的原始信号，失真产生装置108产生IM3成分(失真成分)。这里，IM3成分的频率为f3(低频端)和f4(高频端)。即，来自失真产生装置108的输出级的输出是含有失真成分(f3和f4)的失真信号，和含有载波成分(f1和f2)的原始信号。
用上述的第一个包络信号注入到从失真产生装置108输出的信号中。这是为了使包含在从失真产生装置108输出信号内的IM3L成分(f3频率)和IM3U成分(f4频率)的电平相等。下面详细描述该这个工作原理。
图3A和3B是示例图，每个图示出在图1描述的失真产生装置108上观察的输入信号和输出信号的频谱。如图3A所述，当包络信号未注入到失真产生装置108时，由失真产生装置108产生的IM3成分的频率f3和f4之间产生约3dB的差异。由包含在提供给失真产生装置108的原始信号内的包络成分引起这种差异。这里通过将包络信号注入到失真产生装置108，就可能消除由包络成分引起的IM3成分的非对称特性。同样，用这种包络信号注入，也可改变由失真产生装置108产生的信号的失真特性，即，IM3成分电平的差异。特别地，依据注入的包络信号的幅度和相位，可改变由失真产生装置108产生的信号的失真特性。因此，如图3B所述，通过将含有预定幅度和预定相位的包络信号注入到失真产生装置108，能够使在失真产生装置108上产生的IM3L成分和IM3U成分的电平互相近似相等，因此，消除IM3成分的非对称特性。含有预定幅度和预定相位的包络信号是与由失真产生装置108产生的信号的包络成分的幅度相等，而相位相反的一个信号。在本实施例中，控制电路122使用可变衰减器123和可变相移器124，调整第一个包络信号的幅度和相位。下面将进一步详细描述调整预定幅度和相位的方案。
用如上所述的包络信号注入到从失真产生装置108输出的信号中，并然后由可变衰减器109和可变相移器110分别调整幅度和相位。幅度和相位调整的信号提供给功率合成器111输入级的另一个输入端。该输入端视为端点d，图2D描述端点上观察的频谱。在端d的频谱包括载波成分(f1和f2)和IM3成分(f3和f4)。功率合成器111将来自端点c的输入和来自端点d的输入合并在一起，作为输出。
这里，由控制电路130控制可变衰减器109和可变相移器110，以使在端点c上的信号载波成分(f1和f2)与端点d上的信号载波成分的幅度相等，而相位相反。结果，在功率合成器111的输出级上压制了载波成分，并且仅输出IM3成分(f3和f4)。即，从功率合成器111输出的仅是失真信号。这样，由失真信号产生电路112产生失真信号。
由可变衰减器113和可变相移器114分别调整从失真信号产生电路112输出的失真信号的幅度和相位。调整可变衰减器113和可变相移器114，以使调整的失真信号与由功率放大电路117放大原始信号期间产生的IM3成分的幅度相等，而相位相反，并由包络信号消除非对称特性。然后，幅度和相位调整的失真信号由定向耦合器115分成两个信号。由定向耦器115获得的这两个失真信号中的一个提供给信号电平检测器129。信号电平检测器129检测所接收的失真信号的信号电平。控制电路130产生相应于由信号电平检测器129检测的信号电平的一个控制信号，以控制可变衰减器109和可变相移器110。特别地，控制电路130使用可变衰减器109和可变相移器110，调整从失真产生装置108输出的信号幅度和相位，以使由信号电平检测器129检测的信号电平尽可能地变为最小。如上所述，用这种方法，调整输出信号，以使它的载波成分与端点c上的信号载波成分的幅度相等，而相位相反。
由定向耦合器115获得的两个信号中的另一个提供给功率合成器116。用这种方法，用失真信号注入到原始信号。这个失真信号提供给功率合成器116的一个端点。该端点视为端点e，图2E描述该端点e上观察的频谱。如从图2E可明白的，在端点e上的失真信号是在接线端e上产生的，仅含有失真成分。注意，在图2E所述的频谱中，IM3L成分和IM3U成分的电平互相近似相等。提供给功率合成器116的失真信号与经过端点b提供给功率合成器116的原始信号结合在一起，用作从提供给给功率合成器116的一个端点f的输出。图2描述端点f上观察的频谱。如图2F所描述的，端点f上的频谱包括载波成分(f1和f2)和失真成分(f3和f4)。
由功率合成器116获得的信号提供给功率放大电路117。这里，调整可变衰减器113和可变相移器114，以使调整的失真信号与由功率放大电路117放大原始信号期间产生的IM3成分的幅度相等，而相位相反，并由包络信号消除非对称特性。结果，在功率放大电路117的输出级，压制了由于不同于包络成分的因素引起的IM3成分。这样，通过将与失真信号相结合的原始信号提供给功率放大电路117，能够压制由不同于包络成分引起的IM3成分。然而在这一级中，还没有消除由包络成分引起的IM3成分的非对称特性。
此外，用上述第二个包络信号注入到从功率放大电路117输出的信号内。这是为了消除功率放大电路117放大所接收信号期间产生的IM3成分的非对称特性。消除由包络成分引起的非对称特性。下面将详细描述这种工作原理。
图4A和4B是示例图，各个图示出图1所述功率放大电路117上的输入信号和输出信号的频谱。如图4A所述，当包络信号未注入到功率放大电路117时，包含在功率放大电路117产生的IM3成分内的频率f3和f4之间产生约30dB的差异。这种差异是由提供给功率放大电路117的原始信号的包络成分引起的。这里，通过将包络信号注入到功率放大电路117，可以消除由包络成分引起的IM3成分的非对称特性。同样，用这种包络信号的注入，可改变由功率放大电路117产生的信号失真特性，即，IM3成分的电平差异。特别地，依据包络信号的幅度和相位，可改变由功率放大电路117产生的信号失真特性。因此，如图4B所述，通过将含有预定幅度和预定相位的包络信号注入到功率放大电路117，能够压制由包络成分引起的成分，从而，能够使功率放大电路117上产生的IM3成分(f3和f4)的电平互相约相等。具有预定幅度和预定相位的包络信号是与由功率放大电路117产生的信号包络成分的幅度相等，而相位相反的一个信号。在本实施例中，控制电路122使用可变衰减器125和可变相移器126，调整第二个包络信号的幅度和相位。下面将进一步详细描述用于调整这些预定幅度和相位的方案。
本实施例中，如上所述，提供给功率放大电路117的信号包括含有IM3成分的失真信号以及含有载波成分的原始信号(参考图2F)。因此，该失真信号能够压制放大所接收的信号时在功率放大电路117产生的IM3成分中，由不是包络成分的因素引起的那些成分。此外，如图4B所述的，失真信号也可消除由包络成分引起的非对称特性。这样，用失真信号和包络信号，可在功率放大电路117上产生的IM3成分上产生较高的失真压制效应。将位于信号输出级后边的一个端点视为端点g，该输出级是用包络信号注入到从功率放大电路117输出信号的一个节点，图2G描述该端点上观察的频谱。
用第二个包络信号注入到功率放大电路117输出的信号内，并然后由定向耦合器118将该输出信号分为两个信号。从定向耦合器118输出的这两个信号中的一个从输出端102输出到到功率放大器的外边。其中的另一个提供给信号电平检测器127。信号电平检测器127检测所接收信号的电平。控制电路128产生相应于由信号电平检测器127检测的信号电平的一个控制电压，以控制可变衰减器113和可变相移器114。这是为了依据功率放大电路117工作点的变化，调整有待注入的失真信号，这种工作点的变化是由某种原因产生的。特别地，依据由信号电平检测器127检测的信号电平，控制电路128调整失真信号，以使包含在提供给信号电平检测器127的信号内的IM3成分变成最小。在本实施例中，控制电路128储存一张表格，该表格含有由信号电平检测器127检测的可能的信号电平，和可变衰减器113衰减量的最适宜值以及可变相移器114的相位量的最适宜值之间的对应关系。即，用由信号电平检测器127检测的信号电平，控制电路128能够检测功率放大电路117的工作点已经发生了变化，因此调整失真信号，使其具有相应于该信号电平的幅度和相位。注意，上述的表格是预先依据实验和仿真建立的。这样，即使功率放大电路117的工作点发生了变化，依据该变化，可以控制提供给功率放大电路117的失真信号的幅度和相位，以使幅度和相位处于最适宜值。
接着，下面详细描述由控制电路122执行的一种控制方案。首先描述控制第一个包络信号的一种方案，即控制可变衰减器123和可变相移器124的一种方案。如上所述，依据由信号电平检测器121检测的信号电平(第三个包络信号的信号电平)，控制电路122控制可变衰减器123和可变相移器124。特别地，控制电路122储存含有包络信号电平的可能数值的表格、设置成可变衰减器123的衰减量的一个数值以及设置成可变相移器124的相移量的一个数值之间的对应关系。查阅该表格，控制电路122将一个数值确定为可变衰减器123的上述衰减量，并将一个数值确定为可变相移器124的上述相移量。该表格表明当包含在从失真产生装置108输出的信号内的IM3成分的低频成分和高频成分的电平之间的差异最小时，由信号电平检测器121检测的第一个包络信号的可能电平，和第一个包络信号的幅度及相位之间对应关系。这里，依据实验和仿真预先建立该表格。下面将详细描述建立该表格的一种方案。
图5是示例图，示出在图1描述的失真产生装置108上产生的失真和注入到失真产生装置108的包络信号的相位(注入相位)之间的关系。图6是示例图，示出图1描述的失真产生装置108上产生的失真和注入到失真产生装置108的包络信号电平(注入电平)之间的关系。如图5所述。在失真产生装置108上产生失真和注入相位之间的关系示出有关IM3L成分(频率f3)和IM3U成分(频率f4)的不同特性。这里，调整注入相位以使有一个IM3L成分特性和IM3U成分特性的交叉点(点A)的一个数值，由此，使IM3L和IM3U成分的电平互相相等。类似地，调整注入电平，以使具有IM3L成分特性和IM3U成分特性的交叉点(点B)的一个数值，由此使IM3L和IM3U成分的电平互相相等。
图7是示例图，示出在图1描述的失真产生装置108上产生的失真和提供给失真产生装置108的信号输入电平之间的对应关系。当提供给失真产生装置108的信号输入电平发生变化时，图5和6的曲线中描述的特性也发生变化。因此，如图7所述，当提供给失真产生装置108的信号输入电平发生变化时，在失真产生装置108上产生的失真量也发生变化，并因此，图5和6描述的交叉点A和B也发生变化。即，当提供给失真产生装置108的信号输入电平发生变化时，设置成交叉电平和交叉相位的数值也发生变化。控制电路122通过包络信号电平也检测输入电平的变化。这样，在本实施例中，控制电路122使用一张表格，该表格含有在包络信号的可能电平和设置成注入电平的一个数值以及设置成注入相位的一个数值之间的对应关系，由此确定注入电平和注入相位。依据实验和仿真建立该表格。
接着，下面描述用于控制第二个包络信号的一种方案，即控制可变衰减器125和可变相移器126的一种方案。也在控制第二个包络信号的方案中，能够观察到类似于图5，6和7所示的对应关系。因此，如同使用控制第一个包络信号的方案，用于控制第二个包络信号的方案使用一张表格，该表格含有在包络信号的可能电平，和设置成注入电平的一个数值以及设置成注入相位的一个数值之间的对应关系，由此确定注入电平和注入相位。该表格表明当包含在从功率放大电路117输出的信号内的IM3成分的低频成分和高频成分之间具有的电平差异最小时，由信号电平检测器121检测的第二包络信号的可能电平，和第一个包络信号的幅度及相位之间的对应关系。在这种情况，依据实验和仿真预先建立该表格。
(第二个实施例)下面描述本发明的第二个实施例。图8是按照本发明第二个实施例的功率放大器框图。如上所述，在第二个实施例中，对那些与第一实施例相同的元件采用相同的参考数字。同样，这些相同元件的工作原理与第一实施例相同。因此，下面仅描述与第一实施例不同的地方。
第二实施例与第一实施例不同之处在于来自定向耦合器118的输出经低通滤波器142(LPF)和信号电平检测器143提供给控制电路144。特别地，在第一实施例中，来自定向耦合器118的两个输出中的一个直接提供给信号电平检测器127。另一方面，在第二个实施例中，来自定向耦合器118的两个输出中的一个提供给功率分配器141，而来自功率分配器141的两个输出中的一个提供给信号电平检测器127。来自功率分配器141的两个输出中的另一经过低通滤波器142和信号电平检测器143提供给控制电路144。此外，来自控制电路144的一个输出提供给可变衰减器125和可变相移器126，连接到它们的控制端。信号电平检测器127和控制电路130的工作原理与第一实施例中那些部件相同，并因此不在这里描述。在下文中，将详细描述将信号从功率分配器141提供给低通滤波器142以后的工作过程。
从功率分配器141输出的信号中，低通滤波器142提取低频域成分，即包络成分。用这种方法，只能够提取在功率放大电路117的低频域上产生的失真成分(包络成分)。信号电平检测器143检测由低通滤波器142提取的包络成分的信号电平。检测的信号电平提供给控制电路144。控制电路144产生相应于由信号电平检测器143检测的信号电平的一个控制电压，用该控制电压控制可变衰减器125和可变相移器126。特别地，控制电路144调整可变衰减器125的衰减量和可变相移器的相位量，以使由信号电平检测器143检测的信号电平最小。下面描述为了确定衰减量和相位量，由控制电路144执行的处理过程。
首先，下面描述为了确定衰减量和相位量的初始值，由控制电路144执行的处理过程。图9是流程图，示出图8所述的由控制电路144执行的处理过程流。图9所述的处理过程由控制电路144起动，先从信号电平检测器143接收表示信号电平的信息。首先，控制电路144将注入到功率放大电路117的包络信号的电平(注入电平)和相位(注入相位)设置成预定值(步骤S1)。这里、这些预定值是任意值。
在步骤S1后，控制电路144将注入相位从0度改变到360度，读出包络成分的电平变化(步骤S2)。特别地，控制电路144将可变相移器126的相位值从0度改变到360度，并然后储存由信号电平检测器143提供的每个信号电平。然后控制电路144确定包络成分的信号电平是不是已经变化了等于或大于先前预定值的一个数值(步骤3)。特别地，控制电路144先查阅在步骤2储存的信号电平，以计算这些信号电平的最大值和最小值间的差异。如果计算值等于或大于预定值，就确定包络成分的信号电平已经变化了一个等于或大于预定值的数值。另一方面，如果计算值小于预定值，就确定包络成分的信号电平并未变化了一个等于或大于预定值的数值。下面进一步描述应当将该预定值设置成哪个数值。下面将详细描述用上面的步骤S2和S3的处理过程，可以确定注入电平是否具有一个合适的数值。
图10是示例图，示出图8描述的功率放大电路117上产生的包络成分的电平和注入到功率放大电路117的包络信号的相位(注入相位)之间的关系。图11是示例图，示出在功率放大电路117上产生的IM3成分的电平和注入到功率放大电路117的信号的注入相位之间的关系。在上述步骤S2中，在图10所示特性曲线中读出包络成分电平的最小值和最大值。然后在上述步骤S3，确定包络成分电平的变化宽度。即，最大值和最小值之间差异是否等于或大于预定值。这里，通过检测图10所示的包络成分的变化宽度，能够计算图11所示的IM3成分的变化宽度。同样，图10和11所示的特性曲线依据包络信号的注入电平而变化。即，当包络信号的注入电平增加时，在包格成分电平和IM3成分电平的变化宽度也增加。另一方面，当包络信号的注入电平减小时，这些变化宽度也减小。
这里，在图11所示的特性曲线中，当IM3成分电平的变化宽度变窄时，表示IM3L成分(频率f3)的特性的一条曲线和表示IM3U成分(频率f4)特性的一条曲线没有一个交叉点，如图12所示。在图12的情况中，不管怎样改变注入相位，IM3L成分和IM3U成分的电平不会变得相等。即，当IM3成分电平的变化宽度变窄时，控制电路144应当确定IM3成分电平的变化宽度太窄，即，注入电平太低。如上所述的，从包络成分电平的变化宽度能够获得IM3成分电平的变化宽度。因此，依据包络成分电平的变化宽度，控制电路144确定注入电平是不是太低。这样，当包络成分电平的变化宽度等于或小于预定值时，控制电路144确定该注入电平太低。这里，设置预定值，以使IM3L成分的特性和IM3U成分的特性具有一个交叉点。同样，例如依据实验，预先计算该预定值。
返回到图9，如果在步骤S3中确定包络成分的信号电平并没有变化小于预定值的一个数值，控制电路增加注入电平(步骤S4)。特别地，控制电路144控制可变衰减器125，以使注入电平增加例如1dB。在步骤S4后，控制电路144执行步骤S2的处理过程，重复步骤S2到步骤S4的一串处理，直到确定该注入电平具有一个合适的数值。
如果在步骤S3中确定包络成分的信号电平已经变化了一个等于或大于预定值的数值，控制电路144将一个数值确定为包络信号的注入相位的数值(步骤S5)。这里，在图10和11中，当包络成分电平最小时，注入相位的数值θ等于当IM3L成分和IM3U成分的电平互相相等时的注入相位的数值。这是因为提供给功率放大电路117的信号的包络成分引起在功率放大电路117上产生的IM3L成分和IM3U成分之间的电平差异。因此，当包络成分电平最小时，控制电路144将该值(图10中的θ)确定为注入相位的数值，因此，使IM3L成分和IM3U成分的电平互相相等。
在确定注入相位后，控制电路144确定包络信号的注入电平(步骤S6)。特别地，控制电路144使用可变衰减器125仅改变注入电平，并然后检测由信号电平检测器143提供的信号电平。然后，控制电路144将检测的信号电平最小时的一个数值确定为注入电平。最后，控制电路144微调注入相位和注入电平(步骤S7)，并然后结束该处理过程。微调的一个原因是在步骤S6作出的注入电平的变化或许可能改变注入相位的合适数值。这样，在步骤S5和S6确定的数值附近内分别调整注入相位和注入电平，由此更精确地计算该合适的数值。用步骤S1到步骤S7的这些处理过程，控制电路144确定可变衰减器125衰减量和可变相移器126相位量的初始值。
在确定初始值后，控制电路144依据从功率放大电路117输出的功率变化，控制可变衰减器125和可变相移器126。特别地，当检测到从功率放大电路117输出的功率变化时，控制电路144首先改变注入电平，即，可变衰减器125的衰减量。因为由信号电平检测器143检测的信号电平按照功率放大电路117输出的功率变化而变化，控制电路144将一个数值确定为注入电平的数值，以使信号电平最小。然后，控制电路144改变注入相位，即，可变相移器126的相位量，以将一个数值确定为注入相位的数值，以使由信号电平检测器143检测的信号电平最小。
如上所述，在本实施例中，依据从功率放大电路117输出的信号，调整注入到功率放大电路117输出端的包络信号的幅度和相位。用这种方法，在按照本实施例的功率放大器中，能够按实时基线控制注入到功率放大电路117的输出端的包络信号。同样，按照本实施例的功率放大器不需要一张表格，用于按照输入电平控制可变衰减器125和可变相移器126。从而能够增加控制速度，并不需要昂贵的存储器或大规模存储电路。
在上述第二个实施例中，通过下列的在图9的流程图中所示的处理过程确定注入电平和注入相位的初始值。替代地，在其他实施例中，通过使用预先建立的一张表格，能够确定这些初始值。特别地，预先为每个输入电平测量在功率放大电路117上产生的包络成分。依据测量结果，建立能表明输入电平、可变衰减器125的衰减量及可变相移器126的相位量之间的对应关系的一张表格。该建立的表格储存在控制电路144内，用于确定初始值。
(第三个实施例)下面描述本发明第三个实施例。图13是按照本发明第三个实施例的功率放大器框图。如上所述，在图13中，对与第一个实施例相同的元件采用图1中相同的参考数字。同样，这些相同元件的工作原理与第一实施例的工作原理相同。因此，下面仅描述与第一实施例不同的地方。
第三个实施例与第一个实施例不同之处在于从一个基带信号中产生包络信号。即，在第一个实施例中，依据经输入端101提供的高频信号，由包络检测器119产生包络信号。另一方面，在第三个实施例中，从基带信号中直接产生原始信号的包络成分。
基带信号产生单元151产生并输出I信号和Q信号(总称为IQ信号)，这些信号形成一个基带信号。输出的IQ信号分成两个信号，一个提供给调制单元152，而另一个提供给包络产生电路153。提供给调制单元152的IQ信号用于正交调制以产生一个调制信号。在本实施例中，调制单元152具有一个输出端，该输出端相应于第一个和第二个实施例中的定向耦合器103输出端中的一个输出端。因此，在本实施例中，这个调制信号是正交信号，并由功率放大电路117进行放大。另一方面，提供给包络产生电路153的IQ信号变换成表示原始信号的包络成分的一个包络信号，该包络信号是从调制单元152输出的信号。在本实施例中，包络产生电路153具有一个输出端，该输出端相应于第一个和第二个实施例的包络检测器119的输出端。在调制单元152的输出和包络产生电路153的输出之后的操作与第一个实施例的操作相同。
如上所述，在本实施例中，在调制变成调制信号(原始信号)之前，从基带信号中产生包络信号。在这种情况中，与从原始信号中产生包络信号的情况相比，能够精确地产生相对于任何输入电平的包络信号。从而，能够增加电路的动态范围。
在本实施例中，如同第一实施例，通过使用从输入信号中产生的包络信号，控制可变衰减器125和可变相移器126。在其他实施例中，如同第二个实施例，通过使用从定向耦合器118输出的信号包络成分，能够控制可变衰减器125和可变相移器126。在这种情况，能够达到类似于第二个实施例的效应。
(第四实施例)下面描述本发明第四个实施例。图14是按照本发明第四实施例的功率放大器框图。如上所述，在图4中，对与第一个或第三个实施例相同的元件采用图1或图13中相同的参考数字。同样，这些相同元件的工作原理与第一个或第三个实施例相同。因此，下面仅描述与第一个或第三个实施例的不同之处。
第四个实施例与第一个到第三实施例不同之处在于在基带信号域内实行压制失真的处理过程。即，在第一个到第三个实施例中，通过使用失真信号产生电路112产生失真信号，并然后将该失真信号注入到提供给功率放大电路117的信号内，从而，压制高频信号域内的失真。另一方面，在本实施例中，通过调制来自定向耦合器118输出产生一个IQ信号，然后将该IQ信号注入到基带信号校正电路161，从而压制基带信号域内的失真。注意，通过使用包络信号压制功率放大电路117上产生的IM3成分中，由包络成分引起的成分，如同第一到第三实施例。
在按照本实施例的功率放大器中，从基带信号产生单元151输出的IQ信号分成两个信号，一个提供给基带信号校正电路161，而另一个提供给包络产生电路153。提供给包络产生电路153的IQ信号变换成一个包络信号，该包络信号表示调制单元152输出信号的包络成分。此后的工作原理与第一实施例相同。
另一方面，对提供给基带信号校正电路161的IQ信号进行校正，以使当由调制单元152使用该IQ信号进行调制时，能引起失真，产生原始信号。即，基带信号校正电路161校正所接收的IQ信号，以使失真信号包含在原始信号内，该失真信号用于消除在功率放大电路117进行放大时产生的失真成分。在下文中，由基带信号校正电路161校正的IQ信号称作为失真IQ信号。调制单元152用失真IQ信号进行正交调制，然后输出调制信号，即原始信号。图15是示例图，示出在图14所述的调制单元152内的输入/输出关系。如图15所述的，当失真的IQ信号提供给调制单元152时，原始信号输出的频谱包括IM3成分(f3和f4)。这里，IM3L成分和IM3U成分的电平始终互相相等。同样，由调制单元152产生失真成分，以使与功率放大电路117放大一个信号时产生的失真成分的幅度相等，而相位相反，所述的一个信号不包括由调制单元152产生的失真成分。这样，从调制单元152输出的信号类似于从第一个实施例功率合成器116输出的信号。即，从调制单元152输出的信号是通过将从基带信号获得的原始信号和第一个实施例中的失真信号结合在一起获得的一个信号。该基带信号是由基带信号产生单元151产生的。基带信号校正电路161变换IQ信号，以使能通过将上述的原始信号和由调制单元152产生的失真信号结合在一起，获得该信号。
由功率放大电路117对在调制单元152上经调制获得的原始信号进行调制。用包络信号注入到来自功率放大电路117的输出信号。用这种方法，压制包含在输出信号内的IM3成分中的电平差异。由定向耦合器118提取注入有包络信号的输出信号的一部分，然后提供给解调单元162。解调单元162将来自功率放大单元117的输出解调成一个IQ信号。基带信号校正电路161将经解调获得的IQ信号与由基带信号产生单元151提供的IQ信号进行比较，并且如果需要，依据比较的结果，将该IQ信号变成输出信号。
如上所述，能够在基带域内压制在功率放大电路117产生的IM3成分中的，不是由包络成分引起的成分。在这种情况，从调制单元152输出的信号的IM3L成分和IM3U成分的电平总是互相相等。因此，不像第一个到第三个实施例，失真产生装置108不需要注入包络信号。在第四个实施例中，能够达到类似于第一个实施例的效应。
在本实施例中，如同第一个实施例，通过使用从输入信号中产生的包络信号控制可变衰减器125和可变相移器126。在其他实施例中，如同第二个实施例，通过使用从定向耦合器118输出的信号的包络成分能够控制可变衰减器125和可变相移器126。在这种情况，能够达到类似于第二实施例的效应。
如前面所述的，按照第一个到第四个实施例，将包络信号注入到功率放大电路117，从而压制由包含在原始信号内的包络成分引起的IM3成分。因此，可以消除包含在IM3成分内的IM3L成分和IM3U成分之间的电平差异，该IM3成分是在功率放大电路117上产生的。这样，随着上述电平差异的消除，通过使用失真信号补偿失真。因此，能够在IM3L和IM3U成分上产生较高的失真压制效应。
此外，在第一个到第三个实施例中，将包络信号注入到失真产生装置108，从而，使包含在失真信号内IM3L和IM3U成分的电平互相相等。用这种方法，能够消除包含在从失真产生装置108输出的信号内的IM3L和IM3U成分之间的电平差异。因此，失真信号产生电路112能够产生一个在IM3L和IM3U成分之间几乎没有电平差异的失真信号，从而消除失真信号的IM3成分的非对称特性。如上所述，在第一个到第四个实施例中，将包络信号注入到功率放大电路117，从而压制由包含在原始信号内的包络成分引起的IM3成分。因此，可以认为，通过注入失真信号压制的IM3成分在IM3L和IM3U成分之间几乎没有电平差异。这样，通过使失真信号的IM3L成分和IM3U成分的电平互相相等，能够达到较高的失真压制效应。
又进一步，在第一个到第三个实施例中，将包络信号注入到失真产生装置108和功率放大电路117内。替代地，当IM3L成分和IM3U成分之间的电平差异小时，可以只将包络信号注入到功率放大电路117内。
又进一步，可以仅将包络信号注入到失真产生装置108，如图5所述的，通过控制注入电平和注入相位，可以自由地调整包含在从失真产生装置108输出的信号内的IM3L成分和IM3U成分之间的电平差异。因此，用包络信号注入，包含在失真信号内的频率成分的非对称特性能够与失真成分的非对称特性相一致，该频率成分相应于在功率放大电路117上产生的失真成分。即，能够调整来自失真产生装置108的输出信号，以使能具有与功率放大电路117上产生的IM3L成分和IM3U成分之间的电平差异相等的一个电平差异。特别地，失真产生装置108产生一个信号，该信号含有的成分与功率放大电路117上产生的IM3U和IM3L成分的幅度相等，而相位相反。用这种方法，能够压制功率放大电路117上产生的IM3U和IM3L成分。在第一个到第三个实施例中，为了消除失真产生装置108输出信号的IM3成分的非对称特性，可将包络信号注入到失真产生装置108。替代地，如上所述，包络信号可参注入到失真产生装置108，以使失真产生装置108输出信号的IM3成分的非对称特性与来自功率放大电路117的信号的IM成分的非对称特性相一致。
又进一步，在上述第一个到第四个实施例中，将包络信号注入到失真产生装置108和功率放大电路117每个的输出端。替代地，在这些实施例中，注入到功率放大电路117的输出端的包络信号可以注入到信号应用途径上的任何点，该途径是从原始信号的输入端到由功率放大电路117放大信号的输出端，直到功率放大器的外边。作为例子，在其他实施例中，能够将包络信号注入到功率放大电路117的输入端或注入到输入或输出边的电源端上。注意，功率分配器104和延迟单元105必须放置在注入点之前，而定向耦合器118必须放置在注入点之后。此外，在本实施例中，注入到失真产生装置108输出端的包络信号可以注入到一条用于失真信号产生的途径上的任何一点，该途径从原始信号的输入端到由失真产生装置108产生的信号的注入端，到功率放大电路117。作为例子，在其他实施例中，能够将包络信号注入到失真产生装置108的输入端或注入到在输入或输出边的电源端。注意，功率分配器106必须放置在注入点之前，而定向耦合器115必须放置在注入点之后。用这种方法，也能够达到类似于本实施例的效应。注意，将包络信号注入到失直产生装置108的端点不需与将包络信号注入到功率放大电路117的端点相同。
又进一步，在上述第一个到第三个实施例中，仅给信号电平检测器129提供来自定向耦合器115的输出信号。替代地，在其他实施例中，能给信号电平检测器129提供来自定向耦合器118的输出信号以及来自定向合器115的输出信号。用这种方法，能够达到类似于上述第一个到第三个实施例的效应。
又进一步，在上述第一个到第三个实施例中，信号电平检测器127检测整个信号的电平。同样，控制电路128使用预先建立的表格，确定可变衰减器113的衰减量和可变相移器114的相位量。替代地，在其他实施例中，信号电平检测器127可以检测该信号的IM3成分的电平，而控制电路128可以控制可变衰减器113和可变相移器114，以使IM3成分的电平尽可能地变得最小。作为例子，控制电路128增加可变衰减器113的衰减量。如果由信号电平检测器127检测的IM3成分的电平增加了，那么减小该衰减量。相反地，如果由信号电平检测器127检测的IM3成分减小了，那么增加衰减量。通过重复该处理过程，控制电路128能够控制可变衰减器113，以使IM3成分的电平尽可能地变得最小。控制电路130也可以使用这种控制方案。
又进一步，在上述第一个到第四个实施例中，由FET实行失真产生装置108和功率放大电路117。替代地，这两种部件中的每一种可以由双极型晶体管实行。此外，也可用二极管实行失真产生装置108。用这种方法，也可以达到类似于上述实施例的效应。又进一步，在上述实施例中，延迟单元105和107的每一个可由同轴电缆，例如由半刚性电缆实行。替代地，这些单元每一个可以由另外的传送线(例如微带线)或由延迟滤波器实行。同样，延迟单元105和107不限制于带有固定传播延迟时间的延迟单元(如用在上述实施例中所用的)。替代地，延迟单元105和107每一个可以由一种延迟单元(例如可变延迟滤波器)来实行。该延迟滤波器能够改变延迟时间。
虽然已经详细描述了本发明，上述描述的各个方面是示范性而非限制性的。应当明白，可以作出许多其他的修改和变动，而并不背离本发明范畴。
权利要求
1.一种功率放大器，其特征在于，所述放大器放大含有多个不同频率信号的原始信号，所述功率放大器包括信号输入部分，用于输入所述原始信号；放大部分，用于放大从所述信号输入部分输入的所述原始信号；信号输出部分，用于将由所述放大部分放大的所述信号输出到所述功率放大器的外部；包络信号产生部分，用于产生一种包络信号，所述包络信号含有与包含在所述原始信号内的包络成分相同的成分；失真信号产生部分，用于依据所述原始信号产生一个失真信号，所述失真信号用于消除所述放大部分放大所述原始信号期间产生的失真成分；第一个包络信号注入部分，用于将所述包络信号注入到从所述信号输入部分到所述信号输出部分之间的一条信号放大途径内，以使能消除所述失真成分的非对称特性；及失真信号注入部分，用于将所述失真信号注入到所述信号放大途径，以使能压制所述失真成分。
2.按照权利要求1的所述功率放大器，其特征在于，还包括包络信号检测部分，用于检测所述包络信号的电平；及第一个包络信号调整部分，用于依据由所述包络信号检测部分检测的所述包络信号电平，调整有待注入到所述信号放大途径的所述包络信号的幅度和相位。
3.按照权利要求2的所述功率放大器，其特征在于，包括所述第一个包络信号调整部分预先储存的一张表格，并通过使用该表格，调整所述包络信号的所述幅度和相位，所述表格表明了当包含在所述失真成分内的低频成分和高频成分之间的电平差异为最小时，由所述包络信号检测部分检测的所述包络信号的可能电平和所述包格信号的幅度及相位之间的对应关系。
4.按照权利要求1的所述功率放大器，其特征在于，还包括第二个包络信号注入部分，用于将所述包络信号注入到从所述信号输入部分到所述失真信号注入部分之间的一条失真信号产生途径，以使能消除包含在所述失真信号内的频率成分的非对称特性，所述频率成分相应于所述失真成分。
5.按照权利要求4的所述功率放大器，其特征在于，还包括包络信号检测部分，用于检测所述包络信号的电平；及第二个包络信号调整部分，用于依据由所述包络信号检测部分检测的所述包络信号电平，调整将要注入到所述失真信号产生途径的所述包络信号的幅度和相位。
6.按照权利要求5的所述功率放大器，其特征在于，包括所述第二个包络信号调整部分预先储存一张表格，并通过使用该表格调整所述包络信号的所述幅度和所述相位，所述表格表明了当包含在所述失真信号内的低频成分和高频成分之间的电平差异为最小时，由所述包络信号检测部分检测的所述包络信号的可能电平，和所述包络信号的幅度及相位之间的对应关系。
7.按照权利要求1的所述功率放大器，其特征在于，又包括包络成分检测部分，用于在注入所述包络信号和所述失真信号后，检测包含在来自所述放大部分的一个输出信号内的包络成分的电平；及第三个包络信号调整部分，依据包含在由所述包络成分检测部分检测的所述输出信号内的所述包络成分电平，调整有待注入到所述信号放大途径的所述包络信号的幅度和相位，以使所述包络成分的电平最小。
8.按照权利要求7的所述功率放大器，其特征在于，所述第三个包络信号调整部分包括电平确定部分，用于当所述包络信号的所述幅度固定且所述包络信号的所述相位变化0度到360度时，确定所述包络成分电平的变化宽度是否不小于某一预定值；相位确定部分，用于将所述电平确定部分确定所述变化宽度不小于所述预定值时的一个数值，确定为所述包络信号的所述相位的一个数值，以使所述包络成分电平最小；及电平检测部分，用于将一个数值确定为所述包络信号的所述幅度的一个数值，在所述相位确定部分确定的所述相位上，使所述包络成分的电平最小。
9.按照权利要求1的所述功率放大器，其特征在于，还包括输出信号检测部分，在注入所述包络信号和所述失真信号后，用于检测来自所述放大部分的输出信号电平；及失真信号调整部分，用于依据由所述输出信号检测部分检测的所述输出信号电平，调整所述失真信号，以使包含在所述输出信号内的失真成分最小。
10.按照权利要求1的所述功率放大器，其特征在于，所述包络信号产生部分从所述原始信号中产生所述包络信号。
11.按照权利要求1的所述功率放大器，其特征在于，还包括调制部分，通过使用基带信号产生调制信号，其中所述信号输入部分输入所述调制信号，作为所述原始信号，及所述包络信号产生部分从所述基带信号中产生所述包络信号。
12.一种功率放大器，其特征在于，所述功率放大器放大具有指定频带、并用一个基带信号进行调制获得的一个原始信号，所述功率放大器包括基带信号校正部分，用于校正所述基带信号，以使用于消除放大期间产生的失真成分的一个失真信号包含在所述原始信号内；调制部分，通过使用由所述基带信号校正部分校正的所述基带信号，产生所述原始信号；信号输入部分，用于输入由所述调制部分产生的所述原始信号；放大部分，放大从所述信号输入部分输入的所述原始信号；信号输出部分，用于将由所述放大部分放大的所述信号输出到所述功率放大器的外部；包络信号产生部分，用于依据所述基带信号，产生一个包络信号，所述包络信号含有与包含在所述原始信号内的包络成分相同的成分；及包络信号注入部分，用于将所述包络信号注入到从所述信号输入部分到所述信号输出部分之间的一条信号放大途径内，以使能消除所述失真成分的非对称特性。
13.按照权利要求12的所述功率放大器，其特征在于，又包括包络信号检测部分，用于检测所述包络信号电平；及第一个包络信号调整部分，用于依据由所述包络信号检测部分检测的所述包络信号电平，调整有待注入到所述信号放大途径的所述包络信号的幅度和相位。
14.按照权利要求13的所述功率放大器，其特征在于，包括所述第一个包络信号调整部分预先储存一张表格，并通过使用该表格调整所述包络信号的所述幅度和所述相位，所述表格表明当包含在所述失真成分内的低频成分和高频成分之间的电平差异最小时，由所述包络信号检测部分检测的所述包络信号的可能电平，和所述包络信号的幅度及相位之间对应关系。
15.一种功率放大器，其特征在于，所述功率放大器放大含有多个不同频率信号的一个原始信号，所述功率放大器包括信号输入部分，用于输入所述原始信号；放大部分，用于放大从所述信号输入部分输入的所述原始信号；信号输出部分，用于将由所述放大部分放大的所述信号输出到所述功率放大器的外部；包络信号产生部分，用于产生一个包络信号，所述包络信号含有与包含在所述原始信号内的包络成分相同的成分；失真信号产生部分，用于依据所述原始信号，产生一个失真信号，所述失真信号用于消除在由所述放大部分放大所述原始信号期间产生的失真成分；失真信号注入部分，用于将所述失真信号注入到从所述信号输入部分到所述信号输出部分之间的一条信号放大途径内，以使能压制所述失真成分；及包络信号注入部分，用于将所述包络信号注入到从所述信号输入部分到所述失真信号注入部分之间的一条失真信号产生途径内，以使包含在所述失真信号内的频率成分的非对称特性与所述失真成分的非对称特性相一致，所述频率成分相应于所述失真成分。
16.按照权利要求15的所述功率放大器，其特征在于，又包括包络信号检测部分，用于检测所述包络信号电平；及第二个包络信号调整部分，用于依据由所述包络信号检测部分检测的所述包络信号电平，调整有待注入到所述失真信号产生途径内的所述包络信号的幅度和相位。
17.按照权利要求16的所述功率放大器，其特征在于，包括所述第二个包络信号调整部分预先储存一张表格，并通过使用该表格调整所述包络信号的所述幅度和所述相位，所述表格表明当包含在所述失真信号内的低频成分和高频成分之间的电平差异最小时，由所述包络信号检测部分检测的所述包络信号的可能电平，和所述包络信号的幅度及相位之间的对应关系。
18.按照权利要求15的所述功率放大器，其特征在于，又包括输出信号检测部分，在注入所述包络信号和所述失真信号后，用于检测来自所述放大部分的输出信号电平；及失真信号调整部分，用于依据由所述输出信号检测部分检测的所述输出信号电平，调整所述失真信号，以使包含在所述输出信号内的失真成分最小。
19.按照权利要求15的所述功率放大器，其特征在于，所述包络信号产生部分从所述原始信号中产生所述包络信号。
20.按照权利要求15的所述功率放大器，其特征在于，又包括调制部分，通过使用一个基带信号产生一个调制信号，其中所述信号输入部分输入所述调制信号，作为所述原始信号，及所述包络信号产生部分从所述基带信号中产生所述包络信号。
21.一种放大含有多个不同频率信号的一个原始信号的方法，其特征在于，所述方法包括步骤放大所述原始信号；产生一个包络信号，所述包络信号含有与包含在所述原始信号内的包络成分相同的成分；依据所述原始信号，产生一个失真信号，所述失真信号用于消除放大所述原始信号时产生的失真成分；将所述包络信号注入到从输入所述原始信号的一个输入端到在所述信号放大步骤中放大的一个信号输出到外部的一个输出端之间的一条信号放大途径上，以使能消除所述失真成分的非对称特性；及将所述失真信号注入到所述信号放大途径内，以使能压制所述失真成分。
22.一种放大含有指定频带，并用一个基带信号经调制获得的一个原始信号的方法，其特征在于，所述方法包括步骤校正所述基带信号，以使用于消除放大期间产生的失真成分的一个失真信号包含在所述原始信号内；通过使用在所述基带信号校正步骤校正的所述基带信号，经过调制产生所述原始信号；放大在所述原始信号产生步骤产生的所述原始信号；依据所述基带信号，产生一个包络信号，所述包络信号含有与包含在所述原始信号内的包络成分相同的成分；及将所述包络信号注入到从输入所述原始信号的一个输入端到将由所述放大步骤放大的所述信号输出到外部的一个输出端之间的一条信号放大途径内，以使能消除所述失真成分的非对称特性。
23.一种放大含有多个不同频率信号的一个原始信号的方法，其特征在于，所述方法包括步骤放大所述原始信号；依据所述原始信号，产生一个包络信号，所述包络信号含有与包含在所述原始信号内的包络成分相同的成分；及依据所述原始信号，产生一个失真信号，所述失真信号用于消除放大所述原始信号期间产生的失真成分；将所述失真信号注入到从输入所述原始信号的一个输入端到将所述信号放大步骤上放大的所述信号输出到外边的一个输出端之间的一条信号放大途径上，以使能压制所述失真成分；及将所述包络信号注入到从输入所述原始信号的一个输入端到注入所述失真信号的一个接线端之间的一条失真信号产生途径上，以使包含在所述失真信号内的频率成分的非对称特性与所述失真成分的非对称特性相一致，所述频率成分相应于所述失真成分。
全文摘要
一种功率放大器，该功率放大器能够通过预失真补偿失真，并且即使在功率放大器上产生的IM3L成分和IM3U成分具有较大的电平差异，也能达到较大的失真压制效应。功率放大电路117放大一个原始信号。包络检测器119产生一个包络信号，该包络信号含有与包含在所述原始信号内的包络成分相同的成分。依据所述原始信号，失真信号产生电路112产生一个失真信号，用于消除所述功率放大电路117放大所述原始信号期间产生的失真成分。在功率合成器116中，将所述包络信号注入到所述原始信号，从而消除所述失真成分的所述非对称特性。在所述功率放大电路117中，将所述失真信号注入到所述原始信号，从而压制所述失真成分。
文档编号H03F1/32GK1462153SQ0313856
公开日2003年12月17日 申请日期2003年5月29日 优先权日2002年5月29日
发明者松吉俊满, 石田薰, 藤原诚司 申请人:松下电器产业株式会社