带笛卡儿反馈环路的多赫迪功率放大器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及移动通信3G/4G功率放大器【技术领域】，采用了DohertyPA多赫迪功率放大器和CartesianLoop笛卡儿反馈环路相结合的设计方法，结合了多赫迪功率放大器和CartesianLoop笛卡儿反馈环路各自优点。当输入信号为峰均比较高的3G/4G等信号时，DohertyPA多赫迪功率放大器，可以极大地提高系统效率，而由DohertyPA的非线性失真带来的EVM，ACPR等问题则被CartesianLoop笛卡儿反馈环路所纠正，从而在系统线性度和功率效率两方面超过现有系统。
【专利说明】带笛卡儿反馈环路的多赫迪功率放大器
【技术领域】
[0001]本发明涉及移动通信3G/4G基站功率放大器【技术领域】，具体指采用了 Doherty PA多赫迪功率放大器和Cartesian Loop笛卡儿反馈环路相结合的设计方法,结合了多赫迪功率放大器和Cartesian Loop笛卡儿反馈环路各自优点，从而在系统线性度和功率效率两方面超过现有系统。
【背景技术】
[0002]功率放大器是移动通讯系统的核心部件之一。为了追求更高的数据速率和频谱效率，3G/4G通讯系统普遍采用线性调制方式，要求发射机功率放大器工作于线性状态，从而使线性化技术和效率增强技术成为功放(PA)设计的关键所在。
[0003]线性化原理:因为晶体管本身的非线性特性，未经过线性化处理的功放PA(PowerAmplifier)的输入输出特性是非线性的，虽然输入的信号频谱较为纯净，但是功放输出端产生了大量的非线性产物，射频线性化技术的实质就是通过各种方式对这种非线性化特性进行补偿和校正。
[0004]目前，在功放的各种线性化技术中，最主要的线性化技术是输出功率回退法(Output Power Back Off)、前馈法(Feed Forward)、预失真法(Pre-Distortion)和包括笛卡儿环路(Cartesian Loop)和极坐标环路(Polar Loop)两种变种的基带反馈技术。而效率增强技术即基于提高线性功放效率的技术主要有=Dorherty技术、包络跟踪(Enveloptracking)、包络消除再生技术(Envelop Elimination and Reconstruction)和自适应偏置技术(Adaptive Biasing)等。
[0005]前馈技术FF (FeedForward)和数字预失真 DP (DigitalPre-Distortion)目前较为成熟，已经广泛用于3G/4G基站发射机中，但是因为功耗较大，成本较高，功放效率提高有限，难以用于手机等移动端设备中。
[0006]功放的高效率技术:业界正在研究中的功放高效率技术有许多种，如=Dorherty多赫迪技术、包络跟踪、包络消除再生技术和自适应偏置技术。目前已经可以实用的是Doherty多赫迪技术。其基本原理是:将输入信号的平均部分和峰值部分分开放大，然后合成，从而获得闻效率。
【发明内容】
[0007]本发明涉及移动通信3G/4G功率放大器【技术领域】，采用了 Doherty PA多赫迪功率放大器和Cartesian Loop笛卡儿反馈环路相结合的设计方法,结合了多赫迪功率放大器和Cartesian Loop笛卡儿反馈环路各自优点。当输入信号为峰均比较高的3G/4G等信号时，Doherty PA多赫迪功率放大器,可以极大地提高系统效率,而由Doherty PA的非线性失真带来的EVM, ACPR等问题则被Cartesian Loop笛卡儿反馈环路所纠正,从而在系统线性度和功率效率两方面超过现有系统。
[0008]Doherty多赫迪放大器包括两个部分，一个载波放大器C(Carrier), 一个峰值放大器P(Peak)。载波放大器可以工作在接近饱和的状态，从而获得较高效率，大部分信号通过该放大器放大；峰值放大器只在峰值到来的时候才工作，大部分时间不消耗功率。它们的合成输入输出特性的线性区比单个放大器的线性区有较大扩展。
[0009]图1是一个典型的Doherty多赫迪放大器电路，在输入端I和输出端2之间，除了主放大器(也称载波放大器)3外,还有峰值放大器8。输入信号被功分器13分成两部分，一部分之间进入主放大器3，另一部分经移相器14进入峰值放大器14。在多数情况下，峰值放大器8不工作，主放大器3的输出经过1/4波长移相网络15和功率合成器16驱动天线负载。当输入信号超过某一阈值后，峰值放大器8开始工作，同时主放大器3也因为负载变化而输出更高的功率，两者功率经功率合成器16合成后驱动天线负载。
[0010]Doherty多赫迪放大器不仅拓展了功率放大器的线性区间，而且使得主放大器在更多时候工作在接近饱和的状态，极大地提高了功放的效率。如图2 A所示。但是，由于等效负载阻抗随输入信号强度变化，且C类工作的峰值放大器8本身具有较强的非线性，多赫迪放大器在峰值放大器开启之后的线性经常较差，如图2B中的虚线所示。其非线性可能表现为增益偏高，也可能表现为增益偏低。因此需要进行线性化纠正信号失真。
[0011]图3是一个典型的笛卡儿反馈环路发射机。122框笛卡儿反馈环路中的上变频器114和功放118组成前向路径。124框中的下变频器为反向路径。运算放大器110和112将输入信号和反馈信号在基带反相叠加后驱动前向路径构成完整反馈环路。工作时，定向耦合器126将一部分输出功率馈送到反向回路的下变频器128中，解调后产生基带反馈信号，在和基带输入信号IQ叠加后产生基带误差信号。这一基带误差信号中已经包含了可以抵销前向路径的失真的信号。经上变频器114调制到载波上之后，由功率放大器118放大，得到正比于基带输入功率(I2+Q2)的输出功率P。.[0012]图4所示为本发明的发射机架构，和图2相比，不同之处在于PA (118)被230框中的多赫迪PA取代。这样，当输入信号低于多赫迪PA中的峰值放大器开启阈值时，仅主放大器工作，系统功率效率较高，当输入信号高于此阈值时，峰值放大器也开始工作，拓展了系统的饱和功率。可以极大地提高系统效率。而由多赫迪PA的非线性失真，则由反馈回路224反馈至基带，与输入信号IQ叠加，产生可以抵销多赫迪PA非线性的误差信号，保证了系统总输出信号维持与输入信号的线性关系。纠正由非线性带来的EVM，ACPR等问题，如图5所示。多赫迪PA的输入信号Pin包含了用于纠正多赫迪PA非线性的误差信号。当多赫迪PA在大功率时增益下降时，Pin就表现为增益提高，如图中实线所示；当多赫迪PA在大功率时增益上升时，Pin就表现为增益降低,如图中虚线所示。从而使得Pout相对输入信号保持线性。从而在系统线性度和功率效率两方面超过现有系统。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是(Prior Art) Doherty多赫迪放大器图；图2是多赫迪功率放大器的输入输出关系图；图3是(Prior Art) Cartesian Loop框笛卡儿反馈环路发射机；图4是带Cartesian loop笛卡儿反馈环路的Doherty PA多赫迪放大器；图5是带笛卡儿反馈环路的多赫迪放大器输入输出特性。
【具体实施方式】[0014]为了解决上述技术问题，本发明主要涉及采用了 Doherty PA多赫迪功率放大器和Cartesian Loop笛卡儿反馈环路相结合的设计方法，结合了多赫迪功率放大器和Cartesian Loop笛卡儿反馈环路各自优点。当输入信号为峰均比较高的3G/4G等信号时，Doherty PA多赫迪功率放大器,可以极大地提高系统效率,而由Doherty PA的非线性失真带来的EVM, ACPR等问题则被Cartesian Loop笛卡儿反馈环路所纠正,从而在系统线性度和功率效率两方面超过现有系统。
[0015]图3所示为本发明的发射机架构，和图2相比，不同之处在于PA (118)被230框中的Doherty PA取代。这样，当输入信号为峰均比较高的3G/4G等信号时，Doherty PA可以极大地提高系统效率，而由Doherty PA的非线性失真带来的EVM，ACPR等问题则被Cartesian Loop所纠正,从而在系统线性度和功率效率两方面超过现有系统。
[0016]在上述方案中，采用230框中的Doherty PA取代PA (118)是这个发明的重点。
[0017]综上所述，本发明具有以下优点:
(I)、充分利用了和发挥了用了 Doherty PA多赫迪功率放大器和Cartesian Loop笛卡儿反馈环路各自的优点，在系统线性度和功率效率两方面超过现有系统。
[0018]本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.本发明所采用了 Doherty PA多赫迪功率放大器和Cartesian Loop笛卡儿反馈环路相结合的设计方法和实现方法。
【文档编号】H03F1/32GK103701413SQ201310409773
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年9月11日 优先权日:2013年9月11日
【发明者】许文, 吕全立 申请人:许文