专利名称：一种预失真器及采用该预失真器的td－scdma功放模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无线发射机领域中的功率放大器线性化设备，尤其涉及一种预失真器以及采用该预失真器的模拟预失真功率放大器。
背景技术：
目前第三代移动通信系统在国内日渐兴起，数字电视和Wimax接入也正在成为热点应用领域。这些领域都存在无线发射机的线性化问题，其中最主要的是功率放大器的线性化。目前的线性化技术有前馈(FF)，数字预失真(DPD)和模拟预失真(APD)三种。前馈技术相对比较成熟，是目前的主流技术；数字预失真技术难度较大，目前只有极少数厂家掌握；这两种技术相对比较复杂，频谱再生分量的对消效果好，实现成本高。模拟预失真技术是一种相对简单的技术，可以用在低成本的方案中。正因为不能用复杂的方法实现，再加上预失真方案本身的难度，所以在实际使用中我们经常能看到没有抵消效果的情况出现。单就技术实现而言，它甚至超过了数字预失真的难度。在某些场合，比如TD-SCDMA的功放模块中，由于成本和体积的限制，我们又不得不用模拟预失真技术。
图1示出了模拟预失真技术的原理。请参见图1，预失真的原理是在主功放通道前放置一个预失真器11来补偿由于功放压缩引起的AM/AM和AM/PM效应，使最终的输出线性化。当然，复杂的预失真方案还考虑了记忆效应的解决方法。
现有的模拟预失真用二极管作为非线性产生器，这种方法存在两个问题。其一是二极管产生的非线性与功放的非线性不匹配；其二是二极管的非线性主要是三阶互调分量，从而不能达到宽的输出功率动态范围。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种预失真器及采用该预失真器的TD-SCDMA功放模块，它能达到非线性产生器有宽频互调分量，有宽的输出动态跟踪范围，宽的工作带宽和好的热跟踪主功放通路。
本发明的技术方案为一种预失真器，包括第一分配器、第一合路器、连接在所述第一分配器和第一合路器之间的第一支路上的第一延迟线、以及依次串联在所述第一分配器和第一合路器之间的第二支路上的环路以及第一衰减器，其中所述环路进一步包括第二分配器、第二合路器、依次串联在所述第二分配器和第二合路器之间的第一支路上的第一非线性放大器、第二衰减器、第一移相器、以及连接在所述第二分配器和第二合路器的第二支路。
上述的预失真器，其中，所述第二支路上设有串联而成的第三衰减器和第一线性放大器。
上述的预失真器，其中，所述第二支路上设有第二延迟线。
上述的预失真器，其中，在所述第一分配器的第二支路上，第二分配器的输入端之前还设有切换用的开关。
上述的预失真器，其中，所述第一衰减器之后设有第二移相器。
一种TD-SCDMA功放模块，所述功放模块包括依次串联的第一定向耦合器、第一驱动级、第四衰减器、预失真器、第二驱动级、第五衰减器、激励级、末级功放、环行器和第二定向耦合器，所述环行器还依次连有第一切换开关和一低噪放；所述功放模块进一步包括一控制电路，所述控制电路包括微处理控制器、数模转换电路和驱动电路，所述控制电路控制所述第一切换开关、所述第四衰减器、第五衰减器和预失真器，所述驱动电路连接所述激励级和末级功放，其中，所述预失真器包括第一分配器、第一合路器、连接在所述第一分配器和第一合路器之间的第一支路上的第一延迟线、以及依次串联在所述第一分配器和第一合路器之间的第二支路上的环路以及第一衰减器，其中所述环路进一步包括第二分配器、第二合路器、依次串联在所述第二分配器和第二合路器之间的第一支路上的第一非线性放大器、第二衰减器、第一移相器、以及连接在所述第二分配器和第二合路器的第二支路。
上述的TD-SCDMA功放模块，其中，所述激励级和末级功放之间设有隔离器或电阻网络。
上述的TD-SCDMA功放模块，其中，所述模拟预失真功率放大器还包括一位于输入端的第二切换开关，用于收发信号的切换，所述第二切换开关的开关端口分别连接所述第一定向耦合器和低噪放。
本发明对比现有技术有如下的有益效果本发明的预失真器中设有两个环路，第一环路用于产生非线性分量，抵消载频分量；第二环路用于产生完整的预失真信号，包括原有的载频分量和需要的非线性分量。该预失真器连同功率放大器通道可以获得较好的线性改善。该预失真器也适用于TD-SCDMA功放模块。本发明使得模拟预失真器有宽频互调分量、宽的输出动态跟踪范围、宽的工作带宽以及良好的热跟踪主功放通路。
图1是预失真原理的立方模型图。
图2是本发明模拟预失真器的较佳实施例的电路图。
图3是本发明TD-SCDMA功放模块的较佳实施例的电路图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
图2示出了本发明模拟预失真器一较佳实施例的电路。如图2所示，该预失真器包括第一分配器202、第一合路器219、连接在第一分配器202和第一合路器219之间的第一支路上的第一延迟线204、以及依次串联在第一分配器202和第一合路器219之间的第二支路上的开关205、环路230、第一衰减器217和第二移相器218。在环路230内，设有第二分配器207、第二合路器212、依次串联在第二分配器207和第二合路器212之间的第一支路上的第一非线性放大器209、第二衰减器210、第一移相器211，以及依次串联在第二分配器207和第二合路器212之间的第二支路上的第三衰减器213、第一线性放大器214和第二延迟线215。其中，电阻203、206、208、216、220均为50欧姆，电阻206用作吸收负载，其他的与3dB桥匹配使用。而分配器202、207均为3dB、90度分配器，合路器219、212均为3dB、90度合路器。
当信号输入到第一分配器202，该分配器202的作用是把输入的纯净信号分成上下两路，一路到第一延迟线204，另一路到开关205。该第一延迟线204作延迟用，其延迟量等于下面支路的延迟时间。该开关205用于切换有无预失真功能。当开关205切换到电阻206时就屏蔽了预失真电路。开关的设置具有两个作用一是在调试时可以比对预失真的效果；二是在信号较小时可以屏蔽预失真电路。信号经开关205到第二分配器207，该第二分配器207和第一分配器202一样，也起到分配作用，把纯净信号再分成两路，一路到第一非线性放大器209，另一路到第三衰减器213。一路上，第一非线性放大器209产生与功放通道一致的非线性分量，第二衰减器210和第一移相器211对第一非线性放大器209输出的非线性分量进行信号幅度和相位的调整，信号再到第二合路器212。另一路上，第一线性放大器214线性放大经第三衰减器213衰减后的信号，该信号通过第二延迟线215延迟后在第二合路器212与上面的非线性支路合路，从而抵消了载波信号，留下非线性分量送入第一衰减器217和第二移相器218作幅度和相位调整。它与经第一延迟线204后的纯净信号在第一合路器219上合路。合路后的信号是完整的预失真信号，它与随后的功放压缩信号互补，使得整个功放输出高线性的大功率信号。
整个预失真电路存在两个环，第一环路230用于产生非线性分量，抵消载频分量；第二环路240用于产生完整的预失真信号。应理解，第二移相器218、开关205及电阻206都可以省略。在第二分配器207的第二支路中，可以省略延迟线215或者省略第三衰减器213、第一线性放大器214。
图3示出了采用该预失真器的TD-SCDMA功放模块实施例的电路。如图3所示，该功放模块包括依次串联的第二切换开关301、第一定向耦合器302、第一驱动级304、第四衰减器305、预失真器306、第二驱动级307、第五衰减器308、激励级309、隔离器310、末级功放311、环行器312、第二定向耦合器313。环行器312上还另外连有第一切换开关315和低噪放317，该低噪放317同时与第二切换开关301连接。功放模块还包括一控制电路318，控制电路318主要由微处理控制器401、数模转换电路402、驱动电路403和一些其它的电路组成。该控制电路318连接第四衰减器305、第五衰减器308和预失真器306。该驱动电路403连接激励级309和末级功放311。
信号首先输入到第二切换开关301，该开关用于TX(发信)和RX(收信)的收发切换。第一定向耦合器302和第二定向耦合器313分别耦合出部分输入和输出功率用于各自的输入和输出功率检测，如有必要还可以设置反向输出功率检测电路用于输出口的反射功率检测，连同输出功率检测得到驻波比信息。第一驱动级304和第二驱动级307用于放大以提高信号电平，按照实际系统增益的要求可以增减其级数。第四衰减器305控制进入预失真器306的电平，使预失真器306的抵消效果达到最佳。预失真器306的功能是其前述的功能。第五衰减器308用于调整整个功放的增益。激励级309和末级功放311用于大功率放大。由于它们是发热有源元件，其偏置点会随着温度漂移，从而影响功放的线性。这里引入温度补偿，使得功放随温度变化的影响小。隔离器310用于级间隔离，在功率不大时可以采用电阻网络代替。环行器312用于功放输出的保护，还可以作RX的接收通道，使得TX和RX通道有良好的隔离。第一切换开关315用于切换TX和RX的状态，进一步保护RX通道。低噪放317用于放大RX通路的微弱信号。控制电路318对整个功放模块进行控制，包括对第一切换开关315的控制。控制电路318利用第四衰减器305对输入预失真器306的电平进行控制和对预失真器306的控制从而达到好的互调抵消效果。控制电路318利用第五衰减器308调整系统增益，控制后级功放309、311的偏置，控制整个功放的保护以避免功放损坏以及控制与外部的接口通信。微处理控制器和DAC在信号被驱动后去控制功放管偏压、衰减器、移相器及非线性发生器，随着温度和电平等的变化，对这些值进行自动调整。应理解，在本实施例中，第二切换开关301、级间隔离器310是可以省略的，驱动器304、307可以省略或调整。
应理解，本发明的预失真器也可用于cdma、WCDMA，Wimax和Digital TV功放模块。
上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本发明的，本领域普通技术人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。
权利要求
1 一种预失真器，其特征在于，所述预失真器包括第一分配器、第一合路器、连接在所述第一分配器和第一合路器之间的第一支路上的第一延迟线、以及依次串联在所述第一分配器和第一合路器之间的第二支路上的环路以及第一衰减器，其中所述环路进一步包括第二分配器、第二合路器、依次串联在所述第二分配器和第二合路器之间的第一支路上的第一非线性放大器、第二衰减器、第一移相器、以及连接在所述第二分配器和第二合路器的第二支路。
2 根据权利要求1所述的预失真器，其特征在于，所述第二支路上设有串联而成的第三衰减器和第一线性放大器。
3 根据权利要求1所述的预失真器，其特征在于，所述第二支路上设有第二延迟线。
4 根据权利要求1所述的预失真器，其特征在于，在所述第一分配器的第二支路上，第二分配器的输入端之前还设有切换用的开关。
5 根据权利要求1所述的预失真器，其特征在于，所述第一衰减器之后设有第二移相器。
6 一种TD-SCDMA功放模块，所述功放模块包括依次串联的第一定向耦合器、第一驱动级、第四衰减器、预失真器、第二驱动级、第五衰减器、激励级、末级功放、环行器和第二定向耦合器，所述环行器还依次连有第一切换开关和一低噪放；所述功放模块进一步包括一控制电路，所述控制电路包括微处理控制器、数模转换电路和驱动电路，所述控制电路控制所述第一切换开关、所述第四衰减器、第五衰减器和预失真器，所述驱动电路连接所述激励级和末级功放，其特征在于，所述预失真器包括第一分配器、第一合路器、连接在所述第一分配器和第一合路器之间的第一支路上的第一延迟线、以及依次串联在所述第一分配器和第一合路器之间的第二支路上的环路以及第一衰减器，其中所述环路进一步包括第二分配器、第二合路器、依次串联在所述第二分配器和第二合路器之间的第一支路上的第一非线性放大器、第二衰减器、第一移相器、以及连接在所述第二分配器和第二合路器的第二支路。
7 根据权利要求6所述的TD-SCDMA功放模块，其特征在于，所述激励级和末级功放之间设有隔离器或电阻网络。
8 根据权利要求6所述的TD-SCDMA功放模块，其特征在于，所述模拟预失真功率放大器还包括一位于输入端的第二切换开关，用于收发信号的切换，所述第二切换开关的开关端口分别连接所述第一定向耦合器和低噪放。
全文摘要
本发明公开了一种预失真器及采用该预失真器的TD－SCDMA功放模块，它能达到非线性产生器有宽频互调分量，有宽的输出动态跟踪范围，宽的工作带宽和好的热跟踪主功放通路。其技术方案为预失真器中设有两个环路，第一环路用于产生非线性分量，抵消载频分量；第二环路用于产生完整的预失真信号，包括原有的载频分量和需要的非线性分量。该预失真器连同功率放大器通道可以获得较好的线性改善。本发明应用于无线发射机的功率放大器线性化设备领域。
文档编号H04B1/04GK101079644SQ200610026788
公开日2007年11月28日 申请日期2006年5月23日 优先权日2006年5月23日
发明者杜承法 申请人:上海图越信息技术有限公司