专利名称：一种载波抵消射频预失真功放实现装置和方法
技术领域：
本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种载波抵消射频预失真功放实现装置和 方法。
背景技术：
目前移动通信在我国快速发展，信号的带宽越来越宽，峰均比越来越高，为了提高 功率放大器的线性度和效率， 一是选择合适的超线性半导体器件，设计出高性能的射频 发射机，这种办法花费巨大，并且技术难度很高；二是对整个发射通道进行功率回退， 使发射通道工作在线性区，这种方法大大降低了系统的工作效率；三是目前出现了很多 功率放大器的线性化技术，有前馈法、反馈法、预失真法和用非线性部件实现线性化 (LINC)等，前馈技术的效果最好，但电路复杂，效率比较低下，数字预失真技术目前 发展比较快，但是系统比较复杂，造价昂贵，掌握成熟技术的厂家不多。本发明介绍了 一种载波抵消法实现的射频预失真功放。射频预失真目前是利用二极管的非线性实现预 失真，这种方法实现带宽比较有限，改善程度比较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种载波抵消射频预失真功放实现装置和方法。 本发明提供的一种载波抵消射频预失真功放实现装置，包括第一正交桥(102)、增
益放大器(103)、第二正交桥(104)、功率放大器(105)、失真器、可变增益放大器(110)、
第一移相器(111);
所述第一正交桥(102)用于将进入该装置的射频信号分成两路，其中一路输出至 增益放大器(103)，另一路输出至失真器，这两路信号幅度相等、相位相差90度； 所述增益放大器(103)用于对所接收的一路信号进行增益放大以获得主链路信号; 所述失真器用于对所接收的另一路信号进行处理以获得误差信号，并将误差信号输
出至可变增益放大器(110);
所述可变增益放大器(110)用于线性放大误差信号，并将放大后的误差信号输出 至第一移相器(111);
所述第一移相器(111)用于对放大后的误差信号进行相位调整；所述第二正交桥(104)用于从所述增益放大器(103)接收主链路信号和从所述第 一移相器(111)接收误差信号，并将主链路信号和误差信号进行合成，合成后产生的 信号就是带预失真的射频信号；
所述功率放大器(105)用于从所述第二正交桥(104)接收带预失真的射频信号， 并对该带预失真的射频信号进行功率放大，然后从该装置输出。
如上所述装置，其中，根据功率放大器(105)的输出频谱，能够调整可变增益放 大器(110)的增益和第一移相器(111)的相位，以使得最后结果最优。
如上所述装置，其中，所述失真器包括第三正交桥(106)、第一低线性放大器(107)、 第一衰减器(108)、第四正交桥(109)、第二衰减器(113)，第二低线性放大器(114)， 第二移相器(115);
所述第三正交桥(106)用于将失真器所接收的另一路射频信号再分成两路幅度相 等、相位相差90度的信号，其中一路输出至第一低线性放大器(107)，另一路输出至 第二衰减器(113);
所述第一低线性放大器(107)工作在非线性区，用于对接收的信号进行非线性失
真放大，然后输出至第一衰减器(108);
所述第一衰减器(108)和第二衰减器(113)均用于对接收的信号进行衰减； 所述第二低线性放大器(114)工作在线性区，用于从第二衰减器(113)接收信号，
并对接收的信号进行线性放大，然后输出至第二移相器(115);
所述第二移相器(115)用于对接收的信号进行相位调整；
所述第四正交桥(109)用于分别从所述第一衰减器(108)和所述第二移相器(115) 接收信号，并将接收的两路信号进行合成，合成的信号载波已经抵消，只剩下误差信号， 然后将误差信号输出至可变增益放大器(110)。
如上所述装置，其中，所述第二移相器(115)能够微调，以使得载波的抵消效果 更好。
如上所述装置，其中，所述第一低线性放大器(107)和所述第二低线性放大器(114) 完全相同，所述第一衰减器(108)和所述第二衰减器(113)完全相同。
如上所述装置，其中，该装置还包括若干负载(101、 112、 116、 117)，分别连接 在第一正交桥(102)和第三正交桥(106)的输入端、以及第二正交桥(104)和第四 正交桥(109)的输出端；并且所述第一正交桥(102)、第二正交桥(104)、第三正交 桥(106)和第四正交桥(109)分别为3dB正交桥。本发明的一种载波抵消射频预失真功放实现方法，包括以下步骤
步骤一、将接收的射频信号分成两路，其中一路输出至增益放大器进行增益放大以
获得主链路信号，另一路输出至失真器，这两路信号幅度相等、相位相差90度； 步骤二、失真器对所接收的另一路信号进行处理以获得误差信号； 步骤三、可变增益放大器对步骤二中获得的误差信号进行线性放大，然后第一移相
器对放大后的误差信号进行相位调整；
步骤四、将步骤一中获得的主链路信号和步骤三中获得的误差信号进行合成，合成
后产生的信号就是带预失真的射频信号；
步骤五、功率放大器对所述带预失真的射频信号进行功率放大，然后输出。 如上所述方法，其中，还包括根据功率放大器的输出频谱，调整可变增益放大器
的增益和第一移相器的相位，以使得最后结果最优。
如上所述方法，其中，所述步骤二还包括以下步骤-
(1) 将失真器所接收的另一路射频信号再分成两路幅度相等、相位相差90度的信 号，其中一路输出至第一低线性放大器，另一路输出至第二衰减器；
(2) 所述第一低线性放大器工作在非线性区，其对接收的信号进行非线性失真放 大，然后输出至第一衰减器；所述第二衰减器对接收的信号进行衰减，然后输出至第二 低线性放大器；
(3) 所述第一衰减器对接收的信号进行衰减；所述第二低线性放大器工作在线性 区，其对接收的信号进行线性放大，然后输出至第二移相器(115);
(4) 所述第二移相器对接收的信号进行相位调整；
(5) 将从所述第一衰减器接收的信号和从所述第二移相器接收的信号进行合成， 合成的信号载波已经抵消，只剩下误差信号，然后将误差信号输出至可变增益放大器。
如上所述方法，其中，所述步骤二还包括微调第二移相器，以使得载波的抵消效 果最好。
本发明提供的载波抵消射频预失真功放实现装置和方法，解决了信号传输功率放大 器线性较差、效率低下等问题。本发明的方法主要在传统载波抵消法的基础上作了改进， 大大降低了调试难度和时间，可以实现对误差信号的幅度和相位根据最后结果进行灵活 调整，使得预失真效果最优，该方法可用于各种系统的功放线性化，改善效果比较明显。
图l是载波抵消射频预失真功放实现装置的框图； 图2是没有预失真的双音互调测试结果； 图3是有预失真的双音互调测试结果； 图4是没有预失真的调制信号频谱结果； 图5是有预失真的调制信号频谱结果。
具体实施例方式
下面结合
本发明的具体实施方式
。
如图1所示，本发明一个实施例的载波抵消射频预失真功放实现装置包括3dB正交 桥102、增益放大器103、 3dB正交桥104、功率放大器105、失真器、可变增益放大器 110、移相器lll;所述3dB正交桥102用于将进入该装置的射频信号分成两路，其中一 路输出至增益放大器103，另一路输出至失真器，这两路信号幅度相等，相位相差90 度;所述增益放大器103用于对所接收的一路射频信号进行增益放大以获得主链路信号；
所述失真器用于对所接收的另一路射频信号进行处理以获得误差信号，并将误差信号输 出至可变增益放大器110;所述可变增益放大器110用于线性放大误差信号，并将放大 后的误差信号输出至移相器111;所述移相器111用于对放大后的误差信号进行相位调 整;所述3dB正交桥104用于从所述增益放大器103接收主链路信号和从所述移相器111 接收误差信号，并将主链路信号和误差信号进行合成，合成后产生的信号就是带预失真 的射频信号;所述功率放大器105用于从所述3dB正交桥104接收带预失真的射频信号， 并对该带预失真的射频信号进行功率放大，然后从该装置输出。
所述装置还包括负载101、 112、 116、 117，所述负载101连接至3dB正交桥102 的输入端，所述负载112连接至3dB正交桥106的输入端，所述负载116连接至3dB正 交桥109的输出端，所述负载117连接至3dB正交桥104的输出端。
所述失真器包括3dB正交桥106、低线性放大器107、衰减器108、 3dB正交桥109、 衰减器113，低线性放大器114，移相器115;所述3dB正交桥106用于将失真器所接收 的另一路射频信号再分成两路幅度相等、相位相差90度的信号，其中一路输出至低线 性放大器107，另一路输出至衰减器113;所述低线性放大器107工作在非线性区，用 于对接收的信号进行非线性失真放大，然后输出至衰减器108;所述衰减器108和衰减 器U3均用于对接收的信号进行衰减；所述低线性放大器114工作在线性区，用于从衰减器113接收信号，并对接收的信号进行线性放大，然后输出至移相器115;所述移相 器115用于对接收的信号进行相位调整;所述3dB正交桥109用于分别从所述衰减器108 和所述移相器115接收信号，并将接收的两路信号进行合成，合成的信号载波已经抵消， 只剩下误差信号，然后将误差信号输出至可变增益放大器110。
图l所示的装置，根据功率放大器105的输出频谱，能够调整可变增益放大器IIO 的增益和移相器lll的相位，以使得最后结果最优。所述移相器115能够微调，以使得 载波的抵消效果更好。
图1所示的装置，其中所述低线性放大器107和所述低线性放大器114可以完全相 同，所述衰减器108和所述衰减器113可以完全相同。
本发明一个实施例的的载波抵消射频预失真功放方法包括误差信号提取、误差信号 放大和相位调整、误差信号和主信号合成、合成信号功率放大等，具体工作步骤如下
步骤一射频信号进入功放实现装置，通过3dB正交桥102分成两路， 一路进入主 链路(即增益放大器103所在的链路)进行增益放大， 一路进入失真器产生需要的误差 信号，这两路信号幅度相等、相位相差90度。
歩骤二进入失真器的信号被3dB正交桥106再分成两路幅度相等、相位相差90 度的信号， 一路信号先经过放大然后再衰减，另一路信号先衰减再放大、然后进行相位 调整。这两路信号选用的放大器和衰减器是完全一样的，不同的是先放大的一路工作在 非线性区，后放大的一路工作在线性区，即放大器107工作在非线性区，放大器114工 作在线性区。
步骤三从步骤二来的两路信号进入3dB正交桥109进行合成，由于这两路信号载 波幅度一样，相位差90度，这样经过3dB正交桥109合成的信号载波已经抵消，只剩 下误差信号。期间可以通过微调移相器115，使得抵消效果最好。
步骤四从步骤三来的误差信号，进入可变增益放大器110进行线性放大，再进入 移相器lll进行相位调整。
步骤五从步骤四来的误差信号，和从步骤一中增益放大器103来的主链路信号 进入3dB正交桥104进行合成，这样经过3dB正交桥104后产生的信号就是带预失真的 射频信号。
步骤六带预失真的射频信号进入放大器105进行功率放大，由于非线性原因，这 样在功率放大器105里产生的失真信号和产生的误差信号进行抵消，从而达到改善功放 的线性。步骤七根据功率放大器的输出频谱，我们可以通过调整可变放大器110的增益和 移相器111的相位，使得最后结果最优。
下面通过实验结果对本发明的有益效果进行说明。
图2是在没有预失真的情况下，双音互调测试结果，其中标志ml为三阶交调结果。 图3是在有射频预失真的情况下，双音互调测试结果，其中标志ml为三阶交调结果。
通过对比图2的ml和图3的ml，我们可以看出有预失真的三阶互调有明显改善。 图4是在没有预失真的情况下，加一调制信号测试，最后输出频谱。 图5是在有射频预失真的情况下，加一调制信号，测试的最后输出频谱。 通过比较图4和图5，我们可以看出图5的带外杂散比图4有明显改善。 本发明解决了信号传输功率放大器线性较差、效率低下等问题，本发明提出的载波 抵消射频预失真功放实现装置和方法，在传统载波抵消法的基础上作了改进，大大降低 了调试难度和时间。而且和传统射频预失真技术相比实现了对误差信号的相位和幅度大 小可根据最后结果进行一定范围调整，使得预失真效果最优，该方法可以用于各种系统 的功放线性化，改善效果比较明显。
以上所属仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明精神和原则 之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均包含于本发明的保护范围之内。
权利要求
1. 一种载波抵消射频预失真功放实现装置，该装置包括第一正交桥(102)、增益放大器(103)、第二正交桥(104)、功率放大器(105)、失真器、可变增益放大器(110)、第一移相器(111)；所述第一正交桥(102)用于将进入该装置的射频信号分成两路，其中一路输出至增益放大器(103)，另一路输出至失真器，这两路信号幅度相等、相位相差90度；所述增益放大器(103)用于对所接收的一路信号进行增益放大以获得主链路信号；所述失真器用于对所接收的另一路信号进行处理以获得误差信号，并将误差信号输出至可变增益放大器(110)；所述可变增益放大器(110)用于线性放大误差信号，并将放大后的误差信号输出至第一移相器(111)；所述第一移相器(111)用于对放大后的误差信号进行相位调整；所述第二正交桥(104)用于从所述增益放大器(103)接收主链路信号和从所述第一移相器(111)接收误差信号，并将主链路信号和误差信号进行合成，合成后产生的信号就是带预失真的射频信号；所述功率放大器(105)用于从所述第二正交桥(104)接收带预失真的射频信号，并对该带预失真的射频信号进行功率放大，然后从该装置输出。
2、 如权利要求l所述的装置，其特征在于，根据功率放大器(105)的输出频谱， 能够调整可变增益放大器(110)的增益和第一移相器(111)的相位，以使得最后结果 最优。
3、 如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述失真器包括第三正交桥(106)、 第一低线性放大器(107)、第一衰减器(108)、第四正交桥(109)、第二衰减器(113)， 第二低线性放大器(114)，第二移相器(115);所述第三正交桥(106)用于将失真器所接收的另一路射频信号再分成两路幅度相 等、相位相差90度的信号，其中一路输出至第一低线性放大器(107)，另一路输出至 第二衰减器(113);所述第一低线性放大器(107)工作在非线性区，用于对接收的信号进行非线性失 真放大，然后输出至第一衰减器(108);所述第一衰减器(108)和第二衰减器(113)均用于对接收的信号进行衰减； 所述第二低线性放大器(114)工作在线性区，用于从第二衰减器(113)接收信号，并对接收的信号进行线性放大，然后输出至第二移相器(115); 所述第二移相器(115)用于对接收的信号进行相位调整；所述第四正交桥(109)用于分别从所述第一衰减器(108)和所述第二移相器(115) 接收信号，并将接收的两路信号进行合成，合成的信号载波已经抵消，只剩下误差信号， 然后将误差信号输出至可变增益放大器(110)。
4、 如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第二移相器(115)能够微调，以 使得载波的抵消效果更好。
5、 如权利要求3或4所述的装置，其特征在于，所述第一低线性放大器(107)和 所述第二低线性放大器(114)完全相同，所述第一衰减器(108)和所述第二哀减器(113) 完全相同。
6、 如权利要求3-5中任一项所述的装置，其特征在于，该装置还包括若干负载(101、 112、 116、 117)，分别连接在第一正交桥(102)和第三正交桥(106)的输入端、以及 第一正交桥(104)和第四正交桥(109)的输出端；并且所述第一正交桥(102)、第二 正交桥(104)、第三正交桥(106)和第四正交桥(109)分别为3dB正交桥。
7、 一种载波抵消射频预失真功放实现方法，该方法包括以下步骤步骤一、将接收的射频信号分成两路，其中一路输出至增益放大器进行增益放大以 获得主链路信号，另一路输出至失真器，这两路信号幅度相等、相位相差90度；步骤二、失真器对所接收的另 一路信号进行处理以获得误差信号；步骤三、可变增益放大器对步骤二中获得的误差信号进行线性放大，然后第一移相器对放大后的误差信号进行相位调整；步骤四、将步骤一中获得的主链路信号和步骤三中获得的误差信号进行合成，合成 后产生的信号就是带预失真的射频信号；步骤五、功率放大器对所述带预失真的射频信号进行功率放大，然后输出。
8、 如权利要求7所述的方法，其特征在于还包括根据功率放大器的输出频谱， 调整可变增益放大器的增益和第一移相器的相位，以使得最后结果最优。
9、 如权利要求7或8所述的方法，其特征在于所述步骤二还包括以下步骤(1) 将失真器所接收的另一路射频信号再分成两路幅度相等、相位相差90度的信号，其中一路输出至第一低线性放大器，另一路输出至第二衰减器；(2) 所述第一低线性放大器工作在非线性区，其对接收的信号进行非线性失真放 大，然后输出至第一衰减器；所述第二衰减器对接收的信号进行衰减，然后输出至第二低线性放大器；(3) 所述第一衰减器对接收的信号进行衰减；所述第二低线性放大器工作在线性 区，其对接收的信号进行线性放大，然后输出至第二移相器(115);(4) 所述第二移相器对接收的信号进行相位调整；(5) 将从所述第一衰减器接收的信号和从所述第二移相器接收的信号进行合成， 合成的信号载波己经抵消，只剩下误差信号，然后将误差信号输出至可变增益放大器。
10、如权利要求9所述的方法，其特征在于所述步骤二还包括微调第二移相器， 以使得载波的抵消效果最好。
全文摘要
本发明涉及一种载波抵消射频预失真功放实现装置和方法，通过提取误差信号、将误差信号进行放大和相位调整、将误差信号和主信号合成、将合成信号进行功率放大、并根据最后结果对误差信号的幅度和相位进行灵活调整，来对传统载波抵消法进行改进，大大降低了调试难度和时间，并且由于实现了对误差信号的幅度和相位的灵活调整，本发明可以使得预失真效果最优。
文档编号H03F1/32GK101286962SQ200810114050
公开日2008年10月15日 申请日期2008年5月30日 优先权日2008年5月30日
发明者刘广才 申请人:北京北方烽火科技有限公司