一种射频功率放大装置及其模拟预失真校正方法

摘要

本发明适用于功率放大器设计技术领域，提供了一种射频功率放大装置及其模拟预失真校正方法。装置包括：模拟预失真校正系统；第一耦合器；第三耦合器；模拟预失真校正系统将第一耦合器耦合的射频功率放大器的输入信号分为第一信号和第二信号，第一信号用来抵消射频功率放大器的输出信号的主信号，得到失真信号，根据失真信号大小对第二信号进行相应强度的预失真处理；第二耦合器，将处理后的第二信号与射频功率放大器的输入信号的余下部分耦合输入射频功率放大器，由于采用了闭环控制，提高了对射频功率放大器的线性度的改善效果，应用性佳。

权利要求

1.一种射频功率放大装置，包括射频功率放大器，其特征在于，所述射频功率放大装置还包括：模拟预失真校正系统；

第一耦合器，用于将所述射频功率放大器的输入信号的一部分耦合输入所述模拟预失真校正系统；

第三耦合器，用于将所述射频功率放大器的输出信号耦合输入所述模拟预失真校正系统；

所述模拟预失真校正系统用于接收所述射频功率放大器的输入信号的一部分，将所述射频功率放大器的输入信号通过所述第一耦合器耦合信号的一部分作为第一信号、将所述射频功率放大器的输入信号通过所述第一耦合器耦合信号的余下部分作为第二信号，用所述第一信号抵消接收到的所述射频功率放大器的输出信号，得到失真信号，之后，检测所述失真信号的大小，并根据检测到的所述失真信号的大小，对所述第二信号进行相应强度的预失真处理；

第二耦合器，用于经预失真处理后的第二信号与所述射频功率放大器的输入信号的余下部分耦合后，输入所述射频功率放大器；

所述射频功率放大装置还包括：

连接于所述第一耦合器和所述模拟预失真校正系统之间的第一平衡转换器；

连接于所述第三耦合器和所述模拟预失真校正系统之间的第二平衡转换器；

连接于所述第二耦合器和所述模拟预失真校正系统之间的第三平衡转换器；

所述第一平衡转换器、所述第二平衡转换器及所述第三平衡转换器用于对接收到的信号进行等比值的阻抗转换。

2.如权利要求1所述的射频功率放大装置，其特征在于，所述射频功率放大装置还包括连接所述第一耦合器的第一调幅器。

3.如权利要求1所述的射频功率放大装置，其特征在于，所述射频功率放大装置还包括第二调幅器，所述第三耦合器是通过所述第二调幅器连接所述第二平衡转换器的。

4.如权利要求1所述的射频功率放大装置，其特征在于，所述第一耦合器是通过一时延线与所述第二耦合器连接的，所述时延线的长度误差范围为所述射频功率放大器的所述输入信号在一个周期内传播的长度。

5.如权利要求1至4任一项所述的射频功率放大装置，其特征在于，所述射频功率放大器选用基于Doherty技术的功率放大器。

6.一种如权利要求1至4任一项所述的射频功率放大装置的模拟预失真校正方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：第一耦合器将射频功率放大器的输入信号的一部分耦合输入模拟预失真校正系统；

第三耦合器将所述射频功率放大器的输出信号耦合输入模拟预失真校正系统；

模拟预失真校正系统接收所述射频功率放大器的输入信号的一部分，将所述射频功率放大器的输入信号通过所述第一耦合器耦合信号的一部分作为第一信号、将所述射频功率放大器的输入信号通过所述第一耦合器耦合信号的余下部分作为第二信号，用所述第一信号抵消所述射频功率放大器的输出信号，得到失真信号，之后检测所述失真信号的大小，并根据检测到的所述失真信号的大小，对所述第二信号进行相应强度的预失真处理，第二耦合器将预失真处理后的所述第二信号与所述射频功率放大器的输入信号的余下部分耦合输入所述射频功率放大器；

第一平衡转换器、第二平衡转换器及第三平衡转换器对接收到的信号进行等比值的阻抗转换。

7.如权利要求6所述的射频功率放大装置的模拟预失真校正方法，其特征在于，所述射频功率放大器选用基于Doherty技术的功率放大器。

说明书

一种射频功率放大装置及其模拟预失真校正方法

技术领域

[0001] 本发明属于功率放大器设计技术领域，尤其涉及一种射频功率放大装置及其模拟预失真校正方法。

背景技术

[0002] 随着第三代移动通信技术(3G)在我国的正式商用，对通信设备的工作带宽、线性度提出了更高的要求。

[0003] 传统的射频功率放大器是通过功率回退法来满足系统对线性度的要求的，该方法易于实现，但系统的效率大为降低，为此，现有技术提供的射频功率放大装置是通过非线性器件将射频阈模拟信号直接进行预失真处理，产生失真信号以抵消射频功率放大器的失真。然而，由于现有技术提供的该种射频功率放大装置应用了开环控制，对射频功率放大器的线性度的改善效果有限，一般可以改善1-3dB，应用性不佳。

发明内容

[0004] 本发明实施例的目的在于提供一种射频功率放大装置，旨在解决现有技术提供的射频功率放大装置应用开环控制以产生失真信号来抵消射频功率放大器的失真，对射频功率放大器的线性度的改善效果有限，应用性不佳的问题。

[0005] 本发明实施例是这样实现的，一种射频功率放大装置，包括射频功率放大器，所述射频功率放大装置还包括：

[0006] 模拟预失真校正系统；

[0007] 第一耦合器，用于将所述射频功率放大器的输入信号的一部分耦合输入所述模拟预失真校正系统；

[0008] 第三耦合器，用于将所述射频功率放大器的输出信号耦合输入所述模拟预失真校正系统；

[0009] 所述模拟预失真校正系统用于接收所述射频功率放大器的输入信号的一部分，将所述射频功率放大器的输入信号通过所述第一耦合器耦合信号的一部分作为第一信号、将所述射频功率放大器的输入信号通过所述第一耦合器耦合信号的余下部分作为第二信号，用所述第一信号抵消接收到的所述射频功率放大器的输出信号，得到失真信号，之后，检测所述失真信号的大小，并根据检测到的所述失真信号的大小，对所述第二信号进行相应强度的预失真处理；

[0010] 第二耦合器，用于经预失真处理后的第二信号与所述射频功率放大器的输入信号的余下部分耦合后，输入所述射频功率放大器；

[0011] 所述射频功率放大装置还包括：

[0012] 连接于所述第一耦合器和所述模拟预失真校正系统之间的第一平衡转换器；

[0013] 连接于所述第三耦合器和所述模拟预失真校正系统之间的第二平衡转换器；

[0014] 连接于所述第二耦合器和所述模拟预失真校正系统之间的第三平衡转换器；

[0015] 所述第一平衡转换器、所述第二平衡转换器及所述第三平衡转换器用于对接收到的信号进行等比值的阻抗转换。

[0016] 本发明实施例的另一目的在于提供一种如上所述的射频功率放大装置的模拟预失真校正方法，所述方法包括以下步骤：

[0017] 第一耦合器将射频功率放大器的输入信号的一部分耦合输入模拟预失真校正系统；

[0018] 第三耦合器将所述射频功率放大器的输出信号耦合输入模拟预失真校正系统；

[0019] 模拟预失真校正系统接收所述射频功率放大器的输入信号的一部分，将所述射频功率放大器的输入信号通过所述第一耦合器耦合信号的一部分作为第一信号、将所述射频功率放大器的输入信号通过所述第一耦合器耦合信号的余下部分作为第二信号，用所述第一信号抵消所述射频功率放大器的输出信号，得到失真信号，之后检测所述失真信号的大小，并根据检测到的所述失真信号的大小，对所述第二信号进行相应强度的预失真处理，第二耦合器将预失真处理后的所述第二信号与所述射频功率放大器的输入信号的余下部分耦合输入所述射频功率放大器；

[0020] 第一平衡转换器、第二平衡转换器及第三平衡转换器对接收到的信号进行等比值的阻抗转换。

[0021] 本发明实施例提供的射频功率放大装置是通过射频功率放大器反馈的输出信号，并由模拟预失真校正系统结合第一信号来调整对第二信号的预失真处理效果，由于该射频功率放大装置采用了一闭环反馈控制系统。提高了控制的精确度，从而提高了对射频功率放大器的线性度的改善效果，应用性佳，且实现方式简单，可以降低模拟预失真的校正成本；该射频功率放大装置同时兼顾了功放效率问题，实验证明，在射频功率放大器选用基于Doherty技术的功率放大器时，该控制系统可以使得射频功率放大器的效率达到33％。

附图说明

[0022] 图1是本发明实施例提供的射频功率放大装置的原理结构框图；

[0023] 图2是本发明实施例提供的射频功率放大装置的模拟预失真校正方法的流程图。

具体实施方式

[0024] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0025] 图1是本发明实施例提供的射频功率放大装置的原理结构框图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

[0026] 本发明实施例提供的射频功率放大装置包括：射频功率放大器18；模拟预失真校正系统11；第一耦合器12和第一平衡转换器13，第一耦合器12用于将射频功率放大器18的输入信号的一部分通过第一平衡转换器13耦合输入模拟预失真校正系统11；第三耦合器15和第二平衡转换器16，第三耦合器15用于将射频功率放大器18的输出信号通过第二平衡转换器16耦合输入模拟预失真校正系统11。

[0027] 模拟预失真校正系统11用于接收射频功率放大器18的输入信号的一部分，将射频功率放大器18的输入信号通过第一耦合器12耦合信号的一部分作为第一信号、将射频功率放大器18的输入信号通过第一耦合器12耦合信号的余下部分作为第二信号，用第一信号抵消接收到的所述射频功率放大器的输出信号，得到失真信号，之后，检测该失真信号的大小，并根据检测到的失真信号的大小，对第二信号进行相应强度的预失真处理，经预失真处理后的第二信号与射频功率放大器18的输入信号的余下部分输入射频功率放大器18。

[0028] 本发明实施例提供的射频功率放大装置还包括：第二耦合器14和第三平衡转换器17，第二耦合器14用于将通过第三平衡转换器17发送的经预失真处理后的第二信号与射频功率放大器的输入信号的余下部分耦合后，输入射频功率放大器18。

[0029] 其中的射频功率放大器18可以是应用于现有通信系统中，用于对高频信号进行放大的功率放大器中的任一种，优选地选用基于Doherty技术的功率放大器，以使得系统具有较高的效率；其中的射频功率放大器18的输入信号是指射频功率放大器18的射频阈的输入信号。

[0030] 本发明实施例提供的射频功率放大装置是通过射频功率放大器反馈的输出信号，并由模拟预失真校正系统11结合第一信号来调整对第二信号的预失真处理效果，由于该射频功率放大装置采用了一闭环反馈控制系统，提高了控制的精确度，从而提高了对射频功率放大器的线性度的改善效果，应用性佳，且实现方式简单，可以降低模拟预失真的校正成本；该射频功率放大装置同时兼顾了功放效率问题，实验证明，在射频功率放大器选用基于Doherty技术的功率放大器时，该控制系统可以使得射频功率放大器的效率达到33％。

[0031] 模拟预失真校正系统11进一步包括：第一信号接收单元111，用于接收射频功率放大器18的输入信号的一部分，并将该一部分信号中的一部分作为第一信号；第二信号接收单元112，用于接收射频功率放大器18的输出信号；第三信号接收单元115，用于接收射频功率放大器18的输入信号的一部分，并将该一部分信号中的余下部分作为第二信号；失真信号获取单元113，用于用第一信号抵消第二信号接收单元112接收到的频功率放大器的输出信号，得到失真信号；失真信号检测单元114，用于检测失真信号获取单元113得到的失真信号的大小；预失真处理单元116，用于根据失真信号检测单元114检测到的失真信号的大小，对第二信号进行相应强度的预失真处理。

[0032] 其中，第一平衡转换器13、第二平衡转换器16和第三平衡转换器17的作用是对接收到的信号进行等比值的阻抗转换，通过仿真第一平衡转换器13、第二平衡转换器16或第三平衡转换器17的输出端的匹配，使得模拟预失真校正系统11达到最佳的工作频率及带宽。因此，在具体应用时，可去掉第一平衡转换器13、第二平衡转换器16或第三平衡转换器17中的一个或多个。

[0033] 其中，第一耦合器12是通过一时延线与第二耦合器14连接的，射频功率放大器18的输入信号经由第一耦合器12耦合之后的余下部分是经由该时延线传送给第二耦合器14的。该时延线可以抵消第二信号在进行预失真处理时，相对于射频功率放大器18的输入信号的余下部分所产生的时间延迟，以使得经预失真处理后的第二信号与射频功率放大器18的输入信号的余下部分在时延上保持一致。

[0034] 由于对第二信号的预失真处理过程可以使得第二信号的幅值和相位均产生失真，且相位变化范围可达2π，即一个周期T，因此，第二信号经预失真处理后的时延T1与射频功率放大器的输入信号的余下部分经过该时延线后的时延T2可以相差一个周期T，即是说，该时延线的长度可以存在误差，且误差范围为射频功率放大器的输入信号在一个周期内传播的长度。由于射频功率放大器的输入信号在一个周期内的传播长度即为射频功率放大器的输入信号的波长，设射频功率放大器的输入信号的波长为λp，该时延线的长度误差为L，则由以上的分析可知，该时延线的长度误差范围可表示为：-λp/2≤L≤λp/2，通过调节该时延线的长度，可以改变输入射频功率放大器的信号的失真效果。

[0035] 此外，由于模拟预失真校正系统11对输入的信号有一定的动态范围，为此，该射频功率放大装置还包括连接第一耦合器12的第一调幅器(图中未示出)，第三耦合器15具体是通过第二调幅器(图中未示出)连接第二平衡转换器16的。通过该第一调幅器，可以调整由第一平衡转换器13输出给模拟预失真校正系统11的信号的大小；通过该第二调幅器，可以调整由第二平衡转换器16输出给模拟预失真校正系统11的射频功率放大器18的输出信号的大小，从而使得输入模拟预失真校正系统11的信号在一定的动态范围内。

[0036] 图2示出了上述射频功率放大装置的模拟预失真校正方法的流程。

[0037] 在步骤S101中，第一耦合器将射频功率放大器的输入信号的一部分耦合输入模拟预失真校正系统。

[0038] 当上述射频功率放大装置还包括第一平衡转换器时，第一耦合器具体是将射频功率放大器的输入信号的一部分通过第一平衡转换器输入模拟预失真校正系统的。

[0039] 在步骤S102中，第三耦合器将射频功率放大器的输出信号耦合输入模拟预失真校正系统。

[0040] 当上述射频功率放大装置还包括第二平衡转换器时，第三耦合器具体是将射频功率放大器的输出信号通过第二平衡转换器耦合输入模拟预失真校正系统的。

[0041] 在步骤S103中，模拟预失真校正系统接收射频功率放大器的输入信号的一部分，将射频功率放大器的输入信号通过第一耦合器耦合信号的一部分作为第一信号、将射频功率放大器的输入信号通过第一耦合器耦合信号的余下部分作为第二信号，用第一信号抵消射频功率放大器的输出信号，得到失真信号，之后检测该失真信号的大小，并根据检测到的失真信号的大小，对二信号进行相应强度的预失真处理，第二耦合器将预失真处理后的第二信号与射频功率放大器的输入信号的余下部分耦合输入射频功率放大器。

[0042] 当上述射频功率放大装置还包括第三平衡转换器时，第二耦合器具体是将将通过第三平衡转换器发送的经预失真处理单元处理后的第二信号与射频功率放大器的输入信号的余下部分耦合输入射频功率放大器的。

[0043] 本发明实施例提供的上述射频功率放大装置的模拟预失真校正方法是通过射频功率放大器反馈的输出信号，并由模拟预失真校正系统结合第一信号来调整对第二信号的预失真处理效果，由于该射频功率放大装置的模拟预失真校正方法采用了一闭环反馈控制方式，提高了控制的精确度，从而提高了对射频功率放大器的线性度的改善效果，应用性佳，且实现方式简单，可以降低模拟预失真的校正成本；该射频功率放大装置同时兼顾了功放效率问题，实验证明，在射频功率放大器选用基于Doherty技术的功率放大器时，该控制系统可以使得射频功率放大器的效率达到33％。

[0044] 本发明实施例提供的射频功率放大装置是通过射频功率放大器反馈的输出信号，并由模拟预失真校正系统结合第一信号来调整对第二信号的预失真处理效果，由于该射频功率放大装置采用了一闭环反馈控制系统。提高了控制的精确度，从而提高了对射频功率放大器的线性度的改善效果，应用性佳，且实现方式简单，可以降低模拟预失真的校正成本；该射频功率放大装置同时兼顾了功放效率问题，实验证明，在射频功率放大器选用基于Doherty技术的功率放大器时，该控制系统可以使得射频功率放大器的效率达到33％；另外，第一耦合器是通过一时延线与第二耦合器连接的，以使得经预失真处理后的第二信号与射频功率放大器的输入信号的余下部分在时延上保持一致。

[0045] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来控制相关的硬件完成，所述的程序可以在存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

[0046] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。