功放装置、射频信号处理系统和基站

摘要

本申请涉及一种功放装置，包括依次连接的预失真模块、功放模块、分路处理模块和功率耦合模块，以及异频合路模块和调控模块。功率耦合模块的反馈输出端连接预失真模块的反馈输入端。功率耦合模块的信号输出端连接异频合路模块的输入端，异频合路模块的输出端用于连接信号发射模块。调控模块的检波输入端连接功率耦合模块的反馈输出端。调控模块的信号校正控制端连接预失真模块的控制端，调控模块的功放控制端连接功放模块的控制端。预失真模块用于连接信号源。调控模块用于控制功放模块的工作状态，以及根据功率耦合模块输出的反馈信号的功率和预失真模块的校正误差参数，调节预失真模块的输出信号的幅度和相位。可有效降低制造及运维成本低。

权利要求

1.一种功放装置，其特征在于，包括预失真模块、功放模块、分路处理模块、功率耦合模块、调控模块和异频合路模块；所述预失真模块包括多频预失真电路，所述功放模块为宽带功率放大电路，所述分路处理模块包括多频分路处理电路，所述功率耦合模块包括多路功率耦合电路；

所述预失真模块、所述功放模块、所述分路处理模块和所述功率耦合模块依次连接，所述功率耦合模块的反馈输出端连接至所述预失真模块的反馈输入端，所述功率耦合模块的信号输出端连接所述异频合路模块的输入端，所述异频合路模块的输出端用于连接信号发射模块；

所述调控模块的检波输入端连接所述功率耦合模块的反馈输出端，所述调控模块的信号校正控制端连接所述预失真模块的控制端，所述调控模块的功放控制端连接所述功放模块的控制端；

所述预失真模块用于连接信号源，所述调控模块用于控制所述功放模块的工作状态，以及根据所述功率耦合模块输出的反馈信号的功率和所述预失真模块的校正误差参数，调节所述预失真模块的输出信号的幅度和相位。

2.根据权利要求1所述的功放装置，其特征在于，所述调控模块包括控制电路和检波电路；

所述控制电路的功率检测端连接所述检波电路的检波输出端，所述控制电路的信号校正控制端连接所述预失真模块的控制端，所述控制电路的功放控制端连接所述功放模块的控制端，所述检波电路的检波输入端连接所述功率耦合模块的反馈输出端。

3.根据权利要求2所述的功放装置，其特征在于，所述控制电路包括微处理器或单片机。

4.根据权利要求2或3所述的功放装置，其特征在于，所述检波电路包括多频检波电路。

5.根据权利要求1所述的功放装置，其特征在于，所述分路处理模块包括级联的异频分路电路和多频滤波电路，所述异频分路电路的输入端连接所述功放模块的输出端，所述多频滤波电路的输出端连接所述功率耦合模块的输入端。

6.一种射频信号处理系统，其特征在于，包括信号源、信号发射模块和上述权利要求1至5任一项所述的功放装置，所述信号源的信号输出端连接所述功放装置的信号输入端，所述功放装置的信号输出端连接所述信号发射模块的信号输入端。

7.根据权利要求6所述的射频信号处理系统，其特征在于，所述信号源包括数字射频一体化板，所述信号发射模块包括多频天线。

8.一种基站，其特征在于，包括权利要求6或7所述的射频信号处理系统。

说明书

功放装置、射频信号处理系统和基站

技术领域

[0001] 本申请涉及通信技术领域，特别是涉及一种功放装置、射频信号处理系统和基站。

背景技术

[0002] 随着现代通信技术的发展，基站或直放站常采用单频或单频组合的多频设备。涉及到功放的技术主要有单频DPD技术、前馈技术和APD技术等技术。功放在调制信号应用时，本身线性很难满足要求，因此还需要利用线性化技术来满足系统的需求。线性化技术主要有数字预失真、前馈和RFPAL技术等技术，这些技术线性校正能力强，然而都是针对窄带应用,在处理多频段并发信号预失真场景下尚缺乏行之有效的手段。在实现本发明的过程中，发明人发现传统的多频段功放设备较少，至少存在着如下运维成本较高的问题。

发明内容

[0003] 基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够大幅降低功放设备运维成本的功放装置、一种射频信号处理系统和一种基站。

[0004] 为实现上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：

[0005] 一方面，本发明实施例提供一种功放装置，包括预失真模块、功放模块、分路处理模块、功率耦合模块、调控模块和异频合路模块；

[0006] 所述预失真模块、所述功放模块、所述分路处理模块和所述功率耦合模块依次连接，所述功率耦合模块的反馈输出端连接至所述预失真模块的反馈输入端，所述功率耦合模块的信号输出端连接所述异频合路模块的输入端，所述异频合路模块的输出端用于连接信号发射模块；

[0007] 所述调控模块的检波输入端连接所述功率耦合模块的反馈输出端，所述调控模块的信号校正控制端连接所述预失真模块的控制端，所述调控模块的功放控制端连接所述功放模块的控制端；

[0008] 所述预失真模块用于连接信号源，所述调控模块用于控制所述功放模块的工作状态，以及根据所述功率耦合模块输出的反馈信号的功率和所述预失真模块的校正误差参数，调节所述预失真模块的输出信号的幅度和相位。

[0009] 在其中一个实施例中，所述调控模块包括控制电路和检波电路；

[0010] 所述控制电路的功率检测端连接所述检波电路的检波输出端，所述控制电路的信号校正控制端连接所述预失真模块的控制端，所述控制电路的功放控制端连接所述功放模块的控制端，所述检波电路的检波输入端连接所述功率耦合模块的反馈输出端。

[0011] 在其中一个实施例中，所述控制电路包括微处理器。

[0012] 在其中一个实施例中，所述检波电路包括多频检波电路。

[0013] 在其中一个实施例中，所述预失真模块包括多频预失真电路，所述功放模块为宽带功率放大电路，所述分路处理模块包括多频分路处理电路，所述功率耦合模块包括多路功率耦合电路，所述反馈滤波模块包括多路反馈滤波电路。

[0014] 在其中一个实施例中，所述分路处理模块包括级联的异频分路电路和多频滤波电路，所述异频分路电路的输入端连接所述功放模块的输出端，所述多频滤波电路的输出端连接所述功率耦合模块的输入端。

[0015] 在其中一个实施例中，还包括反馈滤波模块，所述反馈滤波模块的输入端连接所述功率耦合模块的反馈输出端，所述反馈滤波模块的输出端分别连接所述预失真模块的反馈输入端和所述调控模块的检波输入端。

[0016] 另一方面，还提供一种射频信号处理系统，包括信号源、信号发射模块和上述的功放装置，所述信号源的信号输出端连接所述功放装置的信号输入端，所述功放装置的信号输出端连接所述信号发射模块的信号输入端。

[0017] 在其中一个实施例中，所述信号源包括数字射频一体化板，所述信号发射模块包括多频天线。

[0018] 又一方面，还提供一种基站，包括上述的射频信号处理系统。

[0019] 上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

[0020] 上述功放装置、射频信号处理系统和基站，通过应用技术成熟的各信号处理模块以及调控模块进行信号放大处理，有效实现信号预失真与放大同时，大大缩小装置的结构体积，有效降低制造及运维成本低。

附图说明

[0021] 图1为一个实施例中功放装置的第一结构示意图；

[0022] 图2为一个实施例中功放装置的第二结构示意图；

[0023] 图3为一个实施例中功放装置的第三结构示意图；

[0024] 图4为一个实施例中功放装置的第四结构示意图；

[0025] 图5为一个实施例中射频信号处理系统结构示意图。

具体实施方式

[0026] 为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

[0027] 请参阅图1，在一个实施例中，提供一种功放装置100，包括预失真模块12、功放模块14、分路处理模块16、功率耦合模块18、异频合路模块20和调控模块22。预失真模块12、功放模块14、分路处理模块16和功率耦合模块18依次连接。功率耦合模块18的反馈输出端连接至预失真模块12的反馈输入端。功率耦合模块18的信号输出端连接异频合路模块20的输入端，异频合路模块20的输出端用于连接信号发射模块。调控模块22的检波输入端连接功率耦合模块18的反馈输出端。调控模块22的信号校正控制端连接预失真模块12的控制端，调控模块22的功放控制端连接功放模块14的控制端。预失真模块12用于连接信号源。调控模块22用于控制功放模块14的工作状态，以及根据功率耦合模块18输出的反馈信号的功率、预失真模块12的校正误差参数，调节预失真模块12的输出信号的幅度和相位。

[0028] 其中，信号源为射频信号的来源侧设备或装置，用于将需要进行功率放大等处理后对外传播的射频信号输入预失真模块12，信号源可以输出单频信号，也可以输出多频信号。信号发射模块为射频信号发射侧设备或处理系统，用于对经上述的功放装置100处理之后输出的射频信号进行信号发射。校正误差参数为经预失真和功放放大的某单频信号与信号源输出的线性信号比较所产生的误差值,该误差值在预失真模块12内部进行比较计算得出(如信号源输出信号的峰均比为A,经过预失真校正放大后的信号峰均比为B,则误差值Δ＝A-B,Δ越小代表校正后的效果越好)。

[0029] 可以理解，预失真模块12可以是本领域常规的双频预失真电路模块，例如双通道预失真器，也可以是多频预失真电路模块，例如两个通道以上的预失真器，用于与功放模块14级联，完成对输入信号的线性处理。功率耦合模块18可以是本领域中常规的单频或双频信号耦合电路模块，也可以是多频段的信号耦合电路模块，用于对经过的输入信号进行信号前向输出，以及耦合得到反馈信号输出。分路处理模块16可以是本领域常规的异频信号分路处理电路，用于对输入信号按照不同频率对应分路为多个单频信号后输出给功率耦合模块18。异频合路模块20可以是本领域应用较广的信号合路器，用于将一路或多路的输入信号合路成一路信号后对外输出。

[0030] 具体的，预失真模块12接收到信号源输入的输入信号后，对输入信号进行预失真处理后，输出到功放模块14。功放模块14对预失真后的输入信号进行放大后，输出到分路处理模块16。若放大后的输入信号包含的频率成分为一个，则分路处理模块16将该输入信号直接输出到功率耦合模块18。若放大后的输入信号包含的频率成分为两个或两个以上，则分路处理模块16对该输入信号进行分路，得到各路不同频率的单频输入信号，例如每一个频率成分对应一个单频输入信号，并输出到功率耦合模块18。功率耦合模块18将分路处理模块16处理后的输入信号输出到信号发射模块，同时对输入信号进行信号耦合，得到反馈信号并输出到预失真模块12。预失真模块12接收到输入的反馈信号后，即可以依据反馈信号更新用于预失真处理的输入信号，例如预失真模块12可以根据反馈信号的幅度和相位失真特性，生成对应的预失真信号作为更新后的输入信号。

[0031] 调控模块22可以控制功放模块14的工作状态，例如根据预先设定的功放参数，控制功放模块14的状态参数，如调整功放模块14中的栅压大小、温度补偿等。调控模块22可以从功率耦合模块18的反馈输出端上，对输出的反馈信号进行功率检波处理，得到反馈信号的功率。可以理解，反馈信号为一个的单频信号时，调控模块22可以得到该单频信号的功率；反馈信号为多个单频信号时，例如输入信号为多频信号时，调控模块22可以分别对各路单频信号进行功率检波处理，以得到各路单频信号的功率。调控模块22进而可以根据反馈信号的功率以及预失真模块12的校正误差参数，调节预失真模块12中更新后的输入信号的幅度和相位，即可实现调整预失真模块12的输出信号的幅度和相位，以使预失真模块12提供的补偿抵消功放模块14的非线性，而使放大后的输入信号获得预期的线性效果。如此，线性化处理后的输入信号即可以从功率耦合模块18上适时输出到异频合路模块20，并通过异频合路模块20输出到信号发射模块。例如输入信号为一路单频信号，则异频合路模块20将可以直接向信号发射模块输出该单频信号。又例如输入信号为多路单频信号，则异频合路模块20将多路的单频信号合为一路多频信号后，输出到信号发射模块。

[0032] 上述的功放装置100中，各相应模块的技术成熟度高，可靠性好，通过应用上述各相应模块以及调控模块22，在有效实现多频信号预失真与功放同时，大大缩小了功放装置100的结构体积，有效降低制造及运维成本低。

[0033] 请参阅图2，在其中一个实施例中，调控模块22包括控制电路222和检波电路224。控制电路222的功率检测端连接检波电路224的检波输出端。控制电路222的信号校正控制端连接预失真模块12的控制端。控制电路222的功放控制端连接功放模块14的控制端。检波电路224的检波输入端连接功率耦合模块18的反馈输出端。

[0034] 其中，控制电路222可以是但不限于数字逻辑电路、CPU或MCU。检波电路224可以是单频检波电路模块，也可以是多频检波电路模块。

[0035] 具体的，检波电路224可以从功率耦合模块18的反馈输出端上，对输出的反馈信号进行检波处理，以获得反馈信号的功率，并转化为对应的电压信号输出到控制电路222。控制电路222进而可以根据反馈信号的功率对应的电压信号，控制预失真模块12中的幅度调整和相位调整单元，调整更新后的输入信号的幅度和相位。可以理解，预失真模块12中对应每一个频率的信号通道都有一个幅度调整和相位调整单元，因此，控制电路222可以通过控制自身的数模转换电路的输出电压大小，来控制预失真模块12的幅度调整和相位调整单元对经过相应信号通道的输入信号进行幅度和相位调整。例如控制电路222通过自身内部的单通道或多通道模数转换电路获取电压信号所对应的数字量。控制电路222将每个频段某一动态射频输出功率对应的反馈信号进行关联校准,也即每个数字量对应一个输出功率,用这个数字量来代表某输出功率值，如此，控制电路222即可以根据需要来调整每一路将经过功放模块14放大后的输入信号对应的数字量，从而根据该数字量和校正误差参数，来控制预失真模块12中的幅度调整和相位调整单元，以更新输入信号的幅度和相位。

[0036] 通过上述的控制电路222和检波电路224，可以有效实现反馈信号的功率检测，以及对更新后的输入信号的幅度和相位调整，以使经过预失真模块12后的输入信号在通过功放模块14后，获得较佳的线性效果。整体的电路结构简单，可有效降低成本。

[0037] 在其中一个实施例中，控制电路222包括微处理器。优选的，在本实施例中，上述的控制电路222可以是本领域常规的微处理器，例如CPU，也可以是单片机。只要能够高效实现反馈信号的功率接收和处理，以及向预失真模块12和功放模块14提供所需的控制功能均可。微处理器或单片机信号处理效率高、响应速度快且可靠性好，如此，通过应用微处理器或单片机，可以进一步缩小功放装置100的整机体积和降低整机的运维成本。

[0038] 其中一个实施例中，检波电路224包括多频检波电路。优选的，在本实施例中，上述的检波电路224可以是多频检波电路，例如有两个以上不同频率通道的检波电路224，可以实现对两种或两种以上的不同频率的反馈信号进行检波，得到两种或两种以上的不同频率的反馈信号的功率。

[0039] 如此，通过应用多频检波电路，可以实现对双频或者多频的输入信号对应的双频或多频反馈信号进行检波处理，以便控制电路222分别根据各路反馈信号的功率，控制预失真模块12对更新后的各频率输入信号进行幅度和相位调整，提高向输出到信号发射模块的信号的线性水平以及整机的可维护性。

[0040] 请参阅图3，在其中一个实施例中，预失真模块12包括多频预失真电路。功放模块14为宽带功率放大电路。分路处理模块16包括多频分路处理电路。功率耦合模块18包括多路功率耦合电路。

[0041] 优选的，上述的预失真模块12可以是双频预失真电路，例如，多通道预失真器，可以支持两种或两种以上不同频率信号预失真处理的预失真器。同理可以理解，上述的功放模块14可以是宽带功率放大电路，例如超宽带功率放大模块，可以实现对频段内的各频率信号进行放大处理。上述的分路处理模块16可以用于将输入信号分路为对应频率的各路单频信号。上述的功率耦合模块18可以是多路功率耦合电路，例如30dB耦合器，用于将各路单频信号进行耦合输出，作为预失真模块12的反馈信号。通过上述的各电路的应用，可以同时提供多路单频信号的线性校正，并且可以整机制造及运维成本较低。

[0042] 如图3所示，上述的多频分路处理电路的各分路输出端分别连接多路功率耦合电路各相应频率的信号输入端，例如多频分路处理电路上一个频率的输出端，对应连接到多路功率耦合电路上相同频率的一个输入端。对于多路功率耦合电路与异频合路模块20之间各输入输出端之间的连接，多路功率耦合电路与多频检波电路之间各输入输出端之间的连接，以及多频检波电路与控制电路222之间各输入输出端之间的连接可同理理解。

[0043] 请参阅图4，在其中一个实施例中，分路处理模块16包括级联的异频分路电路162和多频滤波电路164。异频分路电路162的输入端连接功放模块14的输出端。多频滤波电路164的输出端连接功率耦合模块18的输入端。

[0044] 可以理解，上述的分路处理模块16中具体可以包含有异频分路电路162和多频滤波电路164。异频分路电路162用于对功放模块14输出的多频输入信号进行分路，得到多个不同频率的单频信号输出。多频滤波电路164用于对异频分路电路162输出的各路单频信号进行常规的信号滤波处理后，输出到功率耦合模块18。

[0045] 具体的，异频分路电路162可以具有单个输入端和多个输出端，每个输出端用于多频输入信号中的一个频率的单频信号输出。多频滤波电路164具有多个输入端和对应的多个输出端，各输入端和输出端分别用于通过相应频率的单频信号，因此，异频分路电路162的各输出端分别连接到多频滤波电路164各对应频率的输入端。多频滤波电路164的各输出端分别连接到功率耦合模块18上各对应频率的输入端。通过上述的分路处理模块16的应用可以实现多频信号的分路处理后，还可以对各路单频信号分别进行滤波处理，提高功放装置100的信号处理精度。

[0046] 在其中一个实施例中，还包括反馈滤波模块24。反馈滤波模块24的输入端连接功率耦合模块18的反馈输出端。反馈滤波模块24的输出端分别连接预失真模块12的反馈输入端和调控模块22的检波输入端。

[0047] 可以理解，反馈滤波模块24可以是本领域常规的多通道信号滤波器，用于对输入的各路单频的反馈信号进行信号滤波处理。调控模块22的各检波输入端具体可以分别连接到反馈滤波模块24各相应频率的输出端上，从而更精确地获得反馈信号的功率。反馈滤波模块24的各个频率的输入端分别对应连接到功率耦合模块18各相应频率的反馈输出端。反馈滤波模块24的各个频率的输出端分别对应连接到预失真模块12各相应频率的反馈输入端。

[0048] 具体的，功率耦合模块18各相应频率的反馈输出端输出后，进入反馈滤波模块24进行滤波处理后输出到预失真模块12。其中，调控模块22则可以从反馈滤波模块24各相应频率的输出端上获得各单频的反馈信号的功率。如此，通过反馈滤波模块24在反馈回路上的设置，可以提高反馈信号的信噪比等指标，进一步提高功放装置100的信号处理精度。

[0049] 如图4所示，为更清楚地说明上述的功放装置100工作原理，下面以800MHz、1800MHz和2600MHz等三种频率的多频信号为输入信号为例进行说明：800MHz&1800MHz&
2600MHz的射频输入信号同时进入三路的预失真模块12，经过预失真模块12的预失真处理后的输入信号进入功放模块14并被同时放大。被放大后的输入信号经过分路处理模块16之后，被分成三路单频信号，分别是800MHz、1800MHz和2600MHz的单频信号，并分别经过分路处理模块16的滤波处理。三路800MHz、1800MHz和2600MHz的单频信号进入功率耦合模块18，功率耦合模块18耦合该三路单频信号作为预失真模块12的反馈信号。其中，检波模块检测各路反馈信号的功率值并送入控制电路222。控制电路222可通过反馈信号的功率判断预失真模块12中各信号通道的输出功率值。各路反馈信号被送入预失真模块12，预失真模块12根据各路反馈信号更新用于预失真的输入信号。

[0050] 其中，控制电路222则可根据各路反馈信号的功率，控制预失真模块12调节各频率的输入信号的幅度和相位，以使输入信号经过功放模块14后达到较佳的线性水平。经过放大和线性化处理后的800MHz、1800MHz和2600MHz等组成的多频输入信号，先后经过分路处理模块16和功率耦合模块18后，进入异频合路模块20被合路为线性化处理之后的输入信号输出到信号发射模块。

[0051] 请参阅图5，在一个实施例中，还提供一种射频信号处理系统200，包括信号源30、信号发射模块40和上述的功放装置100。信号源30的信号输出端连接功放装置100的信号输入端。功放装置100的信号输出端连接信号发射模块40的信号输入端。

[0052] 可以理解，上述的功放装置100可以应用在射频信号处理系统200上，例如基站或直放站的射频前段链路上。关于信号源30、信号发射模块40和上述的功放装置100的描述具体参见上述功放装置100中各相应实施例的描述，此处不再展开赘述。通过应用上述的功放装置100，可以在有效实现多频信号预失真与功放同时，大大缩小了功放装置100的结构体积，有效降低制造及运维成本低。

[0053] 在其中一个实施例中，信号源30包括数字射频一体化板。信号发射模块40包括多频天线。可以理解，上述的信号源30可以是本领域中常规的数字射频一体化板，用于将需要对外发射的信息通过射频信号的方式输入到功放装置100，以便功放装置100进行预失真和放大等处理，得到线性化的射频信号，再输出到信号发射模块40进行发射。相应的，信号发射模块40可以是但不限于多频天线，用于实现射频信号的对外发射。通过上述的数字射频一体化板和多频天线的应用，可靠实现信号发射的同时，避免系统成本增大。

[0054] 在一个实施例中，还提供一种基站，包括上述的射频信号处理系统200。其中，基站可以是本领域各种类型的基站，例如但不限于多频小基站。可以理解，基站中上述的射频信号处理系统200仅为其中一个组成部分，并非基站的全部组成结构，基站上还包括现有技术中其他必要的硬件结构，本说明书中不再展开描述。上述的射频信号处理系统200可以应用在基站上，从而实现对多频信号的低成本和高线性的预失真和功放处理。应用上述射频信号处理系统200的基站可以缩小体积同时，降低运维成本。

[0055] 以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

[0056] 以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。