[發(fā)明專利]一種基于預(yù)失真和Doherty的前饋功率放大器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210217307.8
• 申請(qǐng)日: 2012-06-28
• 公開（公告）號(hào): CN102710220A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉金峰;陳東進(jìn);陳俊濤;吳亮宇;周玉棟;張奎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢虹信通信技術(shù)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H03F1/07
• 分類號(hào): H03F1/07;H03F3/20
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 嚴(yán)彥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及移動(dòng)通信系統(tǒng)中功率放大器設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其涉及前饋功率放大器。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著3G網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模擴(kuò)建，多載波基站放大器的需求也日趨增加。其核心的多載波基站放大器功放，輸出功率大，線性要求高。一方面功率放大器的非線性對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的影響巨大，另一方面，倡導(dǎo)低碳節(jié)能。因此，線性度和效率越來(lái)越成為運(yùn)營(yíng)商關(guān)注的焦點(diǎn)。如何在保證線性度要求下提高設(shè)備的效率成為各大設(shè)備廠商攻克的難點(diǎn)。目前，運(yùn)用最多的線性化技術(shù)有預(yù)失真技術(shù)和前饋技術(shù)，預(yù)失真技術(shù)又包括模擬預(yù)失真和數(shù)字預(yù)失真，由于模擬預(yù)失真的線性改善度不高，數(shù)字預(yù)失真不支持跳頻，前饋技術(shù)依舊是多載波基站放大器功放的主流的線性化技術(shù)。

前饋線性化技術(shù)的原理就是基于幅度相等、相位相差180℃的兩路信號(hào)矢量合成相削的原理。如圖1所示，包括功分器、主功放、耦合器1、2、延時(shí)線1、2、合成器、誤差功放，傳統(tǒng)雙環(huán)前饋系統(tǒng)的原理：功分器、主功放、耦合器1、延時(shí)器1以及合路器構(gòu)成信號(hào)抵消環(huán)路，通過(guò)信號(hào)抵消環(huán)路提取放大器的非線性失真信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)誤差放大器放大，經(jīng)過(guò)誤差信號(hào)抵消環(huán)路實(shí)現(xiàn)與放大器的非線性失真信號(hào)抵消，從而最大程度的保證輸出信號(hào)對(duì)輸入信號(hào)的線性放大，保證功放的線性。前饋技術(shù)具有較高的線性化能力，能大大改善功放的線性度，通常改善大于30dB以上，但是由于多加了一路誤差放大器功放，主放大器功放使用的是AB類功放，前饋功放本身的效率很差，通常效率只能做到15%-18%。

預(yù)失真線性化技術(shù)就是通過(guò)產(chǎn)生與輸入信號(hào)互補(bǔ)的信號(hào)，來(lái)消除RF功放非線性失真的技術(shù)。預(yù)失真技術(shù)在電路中表現(xiàn)為增加了一個(gè)預(yù)失真器，此預(yù)失真器的作用是產(chǎn)生與放大器非線性特性矢量對(duì)稱互補(bǔ)的信號(hào)。預(yù)失真技術(shù)也是目前常用的一種線性化技術(shù)，線性改善能力較高，通常配合Doherty技術(shù)，能大大改善模塊的效率。預(yù)失真包括模擬預(yù)失真和數(shù)字預(yù)失真，數(shù)字預(yù)失真技術(shù)不支持跳頻，在GSM和DCS頻段使用的預(yù)失真通常為模擬預(yù)失真。

Doherty是業(yè)內(nèi)運(yùn)用最多的一種功率放大器高效率技術(shù)。Doherty本身的線性很差，必須配合預(yù)失真技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)線性化的要求。Doherty技術(shù)是一種負(fù)載阻抗變換技術(shù)，如圖2是一個(gè)雙極Doherty原理框圖，它由兩路放大組成，通常簡(jiǎn)稱為主放大和峰值放大。主放大G1工作在B類，峰值放大G2工作在C類。多路Doherty和不對(duì)稱Doherty效率高于對(duì)稱雙極Doherty，目前在業(yè)內(nèi)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，但尚未應(yīng)用到前饋功率放大器中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是解決傳統(tǒng)前饋技術(shù)效率低下問(wèn)題。將預(yù)失真技術(shù)和Doherty技術(shù)應(yīng)用于前饋功率放大器，能有效的提高功率放大器的效率。同時(shí)，大大提升前饋功率放大器功放對(duì)于環(huán)境的適應(yīng)能力，簡(jiǎn)化前饋功放自適應(yīng)設(shè)計(jì)。

本發(fā)明的技術(shù)方案為一種基于預(yù)失真和Doherty的前饋功率放大器，設(shè)有第一耦合器、預(yù)失真模塊、主放大器、第二耦合器、第一延時(shí)器、第三耦合器、第二延時(shí)器、合路器及誤差放大器，所述主放大器包括三級(jí)或以上功放管，其中末級(jí)功放管至少包含一個(gè)雙路或多路Doherty；

輸入信號(hào)進(jìn)入第一耦合器并分為兩路，一路為輸入信號(hào)的直通信號(hào)，一路為輸入信號(hào)的耦合信號(hào)，

輸入信號(hào)的直通信號(hào)輸入預(yù)失真模塊，預(yù)失真模塊的輸出連接主放大器的輸入，主放大器輸出放大后射頻信號(hào)，放大后射頻信號(hào)接入第二耦合器并分為兩路，一路為放大后射頻信號(hào)的直通信號(hào)，一路為放大后射頻信號(hào)的耦合信號(hào)；放大后射頻信號(hào)的直通信號(hào)輸入第一延時(shí)器，放大后射頻信號(hào)的耦合信號(hào)輸入合路器；

輸入信號(hào)的耦合信號(hào)輸入第二延時(shí)器，第二延時(shí)器的輸出接入合路器；

合路器的輸出接入誤差放大器，誤差放大器的輸出和第一延時(shí)器的輸出分別接入第三耦合器，第三耦合器輸出信號(hào)。

而且，預(yù)失真模塊采用串聯(lián)二極管預(yù)失真器、變?nèi)荻O管預(yù)失真器或?FET-Based預(yù)失真器。

而且，放大后射頻信號(hào)的耦合信號(hào)和第二延時(shí)器的輸出在合路器進(jìn)行矢量合成，放大后射頻信號(hào)的耦合信號(hào)和第二延時(shí)器的輸出的時(shí)延、幅度相同，相位相差180℃。

而且，誤差放大器的輸出和第一延時(shí)器的輸出在第三耦合器進(jìn)行矢量合成，誤差放大器的輸出和第一延時(shí)器的輸出的時(shí)延、幅度相同，相位相差180℃。