[發明專利]一種高效線性化射頻功率放大裝置及方法

有效

• 申請號: 201210361594.X
• 申請日: 2012-09-21
• 公開（公告）號: CN102843108A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 王萍
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H03F3/20
• 分類號: H03F3/20;H03F3/189;H03F1/32
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 余明偉

1.一種高效線性化射頻功率放大裝置，其特征在于，所述高效線性化射頻功率放大裝置包括：

射頻功率放大器，用以放大射頻信號；

自適應極限環環路，與所述射頻功率放大器相連，用以對所述射頻功率放大器實施非線性負反饋控制；所述自適應極限環環路輸入射頻輸入信號，輸出相位變化隨所述射頻輸入信號調制的脈沖信號；

數字開關電源，與所述自適應極限環環路和射頻功率放大器分別相連，用以控制所述脈沖信號跟蹤所述射頻輸入信號的瞬態功率自適應變化；

射頻帶通濾波器，與所述自適應極限環環路的輸出端相連，用以解調所述脈沖信號，并輸出放大的射頻輸入信號。

2.根據權利要求1所述的高效線性化射頻功率放大裝置，其特征在于：所述高效線性化射頻功率放大裝置還包括由載波幅度調制信號控制的數字開關電源；所述數字開關電源在載波幅度調制信號的控制下，控制射頻功率放大器的輸出瞬態功率。

3.根據權利要求2所述的高效線性化射頻功率放大裝置，其特征在于：所述載波幅度調制信號包含載波瞬時功率受基帶幅度調制的信息；所述載波幅度調制信號通過對射頻輸入信號的檢波及濾波獲取，或利用基帶I和Q信號，通過數字信號處理器實現幅度信號合成獲取。

4.根據權利要求1所述的高效線性化射頻功率放大裝置，其特征在于：所述自適應極限環環路包括減法差分放大器、極限環濾波器、緩沖器；所述減法差分放大器的同相輸入端輸入所述射頻輸入信號；所述極限環濾波器的輸入端與所述減法差分放大器的輸出端相連，輸出端與所述射頻功率放大器的輸入端相連；所述緩沖器的輸入端與所述射頻功率放大器的輸出端相連，輸出端與所述減法差分放大器的反相輸入端相連；所述緩沖器的電源輸入端與所述數字開關電源的輸出端相連；所述緩沖器的輸出端還與所述射頻帶通濾波器相連。

5.根據權利要求4所述的高效線性化射頻功率放大裝置，其特征在于：所述緩沖器為含遲滯的非線性遲滯元件。

6.根據權利要求1所述的高效線性化射頻功率放大裝置，其特征在于：所述射頻功率放大器為開關型射頻功率放大器或工作于非線性飽和區的射頻功率放大器。

7.一種高效線性化射頻功率放大方法，其特征在于，所述高效線性化射頻功率放大方法包括以下步驟：

步驟一，采用射頻功率放大器放大射頻輸入信號；

步驟二，采用自適應極限環環路對所述射頻功率放大器實施非線性負反饋控制，使所述射頻功率放大器輸出相位變化隨所述射頻輸入信號調制的脈沖信號；同時采用數字開關電源在載波幅度調制信號的控制下，控制所述脈沖信號跟蹤所述射頻輸入信號的瞬態功率自適應變化；

步驟三，采用射頻帶通濾波器解調所述脈沖信號，輸出放大的射頻輸入信號。

8.根據權利要求7所述的高效線性化射頻功率放大方法，其特征在于，所述步驟二還包括：采用載波幅度調制信號控制所述數字開關電源，進而實現對于自適應極限環環路的自適應控制；所述載波幅度調制信號通過對射頻輸入信號的檢波及濾波獲取，或利用基帶I和Q信號，通過數字信號處理器合成獲取。

9.根據權利要求7所述的高效線性化射頻功率放大方法，其特征在于，所述步驟二的詳細實現過程為：

采用緩沖器對所述射頻功率放大器的輸出信號進行緩沖，輸出緩沖放大信號；

采用減法差分放大器對所述射頻輸入信號與所述緩沖放大信號進行比較，輸出誤差信號；

采用極限環濾波器為所述射頻輸入信號與所述誤差信號提供不同的幅度-相位轉移特性，使得誤差信號位于所述自適應極限環環路的高頻極限環頻率附近，遠離所述射頻輸入信號所在頻率。

10.根據權利要求9所述的高效線性化射頻功率放大方法，其特征在于：所述自適應極限環環路的極限環頻率由所述極限環濾波器的轉移特性和所述自適應極限環環路的遲滯特性決定；所述極限環頻率隨射頻輸入信號的載波幅度自適應變化。

11.根據權利要求10所述的高效線性化射頻功率放大方法，其特征在于：所述極限環頻率的優化遵循非線性控制理論的幅度-相位準則。