[發(fā)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?zhí)枺?/td>: 201210361594.X
• 申請日: 2012-09-21
• 公開（公告）號: CN102843108A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王萍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)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(wù)所 31219
• 代理人: 余明偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于第四代寬帶無線通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種功率放大器，特別涉及一種高效線性化射頻功率放大裝置及方法。

背景技術(shù)

隨著無線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，面向新一代寬帶無線通信系統(tǒng)應(yīng)用的射頻系統(tǒng)需求很大。傳統(tǒng)的線性功率放大器只能夠在一定輸入范圍維持線性傳輸，當放大一個寬帶、高功率峰均比值的基帶信號時，功率放大器就會產(chǎn)生嚴重的非線性效應(yīng)，使得發(fā)射信號的EVM質(zhì)量低，直接影響接收機的接收質(zhì)量，干擾鄰近信道通信。在實際應(yīng)用中，為了滿足無線通信信號苛刻的線性放大要求，通常只能采用“回退”技術(shù)避免功率晶體管進入到非線性飽和區(qū)，其代價則是功率效率降低，一般不超過40%，導(dǎo)致基站成本高，覆蓋受影響。

目前，第四代寬帶移動通信系統(tǒng)采用復(fù)雜的高階調(diào)試、多子載波調(diào)制的方式來提高數(shù)據(jù)傳輸速率，致使具有非恒定包絡(luò)的基帶OFDM信號具有較高的功率峰均比值，對于功率放大器的非線性十分敏感，極易造成射頻傳輸失真。近幾年來，功放線性化技術(shù)成為了普遍關(guān)注的焦點。其中，預(yù)失真線性化技術(shù)是基于數(shù)學(xué)上的反函數(shù)思想，采用一個與功率放大器非線性行為相反的非線性“預(yù)失真”器進行非線性抵償。目前，基帶數(shù)字預(yù)失真技術(shù)可以提供很好的雜散抑制；自適應(yīng)預(yù)失真技術(shù)可以通過反饋補償實際工作中因溫度、環(huán)境擾動而引起的功率放大器輸出波動。

雖然預(yù)失真技術(shù)發(fā)展較為成熟，但面向第四代寬帶無線通信應(yīng)用仍然存在一定局限性。因為在實際應(yīng)用過程中，預(yù)失真的效果取決于功率放大器非線性模型的精度，實時處理復(fù)雜度較高。因此，為順利推動第四代寬帶無線通信技術(shù)，迫切需要探索新的功放線性化方法，更好地解決寬帶應(yīng)用中的“線性-功效”優(yōu)化問題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種高效線性化射頻功率放大裝置及方法，用于解決寬帶應(yīng)用中射頻功率放大器的“線性-功效”優(yōu)化問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種高效線性化射頻功率放大裝置及方法。

一種高效線性化射頻功率放大裝置，包括射頻功率放大器、自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路、射頻帶通濾波器、數(shù)字開關(guān)電源；所述射頻功率放大器用以放大射頻信號；所述自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)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(yīng)極限環(huán)環(huán)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(diào)制的脈沖信號；所述數(shù)字開關(guān)電源與所述自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)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(tài)功率自適應(yīng)變化；所述射頻帶通濾波器與所述自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路的輸出端相連，用以解調(diào)所述脈沖信號，并輸出放大的射頻輸入信號。

優(yōu)選地，所述高效線性化射頻功率放大裝置還包括由載波幅度調(diào)制信號控制的數(shù)字開關(guān)電源；所述數(shù)字開關(guān)電源在載波幅度調(diào)制信號的控制下，控制射頻功率放大器的輸出瞬態(tài)功率。

優(yōu)選地，所述載波幅度調(diào)制信號包含載波瞬時功率受基帶幅度調(diào)制的信息；所述載波幅度調(diào)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(shù)字信號處理器實現(xiàn)幅度信號合成獲取。

優(yōu)選地，所述自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路包括減法差分放大器、極限環(huán)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(huán)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(shù)字開關(guān)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。

優(yōu)選地，所述緩沖器為含遲滯的非線性遲滯元件。

優(yōu)選地，所述射頻功率放大器為開關(guān)型射頻功率放大器或工作于非線性飽和區(qū)的射頻功率放大器。

一種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(yīng)極限環(huán)環(huán)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(diào)制的脈沖信號；同時采用數(shù)字開關(guān)電源在載波幅度調(diào)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(tài)功率自適應(yīng)變化；

步驟三，采用射頻帶通濾波器解調(diào)所述脈沖信號，輸出放大的射頻輸入信號。

優(yōu)選地，所述步驟二還包括：采用載波幅度調(diào)制信號控制所述數(shù)字開關(guān)電源，進而實現(xiàn)對于自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路的自適應(yīng)控制；所述載波幅度調(diào)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(shù)字信號處理器合成獲取。