[發明專利]一種基于可變電容的片上集成寬帶線性化器

有效

• 申請號: 202010185852.8
• 申請日: 2020-03-17
• 公開（公告）號: CN111293991B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 王磊;曾雁聲;肖鑫平;李朗;楊杰
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H03F1/42
• 分類號: H03F1/42;H03F1/32;H03F3/20
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 閆樹平

本發明公開的一種基于可變電容的片上集成寬帶線性化器，屬于微波毫米波單片電路技術領域。通過線性化電路控制模塊分別控制向反射式預失真信號產生器和冷模pHEMT晶體管補償校正電提供的直流電壓驅動，調節線性化信號產生的大小。然后將反射式預失真信號產生器和冷模pHEMT晶體管補償校正電路相結合，完成預失真信號的產生和補償，最終生成預失真線性化信號以抵消功率放大器的非線性，反射式預失真信號產生器和冷模pHEMT晶體管補償校正電路各匹配一個低損耗匹配模塊進一步降低插損。本發明不僅改善了傳統線性化器不能應用在寬頻帶的問題，還更好的拓寬了帶寬。具有插入損耗低、應用帶寬寬、結構緊湊、線性化改善顯著的特點。

技術領域

本發明屬于微波毫米波單片電路技術領域，應用于毫米波功率放大器單片電路線性化技術領域，具體涉及一種基于可變電容的片上集成寬帶線性化器。

背景技術

射頻模擬器件在無線通訊系統中有著重要地位，模擬信號功率放大器更是其中的核心。目前在工程上廣泛應用的功率放大器在要求線性化輸出時，常常采取功率回退的辦法，即在低于飽和輸出功率下工作，但此種方法會使放大器的功率附加效率大幅降低，造成很大的能量損失和浪費。為了提高功率放大器的功率效率，降低成本，通常的做法是使功率放大器工作于線性度較低而功率效率較高的狀態，然后采取一定的措施從外部提高放大器的線性度，這些措施統稱為線性化技術。

現今，各種線性化技術已經得到廣泛應用，其中以前饋、負反饋和預失真技術為主。前兩種技術在毫米波頻段仍然存在局限性，常出現因寄生參數不一致，導致兩路信號出現延時，使幅相不同難以保持一致，主輔路徑之間非線性消除的精度很難控制，額外的模擬信號處理單元致使結構復雜、高功耗、線性化帶寬受限等問題。預失真技術分為數字預失真和模擬預失真，最常見的是應用在sub-6頻段的數字預失真，但數字預失真在高頻段，尤其是K頻段及以上難以實現，且應用帶寬也較低。

模擬預失真技術是利用模擬器件來實現功放線性化的效果，采用模擬預失真技術的電路結構簡單、集成度高、成本較低、具有較好的高頻特性，且易于在非線性系統中實現，因此模擬預失真技術是當前研究的熱點。公開號為CN107124142A的中國專利公開了一種基于非線性器件的可調預失真器，該可調預失真器先利用冷模pHEMT管的非線性，產生預失真信號；再通過預失真信號控制電路來調節信號失真程度；然后通過冷模pHEMT管和并聯結構的開關以此來降低插入損耗。這種結構雖然可以改善放大器的線性性能，實現功能的可調性，但線性性能改善度不高，導致其集成芯片后出現頻帶過窄、插入損耗大、且不易調節的問題。

發明內容

針對上述存在的不足，為解決現有技術中模擬預失真器可調性差，應用帶寬窄的問題，本發明提供一種基于可變電容的片上集成寬帶線性化器，改善了現有片上集成寬帶線性化器的線性化性能，提升了帶寬，減少了插入損耗、且調節方便。

本發明采用的技術方案如下所述：

一種基于可變電容的片上集成寬帶線性化器,包括:線性化電路控制模塊、耦合器、低損耗匹配模塊、反射式預失真信號產生器、冷模pHEMT晶體管補償校正電路和功率放大器；

所述線性化電路控制模塊輸出端分別連接反射式預失真信號產生器和冷模pHEMT晶體管補償校正電路，用于向反射式預失真信號產生器、冷模pHEMT晶體管補償校正電路提供直流驅動電壓，并通過驅動電壓調節線性化信號產生的大小；

所述耦合器具有輸入端、耦合端、直通端和隔離端，隔離端起隔離信號的作用，不做連接；包括耦合器一、耦合器二、耦合器三和耦合器四；耦合器一的輸入端連接輸入信號，耦合端連接低損耗匹配模塊一的第一輸入端，直通端連接耦合器二的輸入端；耦合器二的耦合端連接低損耗匹配模塊一的第二輸出端，直通端連接耦合器三的輸入端；耦合器三的耦合端連接低損耗匹配模塊二的第一輸入端，直通端連接耦合器四的輸入端；耦合器四的耦合端連接低損耗匹配模塊二的第二輸出端，直通端連接功率放大器；其中耦合器一和耦合器三用于將接收到的信號分成兩路，耦合器二和耦合器四用于將接收到的兩路信號的合成并輸出。