BR112015005676B1 - Circuito de compensação de distorção e dispositivo de transmissão usando circuito de compensação de distorção e amplificador de potência de alta frequência - Google Patents
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Abstract
circuito de compensação de distorção e dispositivo de transmissão usando circuito de compensação de distorção e amplificador de potência de alta frequência. o propósito da invenção é reduzir o retardo de transmissão de laço cartesiano para compensar a distorção que ocorre em um amplificador de potência de alta frequência e faz a compensação de distorção convergir rapidamente, aumentando, desse modo, a eficiência. um dispositivo de transmissão tem: um amplificador de potência de alta frequência; um circuito de compensação de pré-distorção para gerar independentemente os coeficientes do sinal de compensação de distorção para cada ordem das distorções simétricas pares e ímpares do amplificador de potência de alta frequência; um meio para variar a tensão de fonte de alimentação do amplificador de potência de alta frequência com um sinal de entrada ofdm de modulação ortogonal; um conversos de frequência digital; uma faixa de alta frequência adc e uma faixa de alta frequência dac. no dispositivo de transmissão, um sinal de compensação de distorção de erro é criado a partir da saída do amplificador de potência de alta frequência e o sinal de entrada ofdm de modulação ortogonal e um dispositivo de retardo é inserido no estágio anterior de um circuito de compensação de distorção, em que o dito dispositivo de retardo tem um retardo equivalente a uma constante de tempo para variar a tensão de fonte de alimentação do amplificador de potência de alta frequência com o sinal de entrada ofdm de modulação ortogonal.
Description
[0001] A presente invenção refere-se a compensação de distorção para reduzir um componente de distorção produzido por um dispositivo de transmissão que transmite ondas de rádio que têm sua potência amplificada por um amplificador de potência de alta frequência.
[0002] O método de modulação de multiplexação por divisão de frequência ortogonal (OFDM) (doravante chamado de método OFDM) e o método de modulação de amplitude de quadratura (doravante chamado de método QAM) são adotados na difusão digital terrestre e na difusão de multimídia. O sinal de modulação na difusão digital terrestre e na difusão de multimídia é construído por períodos de unidade constituinte e tem potência média e potência de pico de um sinal que são consideravelmente diferentes.
[0003] Quando a linearidade é garantida abastecendo-se um amplificador de potência com tal tensão fixa de modo a ter capacidade de produzir potência de pico em um sistema de amplificação de potência, o tempo no qual a potência de pico é produzida é extremamente curto e, como resultado, a eficiência de fonte de alimentação do amplificador é reduzida. Como uma técnica para solucionar esse problema, é conhecido um sistema de amplificação de potência de método de rastreamento de envelope (EER) conforme descrito em uma literatura de patente 4. Quando uma tensão de fonte de alimentação de um amplificador é alterada, as características do amplificador também são alteradas. Quando um amplificador equilibrado de classe AB é adotado a fim de aprimorar a eficiência, as características do amplificador também são variadas em amplificação pequena e pico.
[0004] A propósito, um MOS-FET produz condução apenas aplicando-se uma tensão entre uma fonte e uma porta do mesmo e, em conformidade, uma resposta transitória do mesmo na direção de ligar é rápida, embora visto que o MOS-FET continua a ser condutivo até que cargas elétricas sejam removidas da porta do mesmo, uma resposta transitória na direção de desligar é lenta. Desse modo, a distorção assimétrica é produzida grande em uma direção ascendente e descendente de forma de ondas em um eixo geométrico de tempo e mesmo em uma direção ascendente e descendente em um eixo geométrico de frequência. Além disso, o MOS-FET tem uma resistência condutiva variada em temperatura. Adicionalmente, em um MOS-FET produzido a partir de GaN, os elétrons são capturados em um eletrodo de porta em proporção a uma quantidade de acumulação de um campo elétrico em uma porta por uma tensão em um eletrodo de drenagem, de modo que uma resistência condutiva do mesmo seja deteriorada (referência a uma literatura de não patente 7). Essa variação e deterioração são chamadas genericamente de distorção histórica ou distorção de memória.
[0005] Como uma técnica convencional de pré-compensação de distorção não linear, especificamente como um exemplo de uma técnica de compensação independente de distorção de ordem ímpar, a literatura de patente 1 pode ser referida.
[0006] Um amplificador de potência de alta frequência tem o chamado efeito de memória notável no qual um sinal passado é, em geral, influenciado com extensão a uma faixa larga de sinal e a distorção é aumentada, de modo que características de histerese e distorção simétrica par sejam aumentadas. Desse modo, uma escala de laço para a pré-compensação de distorção é ampliada. Em conformidade, um método de reduzir a escala de laço da pré-compensação de distorção pelo efeito de memória do amplificador de potência de alta frequência é proposto em uma literatura de não patente 1.
[0007] Uma literatura de patente 2 revela uma técnica de pré-compensação de distorção com o uso de diferença de tempo da ordem par.
[0008] Uma literatura de patente 3 revela uma técnica de pré-compensação de distorção com o uso de diferenciação de amplitude e fase.
[0009] No entanto, as técnicas para compensar a distorção de ordem par pela diferenciação de amplitude e fase nas literaturas de patentes 2 e 3 têm uma desvantagem de que a convergência da pré-compensação para reduzir a distorção de ordem par do efeito de memória exige tempo mesmo se a distorção de ordem par do efeito de memória for alterada.
[0010] Além disso, um transmissor de laço cartesiano retroalimenta um sinal de saída de um amplificador para uma parte de faixa de base e compara sinais antes e atrás da amplificação uns com os outros para realizar detecção e correção de erro, de modo que a linearidade do transmissor possa ser aumentada. No entanto, entrada/saída e ligações de um chip são contidas em uma trajetória para a retroalimentação e, em conformidade, a transmissão de sinais é retardada para tal. A influência desse retardo é aumentada em proporção à frequência e, em conformidade, surge um problema em que a estabilidade é deteriorada quando a faixa é alargada. Em conformidade, nesse tempo, uma rota que não passa através de um conversor de frequência é adicionada em adição à trajetória de retroalimentação na técnica anterior e apenas um componente de alta frequência que influencia a estabilidade passa através da rota para reduzir, desse modo, a influência de retardo (referência a literatura de não patente 6). Na literatura de não patente 6, uma trajetória de retroalimentação análoga complicada é adicionada, de modo que seja difícil produzir aplicação para amplificação de potência grande.
[0011] Em conformidade, na faixa ampla OFDM, é difícil aprimorar a eficiência combinando-se o EER conforme descrito na literatura de patente 4 na qual uma tensão de fonte de alimentação de um amplificador é variada para alterar características pares do amplificador com a técnica de pré-compensação de distorção conforme descrito nas literaturas de patentes 1 a 5 nas quais a convergência exige tempo.
[0012] Desse modo, conforme descrito na literatura de patente 5, a entrada RF e a retroalimentação RF são submetidas a FFT e coeficientes de distorção de distorção de conversão AM/PM, distorção de recrescimento espectral e distorção de efeito de memória são calculadas. A técnica na qual potência de entrada RF e coeficientes de distorção são usadas para compensar entrada de I/Q submetida a demodulação ortogonal de RF linear e ortogonalmente modula a entrada a ser amplificada é posta em uso prático na difusão digital terrestre.
[0013] Adicionalmente, na literatura de não patente 8, um transmissor de difusão digital terrestre fabricado como um produto é descrito no qual IM=-30dB é realizado em amplificação Doherty de um amplificador de portador, um amplificador de pico e um circuito combinado, IM=-41dB é realizado na compensação de distorção e um filtro não linear complexo é usado para adicionar compensação de distorção histórica (memória) e realizar tal distorção baixa e eficiência alta como IM=-53dB e eficiência de potência 27%.
[0014] Literatura de Patente 1: WO2004/045067
[0015] Literatura de Patente 2: JP-A-2005-101908
[0016] Literatura de Patente 3: JP-A-2008-294518
[0017] Literatura de Patente 4: JP-A-2011-049754
[0018] Literatura de Patente 5: US 2011/0032033
[0019] Literatura de Não Patente 1: Naoki Hongo, Tetuhiko Miyatani, Youichi Okubo e Yosihiko Akaiwa, “Digital Pre-Distorter for Power Amplifier having Memory Effect”, Electronic Information Communication Society Paper, Vol. J88-B, no 10, pág. 2062 a 2071, 2005/10/01
[0020] Literatura de Não Patente 2: Analog Devices, Orthogonal Compensation ADC, AD9269
[0021] Literatura de Não Patente 3: Analog Devices, 500Msps ADC, AD9434
[0022] Literatura de Não Patente 4: Texas Instruments, 800Msps Orthogonal Compensation DAC, DAC5688
[0023] Literatura de Não Patente 5: Free Scale, 470-860MHz, DVB-T (8k OFDM 8MHz), 125W MOS-FET, MRFEVP8600H
[0024] Literatura de Não Patente 6: Toshiba, Presentation de Report, http://www.toshiba.co.jp/rdc/rd/detail j/1002 02.htm
[0025] Literatura de Não Patente 7: Nikkei Electronics, 2011 08.22, pág. 6 à pág. 76 (pág. 74)
[0026] Literatura de Não Patente 8: Toshiba, Technical Report on Image Information Media Society, ITE Technical Report Vol. 36, no 10RCT2012-47 (Fev. 2012)
[0027] De acordo com a presente invenção, na técnica das literaturas de patentes 2 e 3 nas quais a distorção de ordem par do efeito de memória produzido pelo amplificador de potência de alta frequência é compensado por meio de diferenciação de amplitude e fase, o retardo de transmissão de laço cartesiano longo que é o total do retardo por modulação ortogonal de faixa de base, D/A, conversão de frequência e filtro e o retardo por conversão de frequência, filtro, A/D e demodulação ortogonal em retroalimentação existe na transmissão de sinal na qual o sinal de saída do amplificador é retroalimentado para a parte de faixa de base pelo laço cartesiano e sinais antes e atrás amplificação são comparados um com o outro para realizar detecção e correção de erro e, em conformidade, leva tempo para produzir convergência da pré-compensação de distorção para reduzir a distorção de ordem par do efeito de memória visto que o retardo de transmissão de laço cartesiano é maior que a constante de tempo do efeito de memória devido às características OFDM que têm potência média baixa e potência de pico par grande se a distorção de ordem par do efeito de memória for alterada.
[0028] Além disso, visto que o retardo de transmissão de laço cartesiano é mais longo que a constante de tempo para variar a tensão de fonte de alimentação do amplificador de potência de alta frequência com o sinal de entrada OFDM de modulação ortogonal, é necessário tempo para convergir a pré-compensação de distorção.
[0029] Além disso, visto que o retardo de transmissão de laço cartesiano é mais longo que a constante de tempo de variação de pico de classe AB, leva tempo para convergir a pré-compensação de distorção.
[0030] Em conformidade, a amplificação Doherty do amplificador de portador, o amplificador de pico e o circuito combinado são eliminados e uma tensão de fonte de alimentação é produzida para seguir um envelope com o uso de amplificação equilibrada de modo que eficiência alta é realizada quando comparada à amplificação Doherty. De modo concreto, é um objetivo produzir o encurtamento do retardo de transmissão de laço cartesiano, convergência em um tempo curto e aprimoramento de eficiência produzindo-se a distorção de pré-compensação seguir o envelope de modo que a tensão de fonte de alimentação siga o envelope na amplificação equilibrada.
[0031] De acordo com a presente invenção, a fim de alcançar o objetivo acima, um circuito de compensação de distorção que compensa distorção de um amplificador de potência de alta frequência que amplifica por potência um sinal de entrada OFDM que tem uma frequência convertida em uma faixa de alta frequência ou um sinal de entrada OFDM em uma faixa de alta frequência, compreende um circuito de geração de sinal de compensação de distorção simétrica ímpar para gerar independentemente um sinal de coeficiente de compensação de distorção simétrica ímpar de cada ordem do amplificador de potência de alta frequência de um sinal de alta frequência ou um sinal IF de alta frequência ou um sinal de alta frequência de entrada OFDM que é um sinal de entrada em uma faixa de alta frequência (doravante chamado de um sinal de alta frequência de entrada OFDM) obtido submetendo-se um sinal OFDM à modulação ortogonal e conversão digital ascendente, um circuito de adição de sinal de compensação de distorção simétrica ímpar para preparar um sinal de compensação de distorção simétrica ímpar de erro de erro do sinal de alta frequência de entrada OFDM, uma saída do amplificador de potência de alta frequência e um sinal de carotagem de compensação de distorção simétrica ímpar obtendo através de carotagem o sinal de coeficiente de compensação de distorção simétrica ímpar gerado de cada ordem e adicionar um sinal de compensação de distorção simétrica ímpar obtido adicionando-se o sinal de compensação de distorção simétrica ímpar de erro e o sinal de coeficiente de compensação de distorção simétrica ímpar ao sinal de alta frequência de entrada OFDM, um circuito de geração de sinal de compensação de distorção simétrica par para gerar independentemente um sinal de coeficiente de compensação de distorção simétrica par de cada ordem do amplificador de potência de alta frequência do sinal de alta frequência de entrada OFDM e um circuito de adição de sinal de compensação de distorção simétrica par para preparar um sinal de compensação de distorção simétrica par de erro (seguindo o envelope) de erro do sinal de alta frequência de entrada OFDM, a saída do amplificador de potência de alta frequência e um sinal de carotagem de compensação de distorção simétrica par obtendo através de carotagem o sinal de coeficiente de compensação de distorção simétrica par gerado de cada ordem e adicionar um sinal de compensação de distorção simétrica par obtido adicionando-se o sinal de compensação de distorção simétrica par de erro e o sinal de coeficiente de compensação de distorção simétrica par ao sinal de alta frequência de entrada OFDM, desse modo, a distorção simétrica ímpar e a distorção simétrica par são compensadas independentemente.
[0032] Além disso, um circuito de compensação de distorção que compensa distorção de um amplificador de potência de alta frequência que amplifica por potência um sinal de entrada OFDM que tem uma frequência convertida em uma faixa de alta frequência, compreende um circuito de geração de sinal de compensação de distorção simétrica ímpar para gerar independentemente sinal de coeficiente de compensação de distorção simétrica ímpar de cada ordem do amplificador de potência de alta frequência de um sinal de entrada OFDM (doravante chamado de um sinal de entrada OFDM de modulação ortogonal) obtido submetendo-se um sinal OFDM à modulação ortogonal, um circuito de adição de sinal de compensação de distorção simétrica ímpar para preparar um sinal de compensação de distorção simétrica ímpar de erro de erro do sinal de entrada OFDM de modulação ortogonal, uma saída do amplificador de potência de alta frequência e um sinal de carotagem de compensação de distorção simétrica ímpar obtendo através de carotagem o sinal de coeficiente de compensação de distorção simétrica ímpar gerado de cada ordem e adicionar um sinal de compensação de distorção simétrica ímpar obtido adicionando-se o sinal de compensação de distorção simétrica ímpar de erro e o sinal de coeficiente de compensação de distorção simétrica ímpar ao sinal de entrada OFDM de modulação ortogonal, um circuito de geração de sinal de compensação de distorção simétrica par para gerar independentemente um sinal de coeficiente de compensação de distorção simétrica par de cada ordem do amplificador de potência de alta frequência do sinal de entrada OFDM de modulação ortogonal e um circuito de adição de sinal de compensação de distorção simétrica par para preparar um sinal de compensação de distorção simétrica par de erro (seguindo o envelope) de erro do sinal de entrada OFDM de modulação ortogonal, a saída do amplificador de potência de alta frequência e um sinal de carotagem de compensação de distorção simétrica par obtendo através de carotagem o sinal de coeficiente de compensação de distorção simétrica par gerado de cada ordem e adicionar um sinal de compensação de distorção simétrica par obtido adicionando-se o sinal de compensação de distorção simétrica par de erro e o sinal de coeficiente de compensação de distorção simétrica par ao sinal de entrada OFDM de modulação ortogonal, desse modo, a distorção simétrica ímpar e a distorção simétrica par são compensadas independentemente.
[0033] Adicionalmente, um transmissor usa o circuito de compensação de distorção e um amplificador de potência de alta frequência de sistema de amplificação de potência de método de rastreamento de envelope (EER) para variar uma tensão de fonte de alimentação do amplificador de potência de alta frequência com um sinal de entrada OFDM de modulação ortogonal.
[0034] Além disso, o transmissor inclui uma unidade de retardo de uma constante de tempo para variar a tensão de fonte de alimentação do amplificador de potência de alta frequência com o sinal de entrada OFDM de modulação ortogonal, em que a unidade de retardo é inserida em um estágio anterior do circuito de compensação de distorção.EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO
[0035] Conforme descrito acima, de acordo com a presente invenção, o retardo de transmissão de laço cartesiano pode ser produzido mais curto que a constante de tempo do efeito de memória, e a distorção de ordem par do efeito de memória produzida pelo amplificador de potência pode ser compensada para convergir a compensação em um tempo curto.
[0036] A Figura 1A é um diagrama de blocos que ilustra de modo esquemático um transmissor de acordo com uma modalidade da presente invenção (que inclui conversão de frequência digital, faixa de alta frequência ADC e alta frequência DAC como meio para produzir compensação após a modulação ortogonal e não inclui modulação ortogonal, demodulação ortogonal e um circuito de integração em um laço cartesiano);
[0037] A Figura 1B é um diagrama de blocos que ilustra de modo esquemático um transmissor de acordo com uma modalidade da presente invenção (que inclui compensação ortogonal ADC e compensação ortogonal DAC como meio para produzir compensação após modulação ortogonal e não inclui modulação ortogonal, demodulação ortogonal e um circuito de integração no laço cartesiano);
[0038] A Figura 2 é um diagrama de blocos que ilustra de modo esquemático um circuito de geração de sinal de distorção simétrica ímpar da modalidade da presente invenção (cálculo automático de coeficiente);
[0039] A Figura 3 é um diagrama de blocos que ilustra de modo esquemático um circuito de geração de sinal de distorção simétrica par da modalidade da presente invenção (cálculo automático de coeficiente);
[0040] A Figura 4A é um diagrama esquemático que ilustra a constante de tempo de laço (cartesiano) (retardo) de compensação de distorção, constante de tempo (retardo) de ERR (variação de tensão de fonte de alimentação) e sinal de entrada de faixa de base OFDM que tem modulação ortogonal, demodulação ortogonal e circuitos de integração em laço cartesiano e constante de tempo de distorção de efeito de memória de um amplificador de potência de alta frequência;
[0041] A Figura 4B é um diagrama esquemático que ilustra a constante de tempo de circuito de compensação de distorção e envelopes de sinal de entrada de alta frequência OFDM e sinal de saída de alta frequência OFDM que não tem modulação ortogonal, demodulação ortogonal e circuito de integração em laço cartesiano e constante de tempo (retardo) do distorção de efeito de memória do amplificador de potência de alta frequência e tensão de fonte de alimentação de rastreamento de detecção de envelope (ERR) (que aproxima ao sinal de entrada de faixa de base) de um sinal de saída de alta frequência do amplificador de potência de alta frequência ((a) mostra tensão de fonte de alimentação de rastreamento de detecção de envelope (ERR) (que aproxima ao sinal de entrada de faixa de base) do sinal de saída de alta frequência do amplificador de alta frequência e (b) mostra envelopes de sinal de entrada de alta frequência OFDM e sinal de saída de alta frequência OFDM);
[0042] A Figura 5A é um diagrama esquemático que ilustra envelopes de sinal de entrada de alta frequência OFDM e linhas de limite de carotagem;
[0043] A Figura 5B é um diagrama esquemático que ilustra o envelope do sinal de entrada de alta frequência OFDM submetido à carotagem; e
[0044] A Figura 6 é um diagrama de blocos que ilustra de modo esquemático um transmissor que inclui a modulação ortogonal, demodulação ortogonal e circuitos de integração no laço cartesiano.
[0045] A presente invenção será descrita agora. Primeiro, a distorção é descrita.
[0046] Na técnica de submeter a distorção de ordem par à diferenciação de amplitude e compensação de diferenciação de fase nas literaturas de patente 2 e 3, conforme mostrado na Figura 6 de um diagrama de blocos que ilustra de modo esquemático um transmissor que inclui modulação ortogonal, demodulação ortogonal e circuitos de integração em um laço cartesiano, um retardo de laço cartesiano longo (transmissão) que é o total de um retardo gerado passando-se através da modulação ortogonal, D/A, conversão de frequência e um filtro de faixa de base e um retardo gerado passando-se através da conversão de frequência, filtro, A/D e demodulação ortogonal em uma trajetória de retroalimentação existe na transmissão de sinal na qual um sinal de saída de um amplificador é retroalimentado para uma parte de faixa de base no laço cartesiano e sinais antes e atrás amplificação são comparados para produzir detecção e correção de erro. Em conformidade, conforme mostrado na Figura 4A que ilustra de modo esquemático uma constante de tempo de distorção de efeito de memória de um amplificador de potência de alta frequência, em que uma constante de tempo do laço cartesiano de compensação de distorção inclui modulação ortogonal, demodulação ortogonal e circuitos de integração no laço cartesiano e um sinal de entrada de faixa de base OFDM, o retardo no laço cartesiano (transmissão) é mais longo que a constante de tempo (retardo) de efeito de memória, a constante de tempo (retardo) do laço (cartesiano) e a constante de tempo (retardo) de ERR par (variação de tensão de fonte de alimentação) se a distorção de ordem par do efeito de memória for alterada devido a características de OFDM que têm potência média pequena e potência de pico grande. Além disso, o retardo no laço cartesiano (transmissão) é longo e, em conformidade, leva tempo para produzir convergência de pré-compensação para reduzir a distorção de ordem par do efeito de memória.
[0047] Além disso, o retardo no laço cartesiano (transmissão) é mais longo que a constante de tempo do ERR de rastreamento de detecção de envelope de um sinal de saída de alta frequência para variar uma tensão de fonte de alimentação do amplificador de potência de alta frequência com o sinal de entrada OFDM de modulação ortogonal. Adicionalmente, visto que o retardo no laço cartesiano (transmissão) é longo, a convergência de pré-compensação exige tempo.
[0048] Além disso, o retardo no laço cartesiano (transmissão) é mais longo que a constante de tempo de variação de pico de classe AB não mostrada e, em conformidade, leva tempo para produzir a convergência da pré-compensação.
[0049] Em conformidade, a quantidade de redução de distorção não pode ser aumentada.
[0050] Desse modo, o retardo no laço cartesiano (transmissão) é produzido mais curto que a constante de tempo do efeito de memória. Adicionalmente, o retardo é produzido mais curto que a constante de tempo para variar a tensão de fonte de alimentação do amplificador de potência de alta frequência com o sinal de entrada OFDM de modulação ortogonal. O retardo é produzido mais curto que a constante de tempo de variação de pico de classe AB.
[0051] Além disso, visto que a modulação ortogonal, a demodulação ortogonal e o circuito de integração não são fornecidos no laço cartesiano fornecendo-se conversão de frequência digital, faixa de alta frequência ADC e faixa de alta frequência DAC ou fornecendo-se compensação ortogonal ADC e compensação ortogonal DAC em compensação após modulação ortogonal como meio para produzir compensação após modulação ortogonal desse método, a distorção simétrica e a distorção assimétrica podem ser detectadas independentemente e o retardo no laço cartesiano (transmissão) para produzir a compensação independentemente pode ser produzido curto conforme mostrado na Figura 4B que ilustra de modo esquemático a tensão de fonte de alimentação de rastreamento de detecção de envelope (ERR) (aproximando à sinal de entrada de faixa de base) do sinal de saída de alta frequência do amplificador de potência de alta frequência, uma constante de tempo de distorção de efeito de memória do amplificador de potência de alta frequência, uma constante de tempo de laço de compensação de distorção no qual a modulação ortogonal, a demodulação ortogonal e o circuito de integração não são fornecidos no laço cartesiano e envelopes do sinal de entrada de alta frequência OFDM e o sinal de saída de alta frequência OFDM de modo que a convergência seja produzida em um tempo curto.
[0052] Em conformidade, a quantidade de redução de distorção pode ser aumentada.
[0053] A configuração e operação de uma modalidade da presente invenção são descritas agora em referência à Figura 1A que ilustra de modo esquemático, em um diagrama de blocos, um transmissor da modalidade da presente invenção (conversão de frequência digital de um conversor ascendente digital e um conversor descendente digital, uma faixa de alta frequência ADC e uma faixa de alta frequência DAC para produzir compensação após modulação ortogonal), a Figura 2 ilustra em um diagrama de blocos um circuito de geração de sinal de distorção simétrica ímpar na modalidade da presente invenção, a Figura 3 ilustra em um diagrama de blocos um circuito de geração de sinal de distorção simétrica par na modalidade da presente invenção, a Figura 4A ilustra de modo esquemático uma constante de tempo da distorção de efeito de memória de um amplificador de potência de alta frequência, uma constante de tempo de um laço cartesiano de compensação de distorção em comparação a sinais de entrada de faixa de base e um sinal de entrada de faixa de base OFDM, a Figura 4B ilustra de modo esquemático tensão de fonte de alimentação de rastreamento de detecção de envelope (ERR) (que aproxima ao sinal de entrada de faixa de base) do sinal de saída de alta frequência do amplificador de potência de alta frequência, a constante de tempo de distorção de efeito de memória do amplificador de potência de alta frequência, a constante de tempo de laço de compensação de distorção em comparação a sinais de entrada em alta frequência e envelopes de um sinal de entrada de alta frequência OFDM e um sinal de saída de alta frequência OFDM, a Figura 5A ilustra de modo esquemático envelopes do sinal de entrada de alta frequência OFDM e linhas de limite de carotagem e a Figura 5B ilustra de modo esquemático o envelope do sinal de entrada de alta frequência OFDM submetido à carotagem.
[0054] Na modalidade 1, a diferença (próxima à diferenciação) entre um sinal de entrada antes da amostragem e o sinal de entrada amostrado é calculada e o coeficiente e o sinal de entrada são submetidos à multiplicação complexa para aproximar um componente de diferenciação de amplitude do efeito de memória. A diferença (próxima à diferenciação) entre o sinal de entrada antes da amostragem e o sinal de entrada amostrado é calculado e um componente de diferenciação de distorção de ordem par do efeito de memória é aproximado. Os resultados da mesma são combinados de modo linear para, desse modo, aproximar características inversas da distorção de ordem par do efeito de memória.
[0055] Um sinal de entrada digital emitido a partir de um modulador OFDM 1 fornecido em um circuito de compensação de distorção 38 incluído em um modulador da presente invenção é modulado por um modulador ortogonal (modulação ortogonal) 4 e é abastecido a um somador 22 e a uma unidade de retardo 18 através de uma unidade de retardo 44 e um conversor ascendente digital 41. O sinal de entrada retardado pela unidade de retardo 18 é inserido em um multiplicador 30 e o multiplicador 34 para detectar o coeficiente de distorção. Um sinal de saída do somador 22 é abastecido para um somador 3 e um sinal de saída do somador 3 é convertido em um sinal análogo por um DAC 5. Logo após, o sinal análogo é emitido a partir do circuito de compensação de distorção 38 e é amplificado por potência a um nível prescrito por um amplificador de potência de alta frequência (amplificador de potência) 7. Um sinal de saída produzido pelo amplificador de potência 7 passa através de um acoplador direcional 8 e um BPF 9 a ser transmitido como ondas de rádio por uma antena 10.
[0056] Por outro lado, o sinal distribuído por ramificação ou ramificado a partir do acoplador direcional 8 é convertido em um sinal digital por um conversor A/D (ADC) 14. O sinal convertido é ajustado para ser um sinal que tem um nível apropriado por um controlador de autoganho (AGC) 15 e é fornecido ao multiplicador 30 e o multiplicador 34 para detectar o coeficiente de distorção.
[0057] Nesse momento, os tempos de retardo dos dois sinais inseridos no somador 25 são ajustados para serem o mesmo tempo pela unidade de retardo 18.
[0058] Os coeficientes (magnitudes) de distorção simétrica ímpar de terceira ordem (A3, P3) a distorção simétrica ímpar de sétima ordem (A7, P7) e distorção simétrica ímpar de segunda ordem (A2, P2) são detectados independentemente a partir do sinal de entrada por um circuito de geração de sinal de distorção simétrica ímpar 20 e um circuito de geração de sinal de distorção simétrica par 23, respectivamente. O coeficiente distorção simétrica ímpar detectado e coeficiente de distorção simétrica par são submetidos à carotagem através de circuitos de carotagem 32 e 43 apenas por pico conforme mostrado na Figura 5B, são ajustados para ter o mesmo retardo que o sinal de distorção (diferença entre sinais de entrada e de retroalimentação) na saída do somador 25 por meio de unidade de retardos 45 e 46, que são multiplicados por sinais de distorção (diferença entre sinais de entrada e de retroalimentação) na saída do somador 25 por meio de multiplicadores 30 e 34 e são adicionados ao coeficiente de distorção simétrica ímpar e coeficiente de distorção simétrica par em somadores 48 e 49, respectivamente, de modo que o coeficiente de distorção simétrica ímpar detectado e o coeficiente de distorção simétrica par se tornem sinal de compensação de distorção simétrica ímpar e sinal de compensação de distorção simétrica par, respectivamente. O sinal de compensação de distorção simétrica ímpar e o sinal de compensação de distorção simétrica par são adicionados ao sinal de entrada em um circuito de adição de distorção simétrica ímpar 36 e um circuito de adição de distorção simétrica par 37, respectivamente.
[0059] Visto que a detecção do coeficiente de distorção simétrica ímpar e a adição da distorção simétrica ímpar são as mesmas da literatura de patente 1, a descrição detalhada da mesma é omitida, e a descrição simples da mesma é feita. Os pontos diferentes da presente invenção são descritos voltados para detecção do coeficiente de distorção simétrica par e adição da distorção simétrica par.
[0060] A detecção de coeficientes de distorção de amplitude simétrica par de segunda ordem (A2) e distorção de fase simétrica par de segunda ordem (P2) no circuito de geração de sinal de distorção simétrica par 23 na Figura 1A que ilustra em um diagrama de blocos o transmissor da modalidade da presente invenção que é descrito em referência à Figura 3 que ilustra em um diagrama de blocos (diferenciação de amplitude e diferenciação de fase) um circuito de geração de distorção simétrica par da modalidade da presente invenção.
[0061] O sinal de entrada é convertido em um sinal real de um valor absoluto de um sinal complexo por um circuito de valor absoluto 51. O sinal real convertido é abastecido a uma unidade de retardo (D) 52 e a um somador 54, no qual a diferença (próxima à diferenciação) entre o sinal real convertido e um sinal real antes que uma amostra é calculada. O sinal real convertido é abastecido a um circuito de cálculo de valor de inversão efetivo 62, que calcula um inverso de um valor efetivo, que é multiplicado por um sinal de diferença de saída do somador 54 em um multiplicador 56. Além disso, um sinal de saída do multiplicador 56 é multiplicado pelo sinal de entrada em um multiplicador 58 para calcular coeficiente de distorção de diferenciação de amplitude simétrica par de segunda ordem.
[0062] Além disso, o sinal de entrada é abastecido a uma unidade de retardo (D) 53 e um somador 55, no qual a diferença (próxima à diferenciação) entre o sinal de entrada e o sinal de entrada antes que uma amostra da mesma seja calculada. Além disso, o sinal de entrada é abastecido para um circuito de cálculo de valor de inversão efetivo 63, que calcula um inverso de um valor efetivo, que é multiplicado por um sinal de diferença de saída do somador 55 em um multiplicador 57. Um sinal de saída do multiplicador 57 é multiplicado por um coeficiente de 0,6378 em um multiplicador 59 para calcular coeficiente de distorção de fase de diferenciação de amplitude simétrica par de segunda ordem.
[0063] Um sinal de saída do multiplicador 58 e um sinal de saída do multiplicador 59 são adicionados a um somador 60, que emite coeficientes de distorção de amplitude simétrica par de segunda ordem (A2) e distorção de fase simétrica par de segunda ordem (P2) de efeito de memória.
[0064] Em referência à Figura 1A que ilustra, em um diagrama de blocos, o transmissor da modalidade da presente invenção, a adição de distorção é descrita. Na Figura 1A, o sinal de distorção simétrica par do sinal de circuito de entrada emitido pelo circuito de geração de sinal de distorção simétrica par 23 que sofre carotagem pelo circuito de carotagem 43 a ser abastecido para a unidade de retardo 45, que emite um sinal de distorção simétrica par de um sinal de entrada retardado que é retardado por um retardo (transmissão) de laço (cartesiano). Além disso, o sinal de distorção simétrica par emitido pela unidade de retardo 45 é multiplicado por um sinal de erro de retardo de laço (transmissão) (cartesiano) produzido pelo somador 25 em um multiplicador 34, que produz um sinal de erro de distorção simétrica par (transmissão) de laço (cartesiano). Além disso, o sinal de distorção simétrica par do sinal atual de entrada é adicionado ao sinal de erro de distorção simétrica par (transmissão) de laço (cartesiano) no somador 48, que produz um sinal de distorção simétrica par do sinal atual de entrada que considera o erro de distorção de retardo (transmissão) de laço (cartesiano) a ser adicionado ao sinal atual de entrada no somador 3.
[0065] Adicionalmente, na Figura 1A, o sinal de distorção simétrica ímpar do sinal atual de entrada emitido pelo circuito de geração de sinal de distorção simétrica ímpar 20 é submetido à carotagem pelo circuito de carotagem 32 e é abastecido à unidade de retardo 46, que produz um sinal de distorção simétrica ímpar do sinal de entrada retardado que é retardado por um retardo (transmissão) de laço (cartesiano). Adicionalmente, o sinal de distorção simétrica ímpar produzido pela unidade de retardo 46 é multiplicado por um sinal de erro de retardo de laço (transmissão) (cartesiano) produzido pelo somador 25 em um multiplicador 30, que produz um sinal de erro de distorção simétrica ímpar de retardo (transmissão) de laço (cartesiano). Além disso, o sinal de distorção simétrica ímpar do sinal atual de entrada é adicionado ao sinal de erro de distorção simétrica ímpar de retardo (transmissão) de laço (cartesiano) no somador 49, que produz um sinal de distorção simétrica ímpar do sinal atual de entrada que considera o erro de distorção de retardo (transmissão) de laço (cartesiano) a ser adicionado ao sinal atual de entrada no somador 22.
[0066] Na modalidade da presente invenção, modulação ortogonal, demodulação ortogonal, conversão de frequência ascendente/descendente, BPF, um dispositivo de fase e um circuito de integração não são fornecidos no laço cartesiano, e a variação no envelope da tensão de fonte de alimentação é seguida em um retardo baixo. Adicionalmente, visto que retardo é curto e estável, a unidade de retardos 18, 45 e 46 para compensar o retardo (transmissão) de laço (cartesiano) e uma unidade de retardo 44 para compensar uma constante de tempo (retardo) na variação de tensão de fonte de alimentação ERR pode ser fixa.
[0067] Além disso, a estabilização é atingida no estado constante de classe A por meio da carotagem do sinal de entrada em vez de um circuito de integração e pico de classe AB ser seguido em retardo baixo.
[0068] Em conformidade, a modulação ortogonal, a demodulação ortogonal e o circuito de integração não são fornecidos no laço cartesiano fornecendo-se a conversão de frequência digital, a faixa de alta frequência ADC e a faixa de alta frequência DAC como meio para produzir compensação após modulação ortogonal e em conformidade conforme mostrado na Figura 4B que ilustra em um diagrama esquemático a tensão de fonte de alimentação de rastreamento de detecção de envelope (ERR) (próxima ao sinal de entrada de faixa de base) do sinal de saída de alta frequência do amplificador de potência de alta frequência, a constante de tempo de distorção de efeito de memória do amplificador de potência de alta frequência, a constante de tempo de laço de compensação de distorção na qual a modulação ortogonal, a demodulação ortogonal e o circuito de integração não são fornecidos no laço cartesiano e envelopes do sinal de entrada de alta frequência OFDM e o sinal de saída de alta frequência OFDM, a distorção simétrica e a distorção assimétrica podem ser detectados independentemente e o retardo na transmissão de laço cartesiano para produzir compensação independentemente pode ser produzido curto para o mesmo grau que a constante de tempo do efeito de memória, o ERR de rastreamento de detecção de envelope constante de tempo (retardo) do sinal de saída de alta frequência ou constante de tempo de variação de pico de classe AB (retardo) não mostrado, de modo que mesmo se a quantidade de aprimoramento de distorção for aumentada, a convergência é produzida em um tempo curto.
[0069] A seguir, uma modalidade 2 é descrita. A descrição da mesma configuração e operação da modalidade 1 é omitida, e apenas pontos diferentes são descritos.
[0070] A descrição de configuração e operação da modalidade da presente invenção é feita em referência à Figura 1B que ilustra em um diagrama de blocos o transmissor (compensação ortogonal ADC e compensação ortogonal DAC após modulação ortogonal) da modalidade da presente invenção em vez da Figura 1A que ilustra em um diagrama de blocos o transmissor (conversão de frequência digital, faixa de alta frequência ADC e faixa de alta frequência DAC de um conversor ascendente digital e um conversor descendente digital na compensação após modulação ortogonal) da modalidade da presente invenção.
[0071] Na Figura 1B, um sinal de entrada digital produzido por um modulador OFDM 1 fornecido em um circuito de compensação de distorção 38 incluído em um modulador da presente invenção é modulado por um modulador ortogonal (modulação ortogonal) 4 e é abastecido para um multiplicador 2 e uma unidade de retardo 18 através de uma unidade de retardo 44. O sinal de entrada retardado pela unidade de retardo 18 é fornecido ao multiplicador 30 e o multiplicador 34 para detectar um coeficiente de distorção. Um sinal de saída do multiplicador 2 é inserido a um somador 3 e um sinal de saída do somador 3 é convertido em um sinal análogo por um DAC 5. Então, o sinal análogo é emitido a partir de um circuito de compensação de distorção 38 e uma frequência do sinal análogo é convertido por um misturador 40 e um oscilador 13. O sinal análogo que tem a frequência convertida é abastecido para um BPF 6 para remover ondas desnecessárias ou sinais das mesmas e é amplificado para um nível de potência prescrito por um amplificador de potência de alta frequência (amplificador de potência) 7. Um sinal de saída produzido pelo amplificador de potência 7 passa através de um acoplador direcional 8 e um BPF 9 e é transmitido como ondas de rádio por uma antena 10.
[0072] Por outro lado, um sinal distribuído por ramificação ou ramificando a partir do acoplador direcional 8 é submetido à conversão de frequência por meio de um misturador 11 e do oscilador 13 e é abastecido para um BPF 12 para remover ondas desnecessárias ou sinais do mesmo. Então, o sinal produzido pelo BPF 12 é inserido ao circuito de compensação de distorção 38 incluído no modulador. O sinal inserido ao circuito de compensação de distorção é convertido em um sinal digital por um conversor A/D de compensação ortogonal (ADC) 14. O sinal convertido é ajustado para ser um sinal que tem um nível apropriado por um controlador de autoganho (AGC) 15 e é abastecido para um somador 25.
[0073] Na modalidade da presente invenção, modulação ortogonal, demodulação ortogonal, um dispositivo de fase e um circuito de integração não são fornecidos no laço cartesiano e variação no envelope da tensão de fonte de alimentação é seguido em um retardo baixo. Adicionalmente, visto que o retardo é curto e estável, a unidade de retardos 18, 45 e 46 para compensar o retardo (transmissão) de laço (cartesiano) e a unidade de retardo 44 para compensar a constante de tempo (retardo) na variação de tensão de fonte de alimentação ERR pode ser fixado.
[0074] Além disso, a estabilização é atingida no estado constante de classe A por meio da carotagem do sinal de entrada em vez de um circuito de integração e pico de classe AB é seguida em retardo baixo.
[0075] Em conformidade, a modulação ortogonal, a demodulação ortogonal e o circuito de integração não são fornecidos no laço cartesiano fornecendo-se a compensação ortogonal ADC e a compensação ortogonal DAC como meio para produzir compensação após modulação ortogonal e em conformidade conforme mostrado na Figura 4B que ilustra em um diagrama esquemático uma tensão de fonte de alimentação de rastreamento de detecção de envelope (ERR) (próxima ao sinal de entrada de faixa de base) do sinal de saída de alta frequência do amplificador de potência de alta frequência, a constante de tempo de distorção de efeito de memória do amplificador de potência de alta frequência, a constante de tempo de laço de compensação de distorção na qual a modulação ortogonal, a demodulação ortogonal e o circuito de integração não são fornecidos no laço cartesiano e envelopes do sinal de entrada de alta frequência OFDM e o sinal de saída de alta frequência OFDM, a distorção simétrica e a distorção assimétrica podem ser detectados independentemente e o retardo no transmissão de laço cartesiano para produzir a compensação independentemente pode ser produzido curto para o mesmo grau que a constante de tempo do efeito de memória, o ERR de rastreamento de detecção de envelope constante de tempo do sinal de saída de alta frequência ou constante de tempo de variação de pico de classe AB não mostrada, de modo que mesmo se a quantidade de aprimoramento de distorção for aumentada, a convergência é produzida em um tempo curto.
[0076] De acordo com a presente invenção, porém, sem limitação às modalidades 1 e 2, no circuito de pré-compensação de distorção que forma independentemente coeficientes do sinal de compensação de distorção simétrica ímpar de cada ordem do amplificador de potência de alta frequência que amplifica o sinal de entrada na faixa de alta frequência, a presente invenção pode ser amplamente aplicada ao circuito de pré-compensação de distorção que forma independentemente coeficientes plurais do sinal de compensação de distorção de ordem par do efeito de memória do sinal de entrada.
[0077] Especificamente, a presente invenção pode ser amplamente aplicada ao transmissor de potência grande em modulação digital na qual a faixa de razão para uma razão entre uma frequência central e um sinal faixa é alta sem ser extremamente diferente de 1 e uma diferença entre potência de pico e potência média é grande como em um transmissor para difusão de multimídia de 400 W que tem as frequências de 90 MHz a 108 MHz e 208 MHz a 222 MHz ou similares.
[0078] 1: modulador OFDM (saída digital de OFDM-MOD), 92: entrada: SWR ACsaída: tensão de fonte de alimentação ERR,
[0079] 4: modulador ortogonal (modulação ortogonal), 5, 91: conversor D/A(DAC),
[0080] 16: demodulador ortogonal (demodulação ortogonal),
[0081] 11, 40: misturador, 6, 9, 12: BPF, 13: oscilador,
[0082] 14: conversor A/D (ADC), 15: controlador de autoganho (AGC),
[0083] 7: amplificador de potência de alta frequência (amplificador de potência),8: acoplador direcional, 10: antena,
[0084] 2, 21, 24, 27, 30, 34, 56, 57, 58, 59, 61, 69: multiplicador,
[0085] 3, 22, 25, 42, 48, 49, 54, 55, 60, 74, 75, 80, 82: somador,
[0086] 20: circuito de geração de sinal de distorção simétrica ímpar, 23: circuitode geração de sinal de distorção simétrica par, 31, 35, 65: circuito de integração;
[0087] 36: circuito de adição de distorção simétrica ímpar, 37: circuito de adiçãode distorção simétrica par,
[0088] 41: conversor ascendente digital,
[0089] 38: circuito de compensação de distorção incluído no modulador
[0090] 47: circuito de geração de sinal de compensação de distorção, 32, 43:circuito de carotagem,
[0091] 19: circuito quadrado, 51: circuito de valor absoluto,
[0092] 62, 63, 67: circuito de cálculo de valor de inversão efetivo,
[0093] 17: comutador de fase, 18, 44, 45, 46, 52, 53, 72, 73: unidade de retardo,
[0094] 66: circuito para calcular automaticamente o valor fixo de 0,6378, 68: circuito para calcular automaticamente o valor fixo de 0,7996.
Claims (3)
1. Circuito de compensação de distorção (38) que compensa a distorção de um amplificador de potência de alta frequência (7) que amplifica por potência um sinal de entrada OFDM que tem uma frequência convertida em uma faixa de alta frequência ou um sinal de entrada OFDM em uma faixa de alta frequência caracterizado pelo fato de que compreende:um circuito de geração de sinal de compensação de distorção simétrica ímpar (20) para gerar independentemente um sinal de coeficiente de compensação de distorção simétrica ímpar de cada ordem do amplificador de potência de alta frequência (7) de um sinal de alta frequência ou um sinal IF de alta frequência ou um sinal de alta frequência de entrada OFDM que é um sinal de entrada em uma faixa de alta frequência (chamado sinal de alta frequência de entrada OFDM) obtido submetendo-se um sinal OFDM a modulação ortogonal (4) e conversão digital ascendente (41);um circuito de adição de sinal de compensação de distorção simétrica ímpar (36) para preparar (30) um sinal de compensação de distorção simétrica ímpar de erro a partir do erro do sinal de alta frequência de entrada OFDM, uma saída do amplificador de potência de alta frequência (7) e um sinal de carotagem de compensação de distorção simétrica ímpar obtido através da carotagem (32) do sinal de coeficiente de compensação de distorção simétrica ímpar gerado de cada ordem e adicionar um sinal de compensação de distorção simétrica ímpar obtido adicionando- se (49) o sinal de compensação de distorção simétrica ímpar de erro e o sinal de coeficiente de compensação de distorção simétrica ímpar ao sinal de alta frequência de entrada OFDM;um circuito de geração de sinal de compensação de distorção simétrica par (23) para gerar independentemente um sinal de coeficiente de compensação de distorção simétrica par de cada ordem do amplificador de potência de alta frequência (7) do sinal de alta frequência de entrada OFDM; eum circuito de adição de sinal de compensação de distorção simétrica par (37) para preparar um sinal de compensação de distorção simétrica par de erro a partir do erro do sinal de alta frequência de entrada OFDM, a saída do amplificador de potência de alta frequência (7) e um sinal de carotagem de compensação de distorção simétrica par obtido através de carotagem (43) do sinal de coeficiente de compensação de distorção simétrica par gerado de cada ordem e adicionar um sinal de compensação de distorção simétrica par obtido adicionando-se (48) o sinal de compensação de distorção simétrica par de erro e o sinal de coeficiente de compensação de distorção simétrica par ao sinal de alta frequência de entrada OFDM, em que a distorção simétrica ímpar e a distorção simétrica par são configuradas para serem compensadas independentemente.
2. Circuito de compensação de distorção (38) que compensa distorção de um amplificador de potência de alta frequência (7) que amplifica por potência um sinal de entrada OFDM que tem uma frequência convertida em uma faixa de alta frequência caracterizado pelo fato de que compreende:um circuito de geração de sinal de compensação de distorção simétrica ímpar (20) para gerar independentemente um sinal de coeficiente de compensação de distorção simétrica ímpar de cada ordem do amplificador de potência de alta frequência (7) a partir de um sinal de entrada OFDM (chamado sinal de entrada OFDM de modulação ortogonal (4)) obtido submetendo-se um sinal OFDM à modulação ortogonal (4);um circuito de adição de sinal de compensação de distorção simétrica ímpar (36) para preparar (30) um sinal de compensação de distorção simétrica ímpar de erro a partir do erro do sinal de entrada OFDM de modulação ortogonal (4), uma saída do amplificador de potência de alta frequência (7) e um sinal de carotagem de compensação de distorção simétrica ímpar obtido através de carotagem (32) do sinal de coeficiente de compensação de distorção simétrica ímpar gerado de cada ordem e adicionar um sinal de compensação de distorção simétrica ímpar obtido adicionando- se (49) o sinal de compensação de distorção simétrica ímpar de erro e o sinal de coeficiente de compensação de distorção simétrica ímpar para o sinal de entrada OFDM de modulação ortogonal;um circuito de geração de sinal de compensação de distorção simétrica par (23) para gerar independentemente um sinal de coeficiente de compensação de distorção simétrica par de cada ordem do amplificador de potência de alta frequência do sinal de entrada OFDM de modulação ortogonal (4); eum circuito de adição de sinal de compensação de distorção simétrica par (37) para preparar um sinal de compensação de distorção simétrica par de erro a partir do erro do sinal de entrada OFDM de modulação ortogonal (4), a saída do amplificador de potência de alta frequência e um sinal de carotagem de compensação de distorção simétrica par obtido através de carotagem (43) do sinal de coeficiente de compensação de distorção simétrica par gerado de cada ordem e adicionar um sinal de compensação de distorção simétrica par obtido adicionando-se (48) o sinal de compensação de distorção simétrica par de erro e o sinal de coeficiente de compensação de distorção simétrica par ao sinal de entrada OFDM de modulação ortogonal (4),em que a distorção simétrica ímpar e a distorção simétrica par são configuradas para serem compensadas independentemente.
3. Transmissor usando um circuito de distorção de pré-compensação e um amplificador de potência de alta frequência de sistema de amplificação de potência de método de rastreamento de envelope (EER), como definido na reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende uma unidade de retardo (44) de uma constante de tempo para variar uma tensão de fonte de alimentação do amplificador de potência de alta frequência (7) com um sinal de entrada OFDM de modulação ortogonal (4), em que a unidade de retardo é inserida em um estágio anterior do circuito de compensação de distorção (38).
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