CN100499357C

CN100499357C - 线性化电路

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Publication number: CN100499357C
Application number: CNB2004800439827A
Authority: CN
Inventors: 能登一二三; 山内和久; 滨松美博; 滨田伦一; 中山正敏
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-10-28
Filing date: 2004-10-28
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2024-10-28
Also published as: WO2006046294A1; JPWO2006046294A1; JP4319681B2; CN101019310A; US7557654B2; US20070241815A1

Abstract

一种线性化电路，使线性化电路的增益特性形成在增益减小后增加的谷特性。具备：信号路径，依次串联连接RF信号的输入端子(1)、输入侧偏置阻止用电容器(4)、相互极性相反的二极管对(8、12)、输出侧偏置阻止用电容器(5)以及RF信号的输出端子(2)；偏置电路，在输入侧偏置阻止用电容器(4)和二极管对(8、12)间的信号路径与偏置端子(3)之间设置电阻(7)；RF短路用电容器(6)，一端连接于偏置端子(3)和电阻(7)之间的偏置电路上，另一端接地；和DC馈电用电感器(11)，一端连接于二极管对(8、12)和输出侧偏置阻止用电容器(5)之间的信号路径上，另一端接地。

Description

线性化电路

技术领域

本发明涉及一种适用于卫星通信用放大器、移动体通信用放大器以及地面微波通信用放大器，补偿振幅非线性和相位非线性的低失真放大器用的线性化电路。

背景技术

图23是表示第1现有例的线性化电路的电路图(例如，参照专利文献1)。图23示出的第1现有例的线性化电路具备：信号路径，依次串联连接输入无线频带信号(RF信号)的输入端子1、输入侧偏置阻止用电容器4、二极管8、输出侧偏置阻止用电容器5以及输出无线频带信号的输出端子2；偏置电路，在输入侧偏置阻止用电容器4以及二极管8间的信号路径与偏置端子3之间连接有第1电阻7；RF短路用电容器6，将一端连接于偏置端子3以及第1电阻7间的偏置电路上，另一端接地；偏置短路用电感器11，将一端连接于二极管8以及输出侧偏置阻止用电容器5间的信号路径上，另一端接地；和由串联连接于二极管8上的第2电阻9以及第1电容器10构成的串联电路。

该线性化电路是模拟预失真型线性化电路的一个例子。这样的线性化电路通过串联连接于放大器的前级或后级，进行具有对应输入功率的增加而增益增加、相位延迟的特性的放大器的失真补偿。该线性化电路通过改变偏置电压、电阻9以及电容器10的值，可以调整相对输入功率的增益特性(AM-AM特性)和相对输入功率的相位特性(AM-PM特性)。

另外，图24是表示第2现有例的线性化电路的电路图(例如，参照专利文献2)。在图24中，与图23相同的部分附以相同符号，并省略其说明。图24示出的第2现有例的线性化电路相对RF信号相互极性相反地并联使用2个二极管8、12，直流偏置与二极管的正向极性串联连接。另外，电阻21、22并联地设置于这2个二极管8、12上，经由电阻19、20进行偏置。

这样的线性化电路通过串联连接于放大器的前级或后级，进行具有对应输入功率的增加而增益增加、相位延迟的特性的放大器的失真补偿。通过改变电阻21、22的值，可以对相对输入功率的增益特性(AM-AM特性)和相对输入功率的相位特性(AM-PM特性)进行微调。

图25是表示第3现有例的线性化电路的电路图(例如，参照专利文献3)。在图25中，与图23相同部分附以相同符号，并省略其说明。在图25示出的第3现有例的线性化电路中，2个二极管23、24是相互极性相反地并联设置的二极管对，相对RF信号一方接地。另外，电阻31、32用作分压器。

图26是表示第4现有例的谐波混频器的电路图(例如，参照专利文献4)。在图26示出的第4现有例的谐波混频器中，在IF输入端子30和IF输入端子29之间的路径上设置低通滤波器28和DC断路器(cut)27，在低通滤波器28和DC断路器27的连接点与地之间设置相互极性相反地并联连接的2个二极管23、24和相对本地信号(localsignal)为λ/4波长的线路25。26是相对本地信号为λ/4波长的线路，31表示本地信号输入端子。

专利文献1：特开2002-76784号公报(图1)

专利文献2：实开昭61-68517号公报(图1)

专利文献3：实开平5-023612号公报(图1)

专利文献4：特开平9-130236号公报(图5)

发明内容

发明所要解决的技术问题

在上述第1现有例中，通过改变图23的线性化电路的偏置电压、电阻9以及电容器10的值，来调整相对输入功率的增益特性(AM-AM特性)和相对输入功率的相位特性(AM-PM特性)。

但是，如果将图23所示结构的线性化电路应用于具有图27所示的增益特性的放大器，则由于在高输入区域中线性化电路和放大器的增益特性减小，存在如下问题：在作为从线性增益下降2dB增益的点的规定增益压缩点(例如P_2dB：2dB增益压缩点)处的输出功率下降。

参照附图说明其原理。

在将第1现有例的线性化电路用于图27所示的放大器的增益特性时，为了使在图27示出的增益特性中增益增加的部分平坦而使用线性化电路。为使放大器的增益平坦，必须使线性化电路的增益特性成为与放大器的增益特性相反的特性。在第1现有例的线性化电路中，通过调整施加在二极管8上的电压和电阻9、电容器10的值来得到与放大器的增益特性相反的特性。此时的线性化电路的特性为图28。

若在增益特性如图27所示的放大器中应用增益特性如图28所示的线性化电路，则增益特性为图29。用图29的方块表示此时的规定增益压缩点。线性化电路应用后的增益特性与原来放大器的增益特性(实线)相比，可知规定增益压缩点的输入电平变低。即，在表示放大器的输入输出特性的图30中，规定增益压缩点的输出电平比原来的放大器的特性低。在将所述带线性化电路的放大器应用于例如前馈放大器时，由于规定增益压缩点下降，因此必须使用输出更大的放大器，所以存在电力效率降低、电路面积变大的问题。

另外，在图24示出的第2现有例中，虽然2个二极管对8、12相对RF功率为相反极性，但相对直流偏置为正向偏置。因此，若RF功率变大，则由于电阻19的电压下降，相对二极管8的信号的内部电阻值增加。因此，线性化电路的增益特性相对输入功率减小。另外，虽然利用并联的电阻21、22可调整其减小量，但由于在高输入区域中线性化电路和放大器的增益特性减小，所以存在规定增益压缩点处的输出功率下降的问题。

另外，在图25示出的第3现有例中，2个电阻31、32作为分压电路起作用，经由该分压电路连接二极管对23、24。通过使用第3现有例的线性化电路，在输入信号小时，施加在二极管上的电压比二极管的正向电压低，所以原样输出输入信号。相反，在输入信号大时，施加在二极管上的电压变高，信号波形被削波。因此，输入信号的大小越大，输出信号与输入信号相比越小。即，增益特性相对信号的大小减小。因此，虽然可通过电阻调整增益的减小量，但由于在高输入区域中线性化电路和放大器的增益特性减小，所以存在规定增益压缩点处的输出功率下降的问题。

并且，在第4现有例中，由于使用2个二极管23、24作为混频器的一部分，所以不施加偏置。2个二极管23、24利用二极管的整流作用，消除本地信号的2倍波。因此，二极管23、24不作为线性化电路动作。

本发明为解决上述现有例的技术问题而作出，其目的在于提供一种可以使增益特性形成增益在减小后增加的谷特性(valleycharacteristic)的线性化电路。

解决技术问题的技术手段

本发明的线性化电路具备：信号路径，依次串联连接RF信号的输入端子、输入侧偏置阻止用电容器、相互极性相反的二极管对、输出侧偏置阻止用电容器以及RF信号的输出端子；偏置电路，在所述输入侧偏置阻止用电容器和所述二极管对间的信号路径与所述偏置端子之间设置有电阻；RF短路用电容器，一端连接于所述偏置端子与所述电阻间的偏置电路上，另一端接地；和DC馈电用电感器，一端连接于所述二极管对和所述输出侧偏置阻止用电容器间的信号路径上，另一端接地。

发明效果

根据本发明，通过利用从偏置端子施加的偏置电压来调整通过增益或通过相位的特性，可以使增益特性形成增益在减小后增加的谷特性。

附图说明

图1是本发明实施方式1的线性化电路的电路图。

图2是表示本发明实施方式1的线性化电路的增益特性及相位特性的特性图。

图3是本发明的线性化电路的增益特性图。

图4是在具有图27示出的增益特性的放大器中应用具有图3示出的增益特性的线性化电路时的增益特性图。

图5是具有图3示出的增益特性的线性化电路应用后的放大器的输入输出特性图。

图6是本发明实施方式2的线性化电路的电路图。

图7是表示与图2示出的实施方式1的线性化电路的增益特性及相位特性相比较而示出的实施方式2的线性化电路的增益特性及相位特性的特性图。

图8是本发明实施方式3的线性化电路的电路图。

图9是表示与图2示出的实施方式1的线性化电路的增益特性及相位特性相比较而示出的实施方式3的线性化电路的增益特性及相位特性的特性图。

图10是本发明实施方式4的线性化电路的电路图。

图11是表示与图7示出的实施方式2的线性化电路的增益特性及相位特性相比较而示出的实施方式4的线性化电路的增益特性及相位特性的特性图。

图12是本发明实施方式5的线性化电路的电路图。

图13是表示与图11示出的实施方式4的线性化电路的增益特性及相位特性相比较而示出的实施方式5的线性化电路的增益特性及相位特性的特性图。

图14是本发明实施方式6的线性化电路的电路图。

图15是本发明实施方式7的线性化电路的电路图。

图16是本发明实施方式8的线性化电路的电路图。

图17是表示与图11示出的实施方式4的线性化电路的增益特性及相位特性相比较而示出的实施方式8的线性化电路的增益特性及相位特性的特性图。

图18是本发明实施方式9的线性化电路的电路图。

图19是表示与图11示出的实施方式4的线性化电路的增益特性及相位特性相比较而示出的实施方式9的线性化电路的增益特性及相位特性的特性图。

图20是本发明实施方式10的线性化电路的电路图。

图21是本发明实施方式11的线性化电路的电路图。

图22是本发明实施方式12的线性化电路的电路图。

图23是表示第1现有例的线性化电路的电路图。

图24是表示第2现有例的线性化电路的电路图。

图25是表示第3现有例的线性化电路的电路图。

图26是表示第4现有例的线性化电路的电路图。

图27是通常的放大器所具有的增益特性图。

图28是现有的线性化电路的增益特性图。

图29是在具有图27示出的增益特性的放大器中应用具有图28的增益特性的线性化电路时的增益特性图。

图30是具有图28的增益特性的线性化电路应用后的放大器的输入输出特性图。

具体实施方式

实施方式1

下面，参照附图来说明本发明的实施方式。

图1是本发明实施方式1的线性化电路的电路图，图2是表示相对本发明实施方式1的线性化电路的信号功率Pin的增益特性(Gain)以及相位特性(Phase)的特性图。

图1示出的线性化电路具备：信号路径，依次串联连接有RF信号的输入端子1、输入侧偏置阻止用电容器4、相互极性相反的二极管对8、12、输出侧偏置阻止用电容器5以及RF信号输出端子2；偏置电路，在输入侧偏置阻止用电容器4和二极管对8、12间的信号路径与偏置端子3之间设置有电阻7；RF短路用电容器6，将一端连接于偏置端子3和电阻7间的偏置电路上，另一端接地；以及DC馈电用电感器11，将一端连接于二极管对8、12和输出侧偏置阻止用电容器5间的信号路径上，另一端接地。利用从偏置端子3施加的偏置电压，来调整通过增益或通过相位的特性。

在图1示出的电路中，若从偏置端子3施加正的偏置，则经由电阻7对二极管8施加正向偏置，对二极管12施加反向偏置。若从RF信号的输入端子1输入信号功率Pin，则由二极管8对信号波形削波，产生直流电流。利用该直流电流，在电阻7中产生电压下降，施加于二极管8上的偏置电压降低，从而相对二极管8的信号的内部电阻值增加。

并且，若增加信号功率Pin，则也由二极管12削波，产生与二极管8的直流电流方向相反的直流电流。即，由二极管12对信号电流进行检波，若为某恒定功率以上，则抑制二极管8的直流电流，二极管8的内部电阻减小。因此，增益Gain减小，但若为某恒定功率以上，则开始增加，从而如图2及图3所示，增益特性形成在相对信号功率Pin减小后增加的谷特性。

这样的线性化电路尤其可用于补偿如图27那样在AB级放大器中可看到的在饱和之前有增益隆起的放大器的失真。其原理在于，通过使线性化电路的增益特性具有如图3那样增益减小、之后增加的特性，增益比线性增益(增益恒定)低的功率在应用前后不容易降低。因此，线性化电路应用后的输入输出特性变得比第1现有例的线性化电路应用后的规定压缩点高(参照图5、图30)。

并且，在利用第1现有例的线性化电路补偿具有存在增益隆起的增益特性的放大器的失真时，如图30所示降低了补偿后和补偿前的规定的增益压缩点，但若使用本发明的线性化电路，则可如图5的失真补偿后的输入输出特性那样，不降低规定的增益压缩点，即可改善增益的线性。不降低规定的增益压缩点的优点尤其体现在将本发明用于前馈放大器时。因为在前馈放大器中，若规定增益压缩点下降，则改善失真的最大功率点也下降。

实施方式2

图6是本发明实施方式2的线性化电路的电路图。

图6示出的实施方式2的线性化电路相对图1示出的实施方式1的线性化电路的结构，与二极管8、12并联地连接电阻13和电容器14的串联连接体。其它结构与图1相同。另外，在图6中，与二极管8、12并联地连接电阻13和电容器14的串联连接体，但也可以连接电阻13和电容器14中的任意一个。

另外，图7是表示与图2示出的实施方式1的线性化电路的增益特性和相位特性相比较而示出的实施方式2的线性化电路的增益特性和相位特性的特性图。

根据本实施方式2，通过相对实施方式1的结构还设置电阻13和电容器14，如图7所示，可进一步调整增益特性和相位特性。

实施方式3

图8是本发明实施方式3的线性化电路的电路图。

图8示出的实施方式3的线性化电路相对图1示出的实施方式1的线性化电路的结构，在二极管对8、12中的任意一个二极管、例如反向极性的二极管12上串联连接电阻15，并将其连接体与二极管8并联连接。其它结构与图1相同。另外，电阻15和反向极性的二极管12的连接顺序也可相反，另外，也可设置电感器来替代电阻15。

另外，图9是表示与图2示出的实施方式1的线性化电路的增益特性和相位特性相比较而示出的实施方式3的线性化电路的增益特性和相位特性的特性图。

根据本实施方式3，电阻15可以调整增益特性的增加的斜率，具有利用电阻15抑制由二极管12削波后产生的电流的作用，如图9所示，可抑制增益的谷特性的增加量。

实施方式4

图10是本发明实施方式4的线性化电路的电路图。

图10示出的实施方式4的线性化电路相对图6示出的实施方式2的线性化电路的结构，在二极管对8、12中的任意一个二极管、例如反向极性的二极管12上串联连接电阻15，并将其连接体与二极管8并联连接。其它结构与图6相同。另外，电阻15和反向极性的二极管12的连接顺序也可相反，另外，也可设置电感器来替代电阻15。

另外，图11是表示与图7示出的实施方式2的线性化电路的增益特性和相位特性相比较而示出的实施方式4的线性化电路的增益特性和相位特性的特性图。

根据本实施方式4，通过设置电阻15，可在调整增益的减少量和增加量的同时还调整相位特性。

实施方式5

图12是本发明实施方式5的线性化电路的电路图。

图12示出的实施方式5的线性化电路相对图10示出的实施方式4的线性化电路的结构，在DC馈电用电感器11和偏置阻止用电容器5之间的信号路径上，设置由电感器和电容器构成的、用于调整相位特性的电路。其它结构与图10相同。另外，用于调整相位特性的电路除了由电感器和电容器构成外，也可以是由电阻、电感器和电容器构成的电路。另外，也可在二极管对8、12和DC馈电用电感器11之间的信号路径上设置该电路。

另外，图13是表示与图11示出的实施方式4的线性化电路的增益特性和相位特性相比较而示出的实施方式5的线性化电路的增益特性和相位特性的特性图。

根据本实施方式5，通过设置用于调整相位特性的电路，如图13所示，可调整相位特性。

实施方式6

图14是本发明实施方式6的线性化电路的电路图。在图14示出的实施方式6中，在与实施方式1-4相同的线性化电路16的信号输入输出端子上设置绝缘体、放大器或衰减器17、18。另外，该绝缘体、放大器或衰减器也可以是线性化电路16的信号输入端子或输出端子中的任意一个。

通过形成该结构，可减小外部阻抗的影响。另外，通过在线性化电路16的信号输入输出端子上设置放大器，可以利用放大器补偿线性化电路的插入损失。

实施方式7

图15是本发明实施方式7的线性化电路的电路图。

图15示出的实施方式7的线性化电路利用电阻R1、R2的组合构成设置在图14示出的实施方式6的线性化电路16的信号输入输出端子上的衰减器17、18，调换输出侧偏置阻止用电容器5和衰减器17，由衰减器17代用DC馈电用电感器11。

通过形成该结构，可共用电感器11和衰减器，从而谋求小型化。另外，由电阻构成的衰减器可减小从线性化电路看的外部阻抗的变化，从而可在大范围内减小频率特性。

实施方式8

图16是本发明实施方式8的线性化电路的电路图。

图16示出的实施方式8的线性化电路由多个串联连接的二极管串联连接体的对构成图15示出的实施方式7的线性化电路的二极管对8、12。其它结构与图15相同。

另外，图17是表示与图11示出的实施方式4的线性化电路的增益特性和相位特性相比较而示出的实施方式8的线性化电路的增益特性和相位特性的特性图。

通过形成该结构，可调整增益特性和相位特性。

另外，也可以与二极管串联或并联地设置电阻、电感器、电容器来应用。

实施方式9

图18是本发明实施方式9的线性化电路的电路图。

图18示出的实施方式9的线性化电路多个并联地设置图15示出的实施方式7的线性化电路的二极管对8、12。其它结构与图15相同。

另外，图19是表示与图11示出的实施方式4的线性化电路的增益特性和相位特性相比较而示出的实施方式9的线性化电路的增益特性和相位特性的特性图。

通过形成该结构，可调整增益特性和相位特性。

另外，也可以与二极管并联或串联地设置电阻、电感器、电容器来应用。

并且，也可以如实施方式8那样串联地设置多个二极管来应用。

实施方式10

图20是本发明实施方式10的线性化电路的电路图。

图20示出的实施方式10的线性化电路针对实施方式1-9的线性化电路33，具备：温度传感器34，检测线性化电路的温度，例如作为主要的热产生源的二极管对的温度；和偏置控制电路35，根据从温度传感器34送来的温度、线性化电路33的输入信号、输出信号，控制从偏置端子3施加的电压。

通过形成该结构，可对应温度、输入信号、输出信号来调整增益特性和相位特性。

实施方式11

图21是本发明实施方式11的线性化电路的电路图。

图21示出的实施方式11的线性化电路将实施方式1-10的线性化电路36连接于单端放大器或推挽放大器37的前级。另外，也可以将线性化电路36连接于单端放大器或推挽放大器37的后级。

通过形成该结构，可使单端放大器或推挽放大器高效率且低失真地动作。

实施方式12

图22是本发明实施方式12的线性化电路的电路图。

图22示出的实施方式12的线性化电路将实施方式1-10的线性化电路36前置于构成前馈放大器38的主放大器39和误差放大器40。另外，也可以将线性化电路36后置于构成前馈放大器38的主放大器39和误差放大器40。

通过形成该结构，可以提高用于前馈放大器38的放大器39、40的失真特性，从而进一步改善失真特性。

Claims

1、一种线性化电路，具备：

信号路径，依次串联连接RF信号的输入端子、输入侧偏置阻止用电容器、相互极性相反的二极管对、输出侧偏置阻止用电容器以及RF信号的输出端子；

偏置电路，在所述输入侧偏置阻止用电容器和所述二极管对间的信号路径与偏置端子之间设置有电阻；

RF短路用电容器，一端连接于所述偏置端子与所述电阻间的偏置电路上，另一端接地；和

DC馈电用电感器，一端连接于所述二极管对和所述输出侧偏置阻止用电容器间的信号路径上，另一端接地。

2、根据权利要求1所述的线性化电路，其特征在于：

与所述二极管对并联地连接电阻和电容器中的至少一方。

3、根据权利要求1所述的线性化电路，其特征在于：

在所述二极管对的至少一方的二极管侧，与该二极管串联地设置电阻或电感器。

4、根据权利要求2所述的线性化电路，其特征在于：

5、根据权利要求4所述的线性化电路，其特征在于：

在所述二极管对和所述DC馈电用电感器间的信号路径、或所述DC馈电用电感器和所述输出侧偏置阻止用电容器间的信号路径上，设置由电阻、电感器或电容器构成的相位特性调整用电路。

6、根据权利要求1所述的线性化电路，其特征在于：

在所述输入端子和所述输出端子的至少一方上设置衰减器、绝缘体或放大器。

7、根据权利要求6所述的线性化电路，其特征在于：

由电阻构成所述衰减器。

8、根据权利要求7所述的线性化电路，其特征在于：

由多个串联连接的二极管的串联连接体的对构成所述二极管对。

9、根据权利要求7所述的线性化电路，其特征在于：

并联地排列多个所述二极管对。

10、根据权利要求1所述的线性化电路，其特征在于，具备：

检测线性化电路的温度的温度传感器；和

偏置控制电路，根据所述温度传感器的检测温度、线性化电路的输入信号、输出信号，控制施加于所述二极管对上的偏置电压。

11、一种线性化电路，其特征在于：

权利要求1所述的线性化电路被连接于单端放大器或推挽放大器的前级或后级。

12、一种线性化电路，其特征在于：

权利要求1所述的线性化电路被前置或后置于构成前馈放大器的放大器。