CN100568710C - 功率放大装置、功率组合系统和该系统的延迟测量方法 - Google Patents
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Abstract
一种功率放大装置包括:分配单元(10),用于将一个输入数字信号划分成多个输入数字信号,从而将输入数字信号分别分配给多个部件;和合成单元(70),用于合成来自部件的输出信号以便输出合成输出信号。每个部件包括:延迟调节单元(20a、20b、20c、31a、31b、31c),用于调节输入数字信号的延迟量;数/模转换单元(40a、40b、40c),用于将延迟调节单元(20a、20b、20c、31a、31b、31c)调节后的数字信号转换成模拟信号;和放大单元(60a、60b、60c),用于放大模拟信号以便将放大后的模拟信号输出到合成单元(70)。
Description
技术领域
本发明涉及一种功率放大装置、功率组合系统和功率组合系统的延迟测量方法。
背景技术
对于将在移动基站或用于广播的发送机中使用的功率放大装置,会要求非常高的输出功率。例如,在用于WCDMA的基站中一个输出功率达到40到80W,并且在用于数字广播的设备中一个输出功率会达到几千瓦。在这样的发送机中,一个功率放大器部件不能覆盖单个放大器单元。因此,需要并联连接几个部件或放大器单元。
图5是示出了使用功率组合系统的功率放大装置的示意性结构的示图。如图5所示,通过分配器101将输入信号分配给多个系统(并联部件),并且通过并联单元(部件)中的功率放大器102a至102c分别放大如此所分配的信号,并且输出合成器103所合成的信号。在这样的传统功率组合系统中,需要准确地控制每个并联单元或部件的群延迟(group delay)。对于用于实现群延迟的最基本的方法而言,要在每个并联单元中使用延迟线。
但是,为了匹配并联单元的延迟,很难使用延迟线来生产和调节并联功率组合系统。在调节不充分的情况下,合成输出功率会衰减,或者在输出上会生成频率特性。
此外,如果输入模拟信号,那么可以使用网络分析器来执行输入与输出之间的延迟的群延迟测量,并且根据测量值(延迟量)在理论上获得延迟线的长度。
但是,在使用这样并联功率组合系统的放大器中,在使用数字预失真(例如,JP-A-2003-332853)、EER(包络消除和恢复)和LINC(采用非线性元件的线性放大)的系统中输入是数字的。因此,也不可能使用这样的网络分析器来执行群延迟测量。
发明内容
考虑到传统环境,本发明的目的就是提供一种功率放大装置、和一种能够容易地调节延迟的功率组合系统及其延迟测量方法。
为了实现上述目的,根据本发明,提供一种功率放大装置,包括:
分配单元,用于将一个输入数字信号划分成多个输入数字信号,从而将输入数字信号分别分配给多个部件;和
合成单元,用于合成来自部件的输出信号以便输出合成输出信号,
其中每个部件包括:
延迟调节单元,用于调节输入数字信号的延迟量;
数/模转换单元,用于将延迟调节单元调节后的数字信号转换成模拟信号;和
放大单元,用于放大模拟信号以便将放大后的模拟信号输出到合成单元。
通过这种结构,在要求数字输入和模拟输出的高输出的功率放大装置中,可以容易地调节延迟。
最好地,延迟调节单元包括其级数可变的移位寄存器。延迟调节单元调整移位寄存器的级数以调节输入数字信号的延迟量。
因此,可以通过简单的结构而容易地调节延迟。
最好地,功率放大装置进一步包括:输入时钟控制单元,用于控制每个部件的数/模转换单元的输入时钟信号的相位。
通过这种结构,在数/模转换单元的输入时钟的取样频率较低时,可以通过控制输入时钟信号的相位,用高分辨率来控制延迟。
最好地,延迟调节单元包括数字滤波器。延迟调节单元调整数字滤波器的滤波系数以调节输入数字信号的延迟量。
因此,在数/模转换单元的取样率较低时,可以通过简单的结构而容易地调节延迟。
根据本发明,还提供一种功率组合系统,包括:
分配单元,用于将一个输入数字信号划分成多个输入数字信号,从而将输入数字信号分别分配给多个部件;和
合成单元,用于合成来自部件的输出信号以便输出合成输出信号;
其中每个部件包括:
延迟调节单元,用于调节输入数字信号的延迟量;
数/模转换单元,用于将延迟调节单元调节后的数字信号转换成模拟信号;和
放大单元,用于放大模拟信号以便将放大后的模拟信号输出到合成单元,
所述功率组合系统进一步包括:
测量单元,用于获取合成输出信号的频率特性和输出功率中的至少一个,以便测量部件之间的延迟;
控制单元,用于控制延迟调节单元,以便根据测量出的部件之间的延迟来调节输入数字信号的延迟量。
根据本发明,还提供一种用于包括多个部件的功率组合系统的延迟测量方法,数字输入信号被分配给部件,并且来自部件的模拟输出信号被合成为合成输出信号,所述延迟测量方法包括以下步骤:
获得合成输出信号的频率特性和输出功率中的至少一个;以及
根据合成输出信号的频率特性和输出功率中的至少一个来测量部件之间的延迟。
通过这种方法,可以在用于数字输入和模拟输出的功率组合系统中测量延迟量。
根据本发明,可以提供一种功率放大装置、和一种能够容易地调节延迟的功率组合系统及其延迟测量方法。
附图说明
通过参照附图详细描述优选实施例,本发明的上述目的和优点将变得更加清楚明白,其中:
图1是示出了根据本发明的第一实施例的数字失真补偿放大装置的示意性结构的示图;
图2是示出了根据本发明的第二实施例的数字失真补偿放大装置的示意性结构的示图;
图3是示出了根据本发明的第三实施例的数字失真补偿放大装置的示意性结构的示图;
图4是示出了根据本发明的第四实施例的延迟测量系统的示意性结构的示图;以及
图5是示出了采用功率组合系统的功率放大装置的示意性结构的示图。
具体实施方式
(第一实施例)
图1是示出了根据本发明的第一实施例的数字失真补偿放大装置的示意性结构的示图。如图1所示,根据第一实施例的数字失真补偿放大装置包括分配器10、数字预失真部分(下文中称为DPD)20a、20b和20c、可变移位寄存器(下文中称为VSR)31a、31b和31c、数/模转换器(下文中称为DAC)40a、40b和40c、上变频器(下文中称为UPC)50a、50b和50c、功率放电器60a、60b和60c、以及合成器70。
接下来,将描述根据第一实施例的数字失真补偿放大装置的操作。分配器10是分配单元的例子,并且用于将输入到数字失真补偿放大装置的数字信号分配给多个系统(设备)。在根据本发明的实施例中,将以下列情况作为例子来进行描述:将输入信号总共分配给三个系统,即系统A、系统B和系统C,以便放大该输入信号。
系统(系统A、B和C)中提供的DPD 20a、20b和20c分别执行预失真处理,例如,将失真补偿功率放大器60a、60b和60c的失真的反相特性增加到分配器10所分配的基带数字信号。通过提供具有预定取样频率的时钟信号(CLK)来进行预失真处理。
VSR 31a、31b和31c是延迟调节单元的例子,并且用于将预定的延迟量提供给要由DPD 20a、20b和20c进行预失真处理的信号,并且分别输出相同的信号。
DAC 40a、40b和40c是数/模转换单元的例子,并且用于通过将预定取样频率设定为输入时钟,将从VSR 31a、31b和31C输出的信号分别从数字信号转换成模拟信号。UPC 50a、50b和50c将从DAC 40a、40b和40c输出的模拟信号分别从基带变频到例如射频频带(RF)。
功率放大器60a、60b和60c是放大单元的例子,并且用于分别放大从UPC 50a、50b和50c输出的信号。合成器70是合成单元的例子,并且用于合成并输出从功率放大器60a、60b和60c发送出的信号,即,从系统A、B和C发送出的信号。
在根据第一实施例的数字失真功率放大装置中,将VSR 31a、31b和31c作为可变长度缓冲器插入到如上所述的DAC之前。通过调整VSR 31a、31b和31c的级数,可以调节每个系统的延迟量。
在等式(1)中表达了延迟控制量C1(从DPD的输出端到DAC的输入端),其中用fs来表示DAC的取样频率,并且用n来表示VSR的级数。
C1=1/fs·n ...(1)
在为微波段中的信号执行延迟调节的情况下,延迟控制量是ns(毫微秒)级的。因此,DAC 40a、40b和40c的取样频率要求大约1GHz.
根据本发明的第一实施例,在用于功率组合系统的数字输入/模拟输出的功率放大装置中可以采用简单的结构来容易地调节延迟。
尽管已经在实施例中对每个系统中使用数字基带预失真的情况进行了描述,但是用于数字输入/模拟输出的功率放大装置,例如使用EER和LINC的功率放大装置,可以带来容易调节延迟的优势。
(第二实施例)
图2是示出了根据本发明的第二实施例的数字失真补偿放大装置的示意性结构的示图。在图2中,与第一实施例中描述的图1中的部分相重叠的部分具有相同的附图标记。
如图2所示,在根据第二实施例的数字失真补偿放大装置中,在DAC 40a、40b和40c的先前级中提供FIR(有限冲击响应)滤波器32a、32b和32c作为延迟调节单元的例子。
通过提供用于延迟调节的FIR滤波器32a、32b和32c,在使用具有较低取样频率的DAC 40a、40b和40c的情况下也可以进行延迟调节。这样,为了获得必要的延迟调节分辨率,要进行系数控制以便在FIR滤波器32a、32b和32c上执行重复取样设计。
FIR滤波器32a、32b和32c控制系数,从而可以调节延迟量。对于FIR滤波器,根据滤波器级数(number of filter stages)来生成处理时间。
在等式(2)中表达了控制延迟量C2(从DPD的输出端到DAC的输入端),其中用m来表示FIR滤波器的滤波器级数,用Df来表示基于系数控制的延迟量,并且用fs来表示DAC的取样频率。
C2=(m+Df)·1/fs ...(2)
通过执行设计来重复取样FIR滤波器的取样率,因此尽管采用具有较低取样率的DAC,也可以完成期望的延迟调节。
根据本发明的第二实施例,在用于功率组合系统的数字输入/模拟输出的功率放大装置中模拟转换的取样频率较低的情况下,也可以采用简单的结构来容易地执行延迟调节。
(第三实施例)
图3是示出了根据本发明的第三实施例的数字失真补偿放大装置的示意性结构的示图。在图3中,与在第一实施例描述的图1中的部分相重叠的部分具有相同的附图标记。
如图3所示,根据第三实施例的数字失真补偿放大装置具有DDS(直接数字合成器)33,用于控制DAC 40a、40b和40c的输入时钟信号CLK。
DDS 33是输入时钟控制单元的例子,并且是一种能够将输入频率转换成任选频率的电路,其中所述任选频率在其为DAC 40a、40b和40c的输入时钟信号(CLK)的频率的几倍的频率基础上的最多1/2的范围内。
在根据实施例的数字失真补偿放大装置中,将DDS 33用作用于改变关于取样频率的初始相位而无需改变输入时钟信号的频率(取样频率)的电路。因此,可以对其分辨率为大约千分之一的一个波长进行相位控制。因此,通过使用VSR 31a、31b和31c,可以采用取样率的千分之一的分辨率来控制VSR的级数的宽度中的延迟。
在等式(3)中表达了延迟控制量C3(从DPD的输出端到放大器的输入端),其中用fs来表示DAC的取样频率,用n来表示VSR的级数,并且用C来表示DDS的相位控制量。
C3=1/fs·(n+C) ...(3)
因此,通过控制VSR的级数来进行这样对应于取样频率的粗调,此外,通过DDS的相位控制来执行延迟调节,从而进行细调。因此,在采用具有较低取样频率的DAC的情况下,也可以进行充分的延迟调节。此外,不通过滤波器来调节延迟。因此,可以控制延迟量而无需减少输入信号的频带。
根据本发明的第三实施例,在用于功率组合系统的数字输入/模拟输出的功率放大装置中的模拟转换的取样频率较低的情况下,也可以采用简单的结构来容易地执行延迟调节。
(第四实施例)
图4是示出了根据本发明的第四实施例的延迟测量系统的示意性结构的示图。在图4中,与第一至第三实施例描述的图1至3中的部分相重叠的部分具有相同的附图标记。
如图4所示,功率组合系统具有分配器10、多个系统1a至1c、和合成器70。分配器10用于将输入数字信号分配给多个系统(实施例中的三个系统A至C)。系统A(1a)、B(1b)和C(1c)具有数/模转换功能,并且分别输出数字信号。合成器70合成并输出从系统A至C(1a至1c)发送出的信号。更具体地来说,在根据实施例的功率组合系统中,输入数字信号而输出模拟信号。
通过功率表81和频谱分析仪82来测量功率组合系统的输出信号,从而测量系统A至C(1a至1c)的延迟的匹配级。
功率表81测量合成器70的输出功率电平。在系统A至C的延迟不能被很好地匹配的情况下,输出功率电平相对于延迟被匹配的情况下降得更低。因此,通过获得相同输出电平,可以测量系统之间的延迟的匹配状态。
频谱分析仪82测量从合成器70输出的信号的频率特性。在系统A至C的系统的延迟不能被很好地匹配的情况下,在载波频率附近的输出信号的频率特性上变化平滑(flatness)。因此,通过获得输出信号的频率特性,可以测量设备之间的延迟的匹配状态。
因此,在用于数字输入/模拟输出的功率组合系统中,也可以正确地测量延迟。
在系统A至C具有延迟调节功能的情况下,提供控制信号生成部分90,用于根据如图4所示的频谱分析仪82和功率表81的测量结果生成用于延迟调节功能的控制信号。因此,可以容易地调节延迟。
控制信号生成部分90生成控制信号,以便以为功率表81的输出结果最大化将要测量的输出电平的方式来调节每个系统的延迟量。此外,为频谱分析仪82的输出结果生成控制信号,所述控制信号使将要测量的频率特性更加平滑。
调节方法的例子包括一种固定任何一个系统然后再调节其它系统的延迟从而调节延迟的方法。
例如,如果系统A至C(1a至1c)的电路是根据第一实施例的系统A至C,则控制信号生成部分90所生成的控制信号为将被输入到VSR 31a至31c的系数控制信号;如果上述电路是根据第二实施例的系统A至C,则所述控制信号为将被输入到FIR 32a至32c的级数控制信号;而如果上述电路是根据第三实施例的系统A至C,则所述控制信号为将被输入到VSR 31a至31c的系数控制信号和将被输入到DDS 33的相位控制信号。
参照功率表81和频谱分析仪82的测量结果,可以为系统之间的延迟匹配状态找到高度相关。因此,可以仅通过功率表81和频谱分析仪82之一来测量延迟。通过其两者来进行测量,则可以更可靠地测量延迟。
根据本发明的第四实施例,可以在功率组合系统中测量延迟,此外,可以根据所测量的延迟容易地调节每个系统的延迟量。
尽管已经示出和描述了本发明的具体优选实施例,本领域的技术人员应当明白,在本发明的启示的基础上可以进行各种变化和修改。明显的是,这样的改变和修改在所附权利要求定义的本发明的精神、范围、和目的之内。
本发明基于2004年8月19日提交的申请号为2004-239220的日本专利申请,其内容在此并入以作参考。
工业实用性
根据本发明的功率放大装置和用于功率组合系统的延迟测量方法具有能够容易地调节延迟的优点,并且有益于移动基站或用于广播的发送机。
Claims (6)
1.一种功率放大装置,包括:
分配单元,用于将一个输入数字信号分别分配给多个部件;和
合成单元,用于合成来自部件的输出信号以便输出合成输出信号,
其中每个部件包括:
延迟调节单元,用于调节所分配的输入数字信号的延迟量;
数/模转换单元,用于将延迟调节单元调节后的数字信号转换成模拟信号;和
放大单元,用于放大模拟信号以便将放大后的模拟信号输出到合成单元。
2.如权利要求1所述的功率放大装置,其中延迟调节单元包括其级数可变的移位寄存器;并且
其中延迟调节单元调整移位寄存器的级数以调节所分配的输入数字信号的延迟量。
3.如权利要求2所述的功率放大装置,进一步包括:输入时钟控制单元,用于控制每个部件的数/模转换单元的输入时钟信号的相位。
4.如权利要求1所述的功率放大装置,其中延迟调节单元包括数字滤波器;并且
其中延迟调节单元调整数字滤波器的滤波系数以调节所分配的输入数字信号的延迟量。
5.一种功率组合系统,包括:
分配单元,用于将一个输入数字信号分别分配给多个部件;和
合成单元,用于合成来自部件的输出信号以便输出合成输出信号;
其中每个部件包括:
延迟调节单元,用于调节所分配的输入数字信号的延迟量;
数/模转换单元,用于将延迟调节单元调节后的数字信号转换成模拟信号;和
放大单元,用于放大模拟信号以便将放大后的模拟信号输出到合成单元,
所述功率组合系统进一步包括:
测量单元,用于获取合成输出信号的频率特性和输出功率中的至少一个,以便测量部件之间的延迟;和
控制单元,用于控制延迟调节单元,以便根据测量出的部件之间的延迟来调节所分配的输入数字信号的延迟量。
6.一种用于包括多个部件的功率组合系统的延迟测量方法,数字输入信号被分配给部件,并且来自部件的模拟输出信号被合成为合成输出信号,所述延迟测量方法包括:
获取合成输出信号的频率特性和输出功率中的至少一个;以及
根据合成输出信号的频率特性和输出功率中的至少一个来测量部件之间的延迟。
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