CN101039289A - 一种交调信号频率搜索装置及定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种交调信号频率搜索装置及定位方法，包括预失真器、高功放模块、接收机和MCU控制模块，所述接收机包括锁相环、检波器、混频器，滤波器1，放大器1、滤波器2及放大器2，所述预失真器的输出端通过高功放模块与接收机的混频器的输入端耦合连接，所述MCU控制模块一输出端与高功放模块的输入端连接，所述MCU控制模块另一输出端与锁相环输入端连接，所述接收机的锁相环依次通过接收机的混频器、接收机的滤波器1、接收机的放大器1、接收机的滤波器2、接收机的放大器2、接收机的检波器、MCU控制模块与预失真器连接，本发明硬件实现电路简单，工程实现上也比较容易，在定位交调信号频率时，速度更快，精度更高。
Description
技术领域
本发明涉及功放线性化设计领域，具体涉及一种交调信号频率搜索装置及定位方法。
背景技术
随着移动通信中线性调制方法的出现，功率放大器的线性化已成为一个重要的研究课题。迄今人们已经研究出多种对功率放大器进行线性化的技术和方法，如前馈、反馈法、LINC(linear amplification with none linear component)以及预失真法等等。由于功率放大器本身固有特性，它的失真特性会随温度变化、器件老化以及供电电压变化等因素的变化而变化，为了使这些因素不影响到功率放大器的线性指标，在前面谈到的几种线性化技术中，尤其是前馈和预失真技术都广泛引入了自适应算法。引入自适应算法的主要目的是为了使系统能够感知到功率放大器线性指标的变化，目前常见的方法有两种，一种是通过检测功放输入信号和输出信号差别来判断功率放大器线性指标的变化，另一种方法就是通过检测功率放大器输出信号的IMD(交调)或者ACPR(邻通道功率比)功率值变化来判断。
在实际工作中，由于功放自身固有的特性，会随外界环境(如温度，器件老化，栅压变化等等)变化而变化，当前许多功放中并没有引入交调信号频率搜索装置以及定位方法，这就使功放不能够在整个工作过程中都满足射频指标的要求。另外，即使引入交调信号频率搜索装置，但搜索方法上采用了一个固定步进频率搜索的方法，导致搜索速度过慢，不能满足功放对实时工作需要。并且，有的即使也采用大小步进频率搜索的方法，但是在定位载波频率的时候，往往根据最大值出现次数来判断，这个影响到载波频率定位的精度，进而影响到交调信号频率定位精度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点及不足，提供一种能满足射频指标要求、搜索速度快、定位精度高的交调信号频率搜索装置及定位方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种交调信号频率搜索装置，包括预失真器、高功放模块、接收机和MCU控制模块，所述接收机包括锁相环、检波器、混频器，滤波器1，放大器1、滤波器2及放大器2，所述预失真器的输出端通过高功放模块与接收机的混频器的输入端耦合连接，所述MCU控制模块一输出端与高功放模块的输入端连接，所述MCU控制模块另一输出端与锁相环输入端连接，所述接收机的锁相环依次通过接收机的混频器、接收机的滤波器1、接收机的放大器1、接收机的滤波器2、接收机的放大器2、接收机的检波器、MCU控制模块与预失真器连接。
所述的MCU控制模块是单片机、DSP、FPGA或ARM。
所述的一种交调信号频率搜索装置的定位方法，包括以下步骤：
(1)射频信号通过预失真模块和高功放后，输出含有交调信号功率的射频信号，在高功放输出端对射频信号耦合。
(2)耦合后的信号通过接收机和MCU控制模块，依次完成载波搜索、载波中心频率的确定及交调信号频率定位；
(3)定位出交调信号频率后，MCU控制模块继续控制预失真部分，从而优化整个系统预失真效果，实现功放的自适应。
上述的步骤(2)的载波搜索过程，其步骤如下：
A、根据高功放实际工作频段，确定出接收机搜索部分搜索频率的起始值和终止值，并把当前搜索状态定为粗搜索，功率值大小标志定为小值，上升沿个数定为0，根据整个频段实际检波功率值大小以及工作制式，确定大步进频率值和小步进频率值，以及参考载波功率值；
B、MCU控制模块根据当前搜索频率，确定锁相环寄存器控制字，输出控制锁相环；
C、接收机部分中的检波器，得到当前搜索频率处的功率值，并输入到MCU控制模块中；
D、MCU控制模块根据检波器输出功率值大小，判断是否大于步骤A确定的参考载波功率值；
E、如果MCU控制模块根据检波器输出功率值如果大于步骤A确定的参考载波功率值，则判断当前功率值是否为小值，如果当前功率值是小值，则判断当前搜索状态是否为粗搜索，如果当前功率值不是小值跳到步骤F；如果当前搜索状态是粗搜索，则当前搜索频率值减去步骤A确定的大步进频率值，同时把搜索状态定为细搜索，并跳到步骤F，如果当前搜索状态不是粗搜索，则把当前搜索频率定为当前载波的上升沿频率，并把当前功率值定为大值，上升沿个数加1，开始粗搜索，并跳到步骤F；
如果MCU控制模块根据检波器输出功率值如果小于步骤A确定的参考载波功率值，则判断当前功率值是否为大值，如果当前功率值是大值，则判断当前搜索状态是否为粗搜索，如果当前功率值不是大值，则跳到步骤F；如果当前搜索状态是粗搜索，则当前搜索频率值减去步骤A确定的大步进频率值，同时把搜索状态定为细搜索，并跳到步骤F，若不是粗搜索，则把当前搜索频率定为当前载波的下降沿频率，并把当前功率值定为小值，并开始细搜索，跳到步骤F；
F、如果是粗搜索，则当前搜索频率增加一个步骤A确定的大步进频率值，否则是细搜索，当前搜索频率增加一个步骤A确定的小步进频率值；
G、MCU控制模块判断整个频段是否搜索完毕，如果是，载波搜索结束，否则跳到步骤B。
上述的步骤(2)的载波中心频率的确定，其步骤如下：
(a)初始化载波索引号i为零；
(b)第i个上升沿的频率加上第i个下降沿频率和值除以2，并把得到的商值定为第i个载波中心频率，把载波索引号i加上1；
(c)判断i值是否小于等于“载波搜索过程”最终确定的上升沿个数，如果小于，则重新回到步骤(b)开始处计算，如果大于，则载波中心频率确定过程结束。
上述的步骤(2)的交调信号频率定位，其步骤如下：
(1)判断是否为两载波，如果是，则计算两载波中心频率差值作为载波间距，左边IMD(交调)中心频率定为最左边载波中心频率减去所得载波间距，右边IMD(交调)中心频率定为最右边载波中心频率加上所得载波间距，如果不是，则左边IMD(交调)中心频率定为最左边载波中心频率减去一个固定频率值，右边IMD(交调)中心频率定为最右边载波中心频率加上一个固定频率值，该固定频率值可以根据实际情况具体确定；
(2)交调信号频率定位结束。
本发明相对现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明通过搜索载波中心频率从而精确定位交调信号的频率值，从而使功率放大器在整个工作过程中能够感知到其线性指标的变化，为自适应算法实时调整功率放大器的工作状态提供了依据，使自适应线性功放的设计成为可能，从而使功放整个工作过程中都其次，采用一种非常合理的大小步进频率交替搜索的策略，使定位交调信号频率的大大增加。
(2)本发明采用大小步进搜索载波中心频率位置来定位交调信号频率，比单纯大步进或者小步进，在定位交调信号频率时，速度更快，精度更高。
附图说明
图1是本发明的实现方案原理框图；
图2是本发明的载波搜索工作流程示意图；
图3是本发明的载波中心频率的确定工作流程示意图；
图4是本发明的交调信号频率定位工作流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，本发明提供的一种交调信号频率搜索装置，包括预失真器、高功放模块、接收机和MCU控制模块，所述接收机包括锁相环、检波器、混频器，滤波器1，放大器1、滤波器2及放大器2，所述预失真器的输出端通过高功放模块与接收机的混频器的输入端耦合连接，所述MCU控制模块一输出端与高功放模块的输入端连接，所述MCU控制模块另一输出端与锁相环输入端连接，所述接收机的锁相环依次通过接收机的混频器、接收机的滤波器1、接收机的放大器1、接收机的滤波器2、接收机的放大器2、接收机的检波器、MCU控制模块与预失真器连接。其中预失真部分主要实现高功放失真特性的反特性，具体实现形式很多，例如利用调幅器和调相器单独调制产生功放失真的反特性，利用I、Q两路直角坐标的形式来产生功放失真的反特性以及前馈等技术。高功放主要包括推动级和末级LDMOS放大管，并且工作在失真状态。MCU控制部分主要协调整个系统的工作，本发明算法中主要控制接收机部分使频率在整个频段内搜索，具体实现时可以采用单片机、DSP、FPGA以及ARM等可编程器件。接收机的锁相环产生混频器的本振信号，混频器对功率放大器输出的信号进行下变频，窄带滤波器是接收机比较重要的一部分，它的3dB带宽要足够小，并且有足够的带外抑制能力。
本发明的原理是：射频信号通过预失真部分和高功放后，输出含有交调信号功率的射频信号，在功放输出端对射频信号耦合后，由接收机和MCU控制模块，依次完成载波搜索、载波中心频率的确定及交调信号频率定位的处理，其过程是：通过接收机部分的混频器对输出射频信号的耦合部分进行下变频，得到中频信号，然后通过两级滤波和放大后，得到某个比较窄的频段内信号功率，并把该功率值提供给MCU控制部分进行功率大小判断。为了达到整个工作频段的搜索，MCU控制部分输出控制接收机部分中的PLL，使其频率按照从大到小不同步进值变化，从而实现在整个频率内，不同的窄频段内功率值检波，确定出交调信号频率值。定位出交调信号频率后，MCU控制部分就可以继续控制预失真部分，从而优化整个系统预失真效果，实现功放的自适应。
如图2所示，本发明的载波搜索工作流程，其步骤如下：
A、根据高功放实际工作频段，确定出接收机搜索部分搜索频率的起始值和终止值，并把当前搜索状态定为粗搜索，功率值大小标志定为小值，上升沿个数定为0，根据整个频段实际检波功率值大小以及工作制式，确定大步进频率值和小步进频率值，以及参考载波功率值；
B、MCU控制模块根据当前搜索频率，确定锁相环寄存器控制字，输出控制锁相环；
C、接收机部分中的检波器，得到当前搜索频率处的功率值，并输入到MCU控制模块中；
D、MCU控制模块根据检波器输出功率值大小，判断是否大于步骤A确定的参考载波功率值；
E、如果MCU控制模块根据检波器输出功率值如果大于步骤A确定的参考载波功率值，则判断当前功率值是否为小值，如果当前功率值是小值，则判断当前搜索状态是否为粗搜索，如果当前功率值不是小值跳到步骤F；如果当前搜索状态是粗搜索，则当前搜索频率值减去步骤A确定的大步进频率值，同时把搜索状态定为细搜索，并跳到步骤F，如果当前搜索状态不是粗搜索，则把当前搜索频率定为当前载波的上升沿频率，并把当前功率值定为大值，上升沿个数加1，开始粗搜索，并跳到步骤F；
如果MCU控制模块根据检波器输出功率值如果小于步骤A确定的参考载波功率值，则判断当前功率值是否为大值，如果当前功率值是大值，则判断当前搜索状态是否为粗搜索，如果当前功率值不是大值，则跳到步骤F；如果当前搜索状态是粗搜索，则当前搜索频率值减去步骤A确定的大步进频率值，同时把搜索状态定为细搜索，并跳到步骤F，若不是粗搜索，则把当前搜索频率定为当前载波的下降沿频率，并把当前功率值定为小值，并开始细搜索，跳到步骤F；
F、如果是粗搜索，则当前搜索频率增加一个步骤A确定的大步进频率值，否则是细搜索，当前搜索频率增加一个步骤A确定的小步进频率值；
G、MCU控制模块判断整个频段是否搜索完毕，如果是，载波搜索结束，否则跳到步骤B。
如图3所示，本发明的载波中心频率的确定工作流程，其步骤如下：
(a)初始化载波索引号i为零；
(b)第i个上升沿的频率加上第i个下降沿频率和值除以2，并把得到的商值定为第i个载波中心频率，把载波索引号i加上1；
(c)判断i值是否小于等于“载波搜索过程”最终确定的上升沿个数，如果小于，则重新回到步骤(b)开始处计算，如果大于，则载波中心频率确定过程结束。
如图4所示，本发明的交调信号频率定位，其步骤如下：(1)判断是否为两载波，如果是，则计算两载波中心频率差值作为载波间距，左边IMD(交调)中心频率定为最左边载波中心频率减去所得载波间距，右边IMD(交调)中心频率定为最右边载波中心频率加上所得载波间距，如果不是，则左边IMD(交调)中心频率定为最左边载波中心频率减去一个固定频率值，右边IMD(交调)中心频率定为最右边载波中心频率加上一个固定频率值；(2)交调信号频率定位结束。当载波数不是2个时，载波频率加减的一个固定值需要根据实际情况确定。利用本发明提出的交调信号频率的定位算法对间隔600KHz双音信号交调信号定位时，频率误差为20KHz左右，对多载波的WCDMA信号进行定位时，频率误差在50KHz左右，这种误差主要是由于PLL精度决定，如果提高该器件精度，这个误差值应该还会进一步降低。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1、一种交调信号频率搜索装置，其特征在于，包括预失真器、高功放模块、接收机和MCU控制模块，所述接收机包括锁相环、检波器、混频器，滤波器1，放大器1、滤波器2及放大器2，所述预失真器的输出端通过高功放模块与接收机的混频器的输入端耦合连接，所述MCU控制模块一输出端与高功放模块的输入端连接，所述MCU控制模块另一输出端与锁相环输入端连接，所述接收机的锁相环依次通过接收机的混频器、接收机的滤波器1、接收机的放大器1、接收机的滤波器2、接收机的放大器2、接收机的检波器、MCU控制模块与预失真器连接。
2、根据权利要求1所述的，其特征在于，所述的MCU控制模块是单片机、DSP、FPGA或ARM。
3、基于权利要求1所述的一种交调信号频率搜索装置的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)射频信号通过预失真模块和高功放后，输出含有交调信号功率的射频信号，在高功放输出端对射频信号耦合；
(2)耦合后的信号通过接收机和MCU控制模块，依次完成载波搜索、载波中心频率的确定及交调信号频率定位；
(3)定位出交调信号频率后，MCU控制模块继续控制预失真部分，从而优化整个系统预失真效果，实现功放的自适应。
4、根据权利要求3所述的一种交调信号频率搜索装置的定位方法，其特征在于，所述的步骤(2)的载波搜索，其步骤如下：
A、根据高功放实际工作频段，确定出接收机搜索部分搜索频率的起始值和终止值，并把当前搜索状态定为粗搜索，功率值大小标志定为小值，上升沿个数定为0，根据整个频段实际检波功率值大小以及工作制式，确定大步进频率值和小步进频率值，以及参考载波功率值；
B、MCU控制模块根据当前搜索频率，确定锁相环寄存器控制字，输出控制锁相环；
C、接收机部分中的检波器，得到当前搜索频率处的功率值，并输入到MCU控制模块中；
D、MCU控制模块根据检波器输出功率值大小，判断是否大于步骤A确定的参考载波功率值；
E、如果MCU控制模块根据检波器输出功率值如果大于步骤A确定的参考载波功率值，则判断当前功率值是否为小值，如果当前功率值是小值，则判断当前搜索状态是否为粗搜索，如果当前功率值不是小值跳到步骤F；如果当前搜索状态是粗搜索，则当前搜索频率值减去步骤A确定的大步进频率值，同时把搜索状态定为细搜索，并跳到步骤F，如果当前搜索状态不是粗搜索，则把当前搜索频率定为当前载波的上升沿频率，并把当前功率值定为大值，上升沿个数加1，开始粗搜索，并跳到步骤F；
如果MCU控制模块根据检波器输出功率值如果小于步骤A确定的参考载波功率值，则判断当前功率值是否为大值，如果当前功率值是大值，则判断当前搜索状态是否为粗搜索，如果当前功率值不是大值，则跳到步骤F；如果当前搜索状态是粗搜索，则当前搜索频率值减去步骤A确定的大步进频率值，同时把搜索状态定为细搜索，并跳到步骤F，若不是粗搜索，则把当前搜索频率定为当前载波的下降沿频率，并把当前功率值定为小值，并开始细搜索，跳到步骤F；
F、如果是粗搜索，则当前搜索频率增加一个步骤A确定的大步进频率值，否则是细搜索，当前搜索频率增加一个步骤A确定的小步进频率值；
G、MCU控制模块判断整个频段是否搜索完毕，如果是，载波搜索结束，否则跳到步骤B。
5、根据权利要求3所述的一种交调信号频率搜索装置的定位方法，其特征在于，所述的步骤(2)的载波中心频率的确定，其步骤如下：
(a)初始化载波索引号i为零；
(b)第i个上升沿的频率加上第i个下降沿频率和值除以2，并把得到的商值定为第i个载波中心频率，把载波索引号i加上1；
(c)判断i值是否小于等于“载波搜索过程”最终确定的上升沿个数，如果小于，则重新回到步骤(b)开始处计算，如果大于，则载波中心频率确定过程结束。
6、根据权利要求3所述的一种交调信号频率搜索装置的定位方法，其特征在于，所述的步骤(2)的交调信号频率定位，其步骤如下：
(1)判断是否为两载波，如果是，则计算两载波中心频率差值作为载波间距，左边IMD中心频率定为最左边载波中心频率减去所得载波间距，右边IMD中心频率定为最右边载波中心频率加上所得载波间距，如果不是，则左边IMD中心频率定为最左边载波中心频率减去一个固定频率值，右边IMD中心频率定为最右边载波中心频率加上一个固定频率值；
(2)交调信号频率定位结束。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: JINGXIN COMMUNICATION SYSTEM CO LTD (GUANGZHOU) Free format text: FORMER OWNER: COMBA TELECOM SYSTEMS (CHINA) CO., LTD. Effective date: 20150824 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20150824 Address after: 510663 Guangdong city of Guangzhou province Guangzhou economic and Technological Development Zone Jinbi Road No. 6 Patentee after: Comba Telecom Systems (Guangzhou) Co., Ltd. Address before: 510663 Shenzhou Road 10, Guangzhou Science City, Guangzhou economic and Technological Development Zone, Guangzhou, Guangdong Patentee before: Comba Telecom System (China) Co., Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20200116 Address after: 510663 Guangzhou Science City, Guangdong Shenzhou Road, No. 10 Patentee after: Jingxin Communication System (China) Co., Ltd. Address before: 510663, No. 6, Jin Lu, Guangzhou economic and Technological Development Zone, Guangdong, Guangzhou Patentee before: Jingxin Communication System (Guangzhou) Co., Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
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Granted publication date: 20110216 Termination date: 20210109 |
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