CN101814898A - 一种射频放大器和数字预失真系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种射频放大器和数字预失真系统。本发明实施例采用在射频放大器的输入模块和/或输出模块上并联可以用于减少等效包络电感的第一模块，该第一模块包括包络滤波电容和射频开路功能模块，从而减少了输入模块和/或输出模块的等效包络电感，而由于输入模块和/或输出模块的等效包络电感与视频带宽成反比关系，因此，采用该方案可以进一步提高视频带宽。

Description

一种射频放大器和数字预失真系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种射频放大器和数字预失真系统。

背景技术

在目前的数字预失真(DPD，Digital Pre-distortion)系统中，记忆效应对于DPD系统的校正效果有很大的影响。记忆效应分为热记忆效应与电记忆效应，一般影响DPD系统的校正效果的是电记忆效应。

电记忆效应是由包络频率、基频与二次谐波频率随调制频率变化过程中所存在的节点阻抗所造成的。在目前的通信系统中，由于采用多载波调制技术，信号的带宽越来越大，而带宽越大的信号，其包络频率也就越宽。由于包络频率的影响，功放输出根部的节点阻抗变化十分剧烈，造成了很强的电记忆效应，导致DPD系统不能正常工作，这一点在射频上体现为视频带宽(VBW)较窄，因此，为了减少电记忆效应，需要对视频带宽进行拓展。

在现有的功放设计中，大多使用漏极偏置网络以提高视频带宽，偏置网络越多视频带宽越大，例如，如果需要进一步提高漏极双偏置网络的射频放大器的视频带宽，则需要进一步增加偏置网络的数量，比如采用四偏置网络，甚至采用漏极六偏置网络，等等。以漏极双偏置网络为例，其通用的射频放大器原理图可以如图1所示，其中，100为射频功放管，101和102为微带线，103为输入匹配网络，简称为输入匹配节，104为输出匹配网络，简称为输出匹配节，105为射频滤波电容，106为第一包络滤波电容，107为隔直电容。信号在输入端和输出端为射频信号，在V1和V2处为直流信号，直流信号与射频信号的隔离通过微带线101和102，以及射频滤波电容105来实现.

在对现有技术的研究和实践过程中，本发明的发明人发现，现有技术的方案虽然能够拓展视频带宽，以减少记忆效应，但是，由于需要进行漏极微带线双偏置配置，所以需要增大印刷电路板(PCB，Printed Circuit Board)布板的面积，如果还需要再进一步减少电记忆效应，则需要进行四偏置乃至六偏置漏极微带线配置，导致PCB布板较为困难。

发明内容

本发明实施例提供一种射频放大器和数字预失真系统，在与现有技术相同的PCB布板面积下，可以提供更大的视频带宽。

一种射频放大器，其特征在于，包括：

输入模块，用于接收射频信号；

射频功放管，用于将输入模块接收到的射频信号进行放大；

输出模块，用于将所述射频功放管放大后的射频信号进行输出；

至少一个第一模块，并接于输入模块和/或输出模块上，用于减少输入模块或输出模块的等效包络电感；所述第一模块包括包络滤波电容和射频开路功能模块，所述包络滤波电容的正极接于输入模块和/或输出模块上，所述包络滤波电容的负极与所述射频开路功能模块的一端串联连接，所述射频开路功能模块的另一端接地。

一种数字预失真系统，至少本发明实施例提供的任意一种射频放大器。

本发明实施例采用在射频放大器的输入模块和/或输出模块上并联可以用于减少等效包络电感的第一模块，从而减少了输入模块和/或输出模块的等效包络电感，而由于输入模块和/或输出模块的等效包络电感与视频带宽成反比关系，因此，采用该方案可以在现有方案的基础上进一步提高视频带宽。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中的射频放大器的原理示意图；

图2是现有技术中的单偏置网络的射频放大器的原理示意图；

图3是本发明实施例提供的单偏置网络的射频放大器的原理示意图；

图4是现有技术中的双偏置网络的射频放大器的原理示意图；

图5是本发明实施例提供的双偏置网络的射频放大器的原理示意图；

图6是本发明实施例提供的单偏置网络的射频放大器的另一原理示意图；

图7是本发明实施例提供的单偏置网络的射频放大器的又一原理示意图；

图8是本发明实施例提供的单偏置网络的射频放大器的再一原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种射频放大器和数字预失真系统。以下分别进行详细说明。

一种射频放大器，包括：射频功放管、输入模块、输出模块和第一模块；

输入模块，用于接收射频信号；

射频功放，用于将输入模块接收到的射频信号进行放大；

输出模块，用于将射频功放管放大后的射频信号进行输出；

至少一个第一模块，并接于输入模块和/或输出模块上，用于减少输入模块或输出模块的等效包络电感；

其中，第一模块可以包括包络滤波电容和射频开路功能模块，包络滤波电容的正极接于输入模块和/或输出模块上，包络滤波电容的负极与射频开路功能模块的一端串联连接，射频开路功能模块的另一端接地。

其中，该包络滤波电容可以利用滤波电容的特性对低频包络信号实现短路。

例如，其中，输入模块可以包括栅极偏置线和输入匹配节；而输出模块则可以包括漏极偏置线和输出匹配节；则，第一模块可以并接于漏极偏置线上、和/或并接于输出匹配节上、和/或并接于栅极偏置线上、和/或并接于输入匹配节上。

具体的，第一模块中的包络滤波电容的正极接于漏极偏置线上、和/或接于输出匹配节上、和/或接于栅极偏置线上、和/或接于输入匹配节上；而包络滤波电容的负极则与射频开路功能模块的一端串联连接，射频开路功能模块的另一端接地。

其中，射频开路功能模块可以是射频频率上的等效高阻电感、射频频率上的等效开路微带线、以及LC组成的射频等效开路网络中的任意一种或任意组合。

需说明的是，射频开路功能模块的具体的形式在本发明实施例中可以不予限定，只需可以实现阻断射频信号从包络电容到地的通路，保证射频性能不受影响功能即可。

由上可知，本实施例在射频放大器的输入模块和/或输出模块上并联了可以用于减少等效包络电感的第一模块，从而可以减少了输入模块和/或输出模块的等效包络电感(即漏极偏置等效包络电感或栅极偏置等效包络电感)，而由于输入模块和/或输出模块的等效包络电感与视频带宽成反比关系，因此，采用该方案可以在现有方案的基础上进一步提高视频带宽。

以下将以单偏置网络的射频放大器为例作进一步详细说明。

参见图2，现有的单偏置网络的射频放大器的栅极偏置线包括第三微带线101和滤波电容组，第三微带线101与滤波电容组并联连接；

漏极偏置线可以包括第一微带线102、第二微带线109和滤波电容组，第一微带线102和第二微带线109串联后与滤波电容组并联连接；

其中，滤波电容组由射频滤波电容105与第一包络滤波电容106并联组成；射频滤波电容105可以利用射频电容特性辅助开路短路转换，减少馈线长度；第一包络滤波电容106可以利用滤波电容的特性对低频包络信号实现短路。另外，需说明的是，第二微带线109的长度可以为0，即漏极偏置线可以只包括第一微带线102和滤波电容组，其中，滤波电容组由射频滤波电容105与第一包络滤波电容106并联组成，第一微带线102与滤波电容组并联连接。

另外，输出模块和输入模块中还可以分别包括隔直电容107，具体可参见现有技术，在此不再赘述。

由于视频带宽与漏极偏置等效包络电感成反比关系，漏极偏置等效包络电感越小，视频带宽越宽，因此，本实施例在漏极偏置线上并联一个第一模块，以减少漏极偏置等效包络电感，参见图3。

该第一模块具体可以包括包络滤波电容110和射频开路功能模块108；其中，包络滤波电容110的正极接于第一微带线102和第二微带线109的连接线上(需说明的是，当第二微带线109的长度为0时，则包络滤波电容110的正极接于第一微带线102和输出匹配节104的连接线上)，而包络滤波电容110的负极则与射频开路功能模块108的一端串联连接，与此同时，将射频开路功能模块108的另一端接地。

具体实施时，第一包络滤波电容106和包络滤波电容110的可以采用相同的包络滤波电容来实现。

需说明的是，在射频频率上第一微带线102与第二微带线109并联射频滤波电容106相当于射频开路，而第一包络滤波电容106在此则为包络频率提供回流路径，第一模块中的包络滤波电容110可以减少包络频率回流路径，但是由于包络滤波电容110自身的寄生参数在射频频段不能被忽略，对射频放大器的射频性能会造成影响，因此可以在此包络滤波电容110的后面串入一射频开路功能模块108，以阻断射频信号从包络滤波电容110到地的通路，保证射频性能不受影响。

在本发明实施例中，漏极偏置等效包络电感是指漏极偏置线在包络频率上呈现出来的等效电感量。例如，假设第二微带线109的等效包络电感为l1，第一微带线102的等效包络电感为l2，射频开路模块108的等效包络电感为l3，则可以得出，图2中所示的现有的单偏置网络的射频放大器的漏极偏置等效包络电感L1＝l1+l2，而连接了第一模块后的射频放大器的漏极偏置等效包络电感L2＝l1+l2‖l3；因为l2‖l3＜l2，所以可以得出，L2＜L1。

由上可知，本实施例在单偏置网络的射频放大器的漏极偏置线上并联了一个由包络滤波电容110和射频开路功能模块108串联而成的第一模块，从而减少了该射频放大器的漏极偏置等效包络电感，而由于漏极偏置等效包络电感与视频带宽成反比关系，因此，采用该方案与现有方案中的单偏置网络的射频放大器相比，可以进一步提高视频带宽，实现在与现有技术相同的PCB布板面积(由于第一模块所占的面积非常小，因此在本发明实施例中可以忽略不计)下，提供更大的视频带宽以减少电记忆效应的目的。

同理，在多偏置网络的射频放大器中也可以采用同样的方案，以下将以双偏置网络的射频放大器为例进行说明。

参见图4，现有的双偏置网络的射频放大器的栅极偏置线包括第三微带线101和滤波电容组，第三微带线101与滤波电容组并联连接；

而漏极偏置线则可以包括对称分布的一对单偏置网络的漏极偏置线，其中，每条单偏置网络的漏极偏置线包括第一微带线102、第二微带线109和滤波电容组，第一微带线102和第二微带线109串联后与滤波电容组并联连接；

其中，滤波电容组由射频滤波电容105与第一包络滤波电容106并联组成；另外，需说明的是，第二微带线109的长度可以为0，即每条单偏置网络的漏极偏置线可以只包括第一微带线102和滤波电容组，其中，滤波电容组由射频滤波电容105与第一包络滤波电容106并联组成，第一微带线102与滤波电容组并联连接。

为了减少漏极偏置等效包络电感，本实施例分别在每条漏极偏置线上并联一个第一模块，参见图5；该第一模块具体可以包括包络滤波电容110和射频开路功能模块108；其中，包络滤波电容110的正极接于第一微带线102和第二微带线109的连接线上，而包络滤波电容110的负极则与射频开路功能模块108的一端串联连接，与此同时，将射频开路功能模块108的另一端接地。

假设第二微带线109的等效包络电感为l1，第一微带线102的等效包络电感为l2，射频开路功能模块108的等效包络电感为l3，则可以得出，现有的双偏置网络的射频放大器的漏极偏置等效包络电感L1＝(l1+l2)/2，而连接了第一模块后的射频放大器的漏极偏置等效包络电感L2＝(l1+l2‖l3)/2；因为12‖l3＜l2，所以可以得出，L2＜L1。

由上可知，本实施例在双偏置网络的射频放大器的每条漏极偏置线上各并联了一个由包络滤波电容110和射频开路功能模块108串联而成的第一模块，从而减少了该射频放大器的漏极偏置等效包络电感，而由于漏极偏置等效包络电感与视频带宽成反比关系，因此，采用该方案与现有方案中的双偏置网络的射频放大器相比，可以进一步提高视频带宽，实现在与现有技术相同的PCB布板面积下，提供更大的视频带宽以减少电记忆效应的目的。

需说明的是，本实施例仅仅以双偏置网络的射频放大器为例进行说明，其他多偏置网络的射频放大器的具体实施与此类似，在此不再赘述。

除了可以在漏极偏置线上并联第一模块以减少等效包络电感之外，还可以将第一模块并联在输出匹配节上。以下将以单偏置网络的射频放大器为例进行说明。

参见图2，现有的单偏置网络的射频放大器的输出模块中除了漏极偏置线之外，还包括输出匹配节104；

为了减少漏极偏置等效包络电感，本实施例在输出匹配节104上并联一个第一模块，参见图6；该第一模块具体可以包括包络滤波电容110和射频开路功能模块108；其中，包络滤波电容110的正极接于输出匹配节104上，而包络滤波电容110的负极则与射频开路功能模块108的一端串联连接，与此同时，将射频开路功能模块108的另一端接地。

假设第二微带线109的等效包络电感为l1，第一微带线102的等效包络电感为l2，射频开路模块108的等效包络电感为l3，则可以得出，现有的单偏置网络的射频放大器的漏极偏置等效包络电感L1＝l1+l2，而连接了第一模块后的射频放大器的漏极偏置等效包络电感L2＝(l1+l2)‖l3，所以可以得出，L2＜L1。

由上可知，本实施例在单偏置网络的射频放大器的输出匹配节104上并联了一个由包络滤波电容110和射频开路功能模块108串联而成的第一模块，从而减少了该射频放大器的漏极偏置等效包络电感，而由于漏极偏置等效包络电感与视频带宽成反比关系，因此，采用该方案与现有方案中的单偏置网络的射频放大器相比，可以进一步提高视频带宽，实现在与现有技术相同的PCB布板面积下，提供更大的视频带宽以减少电记忆效应的目的。

以上实施例描述均是在射频放大器的输出模块上并联上一个第一模块，在下面的实施例中，将以在射频放大器的输入模块上并联第一模块为例进行说明。

由于视频带宽与栅极偏置等效包络电感成反比关系，栅极偏置等效包络电感越小，视频带宽越宽，因此，为了减少栅极偏置等效包络电感，本实施例在栅极偏置线上并联一个第一模块，参见图7。其中，栅极偏置等效包络电感是指栅极偏置线在包络频率上呈现出来的等效电感量。

如图7所示，栅极偏置线包括并联连接的第三微带线101和滤波电容组，其中，滤波电容组可以由射频滤波电容105与第一包络滤波电容106并联组成；

而第一模块可以包括包络滤波电容110和射频开路功能模块108，具体的，包络滤波电容110的正极接于第三微带线101和输入匹配节103的连接线上，而包络滤波电容101的负极则与射频开路功能模块108的一端串联连接，与此同时，射频开路功能模块108的另一端接地；

假设第三微带线101等效包络电感为l4，射频开路模块108的等效包络电感为l3，则由图2可知，现有的单偏置网络的射频放大器的栅极偏置等效包络电感L3＝l4，而由图7可以得出，连接了第一模块后的射频放大器的栅极偏置等效包络电感L4＝l4‖l3，所以可以推出，L4＜L3。

由上可知，本实施例在单偏置网络的射频放大器的栅极偏置线上并联了一个由包络滤波电容110和射频开路功能模块108串联而成的第一模块，从而减少了该射频放大器的栅极偏置等效包络电感，而由于栅极偏置等效包络电感与视频带宽成反比关系，因此，采用该方案与现有方案中的单偏置网络的射频放大器相比，可以进一步提高视频带宽，实现在与现有技术相同的PCB布板面积下，提供更大的视频带宽以减少电记忆效应的目的。

本实施例所描述的方法同样也可以应用在多偏置网络的射频放大器上，具体实现方式与上面类似，在此不再赘述。

同理，在输入模块的输入匹配节上并联第一模块，也可以实现减少栅极偏置等效包络电感的目的。

为了描述方便，本实施例还是以单偏置网络的射频放大器为例进行说明，应当理解的是，多偏置网络的射频放大器也同样适用。

参见图8，在输入匹配节103上并联一个第一模块，该第一模块具体可以包括包络滤波电容110和射频开路功能模块108；其中，包络滤波电容110的正极接于输入匹配节103上，而包络滤波电容110的负极则与射频开路功能模块108的一端串联连接，射频开路功能模块108的另一端接地。

假设第三微带线101的等效包络电感为l4，射频开路模块108的等效包络电感为l3，则可以得出，现有的单偏置网络的射频放大器的栅极偏置等效包络电感L3＝l4，而连接了第一模块后的射频放大器的栅极偏置等效包络电感L4＝l4‖l3，所以可以得出，L4＜L3。

由上可知，本实施例在单偏置网络的射频放大器的输入匹配节104上并联了一个由包络滤波电容110和射频开路功能模块108串联而成的第一模块，从而减少了该射频放大器的栅极偏置等效包络电感，而由于栅极偏置等效包络电感与视频带宽成反比关系，因此，采用该方案与现有方案中的单偏置网络的射频放大器相比，可以进一步提高视频带宽，实现在与现有技术相同的PCB布板面积下，提供更大的视频带宽以减少电记忆效应的目的。

本实施例所描述的方法同样也可以应用在多偏置网络的射频放大器上，具体实现方式与上面类似，在此不再赘述。

需说明的是，在具体实施时，还可以将以上实施例所提供的方案进行任意组合，例如，同时在漏极偏置线和输出匹配节上分别并联第一模块，或者，同时在漏极偏置线和输入匹配节上分别并联第一模块，或者，同时在漏极偏置线、栅极偏置线和输出匹配节上分别并联第一模块，以此类推，等等；另外，以上均以在漏极偏置线、输出匹配节、栅极偏置线或输入匹配节上并联一个第一模块为例进行说明，应当理解的是，还可以在漏极偏置线、输出匹配节、栅极偏置线或输入匹配节上并联两个以上的第一模块。

另外，还需说明的是，本发明实施例的说明书附图中各个单元的连线仅仅表示各个单元之间的连接关系，并不代表是物理连线，具体的物理连线可以根据实际应用的需要进行设置。

相应的，本发明实施例还提供一种数字预失真系统，该数字预失真系统至少包括本发明实施例所提供的任意一种射频放大器，关于射频放大器的描述具体可参见前面实施例，在此不再赘述。

由上可知，本实施例采用在射频放大器的输入模块和/或输出模块上并联可以用于减少等效包络电感的第一模块，从而减少了输入模块和/或输出模块的等效包络电感，而由于输入模块和/或输出模块的等效包络电感与视频带宽成反比关系，因此，采用该方案与现有方案中同等数量偏置网络的射频放大器相比，可以进一步提高视频带宽，实现了在与现有技术相同的PCB布板面积下，提供更大的视频带宽以减少电记忆效应的目的。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取记忆体(RAM，Random Access Memory)、磁盘或光盘等。

以上对本发明实施例所提供的一种射频放大器和数字预失真系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种射频放大器，其特征在于，包括：

输入模块，用于接收射频信号；

射频功放，用于将输入模块接收到的射频信号进行放大；

输出模块，用于将所述射频功放管放大后的射频信号进行输出；

至少一个第一模块，并接于输入模块和/或输出模块上，用于减少输入模块或输出模块的等效包络电感；所述第一模块包括包络滤波电容和射频开路功能模块，所述包络滤波电容的正极接于输入模块和/或输出模块上，所述包络滤波电容的负极与所述射频开路功能模块的一端串联连接，所述射频开路功能模块的另一端接地。

2.根据权利要求1所述的射频放大器，其特征在于，

所述输入模块包括栅极偏置线和输入匹配节；

所述输出模块包括漏极偏置线和输出匹配节；

所述第一模块并接于漏极偏置线上、和/或并接于输出匹配节上、和/或并接于栅极偏置线上、和/或并接于输入匹配节上。

3.根据权利要求2所述的射频放大器，其特征在于，

所述栅极偏置线和漏极偏置线的数量各为至少一条；

所述第一模块并接于至少一条漏极偏置线上、和/或并接于输出匹配节上、和/或并接于至少一条栅极偏置线上、和/或并接于输入匹配节上。

4.根据权利要求2所述的射频放大器，其特征在于，

所述包络滤波电容的正极接于漏极偏置线上、和/或接于输出匹配节上、和/或接于栅极偏置线上、和/或接于输入匹配节上。

5.根据权利要求4所述的射频放大器，其特征在于，

所述射频开路功能模块包括射频频率上的等效高阻电感、射频频率上的等效开路微带线、以及LC组成的射频等效开路网络中的任意一种或任意组合。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的射频放大器，其特征在于，

所述漏极偏置线包括第一微带线和滤波电容组，所述滤波电容组由射频滤波电容与第一包络滤波电容并联组成，所述第一微带线与滤波电容组并联连接；

所述包络滤波电容的正极接于第一微带线和输出匹配节的连接线上；所述包络滤波电容的负极与射频开路功能模块的一端串联连接；所述射频开路功能模块的另一端接地。

7.根据权利要求2至5中任一项所述的射频放大器，其特征在于，

所述漏极偏置线包括第一微带线、第二微带线和滤波电容组，所述滤波电容组由射频滤波电容与第一包络滤波电容并联组成，所述第一微带线和第二微带线串联后与滤波电容组并联连接；

所述包络滤波电容的正极接于第一微带线和第二微带线的连接线上；所述包络滤波电容的负极与射频开路功能模块的一端串联连接；所述射频开路功能模块的另一端接地。

8.根据权利要求2至5中任一项所述的射频放大器，其特征在于，

所述栅极偏置线包括第三微带线和滤波电容组，所述滤波电容组由射频滤波电容与第一包络滤波电容并联组成，所述第三微带线与滤波电容组并联连接；

所述包络滤波电容的正极接于第三微带线和输入匹配节的连接线上；所述包络滤波电容的负极与射频开路功能模块的一端串联连接；所述射频开路功能模块的另一端接地。

9.一种数字预失真系统，其特征在于，至少包括权利要求1至权利要求8所述的任一种射频放大器。

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