CN103428134B

CN103428134B - 一种用于buc模块的双环结构模拟预失真器

Info

Publication number: CN103428134B
Application number: CN201310332732.6A
Authority: CN
Inventors: 焦晨秋; 李汶淋; 薛雷; 林卫国
Original assignee: SHANGHAI LINGHENG INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Shanghai Heng Ling information technology Limited by Share Ltd
Priority date: 2013-08-01
Filing date: 2013-08-01
Publication date: 2016-08-03
Anticipated expiration: 2033-08-01
Also published as: CN103428134A

Abstract

一种用于BUC模块的双环模拟预失真器，其输出端与BUC模块的功率放大器输入端相连，模拟预失真器包括：第一耦合器、第二耦合器、和连接第一耦合器和第二耦合器的第一链路和第二链路，并且在第二链路中还包括第三耦合器、第四耦合器、和连接第三耦合器和第四耦合器的第三链路和第四链路。第一耦合器用于处理输入信号；第一链路用于处理主信号，第二链路用于对第一耦合信号进行非线性处理，以产生非线性失真信号，包括非线性发生器、衰减器和移相器；第二定向耦合器用于输出信号：将第二链路产生的非线性失真信号耦合在第一链路主信号上，得到期待的预失真信号，并输出该预失真信号。本发明的双环模拟预失真器能够达到较高的线性化效果。

Description

一种用于BUC模块的双环结构模拟预失真器

技术领域

本发明涉及一种模拟预失真器，尤其涉及一种用于BUC的双环结构模拟预失真器。

背景技术

长期以来，用于通信系统中的功率放大器的效率提高技术和线性化技术是业界研究的热点。功率放大器产生三阶交调分量、五阶交调分量等非线性分量，其中，三阶交调分量是最主要的失真信号，五阶交调分量对功率放大器的影响较小。如果能够将三阶交调分量尽可能的抵消至与其他高阶分量幅度相同或更低，那么就可以得到较好的预失真效果。

公知的，功率放大器的线性化技术可以分为功率回退技术、前馈、反馈和预失真等。传统的功率放大器一般采用功率回退技术，通过减小输入功率的方法改善功率放大器的线性。采用回退技术虽然简单易实现，但是效率低、成本高而且仅适用于线性要求不很高的系统。采用前馈技术的功率放大器，虽然能大大改善功放的线性度，但是其成本较高、难度大、功放的效率比较低。采用反馈技术的功率放大器，简单，易实现，但是其频带较窄、稳定性差，而且也仅适用于线性要求不高的系统。预失真技术分为模拟预失真和数字预失真，模拟预失真在射频域内利用模拟电路产生失真信号；数字预失真是指在基带信号的数字域基础上产生预失真信号并变频到射频域。

目前，VSAT卫星系统用BUC模块作为该系统的发射机，其功放在传输数据时必须具备一定线性度的发射能力。因此，VSAT系统的BUC模块对非线性化技术有如下要求：1）较低的成本预算。许多的微波器件由于集中了现今最尖端的工艺技术，具有极好的指标，但同时却价格昂贵，在微波波段的低成本实现在通讯中已经越来越重要。2）良好的改善非线性能力，主要是接连功放后，能有效抑制在相同发射功率的情况下，三阶交调产物的幅度。3）良好的抗干扰性能及电磁兼容性能。4）适合批量生产，生产一致性好，易调试。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种双环结构的模拟预失真器以用于VSAT卫星系统的BUC模块。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种用于BUC模块的双环结构模拟预失真器。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于BUC模块的双环结构模拟预失真器，所述模拟预失真器的输出端与所述BUC模块的功率放大器的输入端相连，包括多个移相器、衰减器和放大器，其特征在于，

包括：第一耦合器、第二耦合器、和连接所述第一耦合器和第二耦合器的第一链路和第二链路；

所述第一耦合器用于处理所述模拟预失真器的输入信号：所述输入信号通过所述第一耦合器分为主信号和第一耦合信号；

所述第一链路用于处理所述主信号，其中所述第一链路包括第一移相器，所述第一移相器的输入端与所述第一耦合器的输出端相连，所述第一移相器的输出端与所述第二耦合器的输入端相连；

所述第二链路用于处理所述第一耦合信号，以产生非线性失真信号；其中所述第二链路包括；包括第三耦合器、第四耦合器、连接于所述第三耦合器和所述第四耦合器的第三链路和第四链路、以及所述放大器和第三移相器：

所述第三耦合器用于处理所述第一耦合信号，将所述第一耦合信号分为第三耦合信号和第四耦合信号，所述第三耦合器的输入端与所述第一耦合器的输出端连接；

所述第三链路用于处理所述第三耦合信号，包括第二移相器和所述衰减器，所述第二移相器的输入端与所述第三耦合器的输出端连接，所述第二移相器的输出端与所述衰减器的输入端连接，所述衰减器的输出端与所述第四耦合器的输入端连接；

所述第四链路用于处理所述第四耦合信号，包括预失真信号发生器，所述预失真信号发生器根据所述第四耦合信号和所述BUC模块的主功率放大器的三阶交调分量产生非线性失真信号，所述预失真信号发生器的输入端与所述第三耦合器的输入端连接，所述预失真信号发生器的输出端与所述第四耦合器的输入端连接；

所述第四耦合器用于将所述第四耦合信号经过所述第四链路后产生的所述非线性失真信号耦合到经过所述第三链路的所述第三耦合信号上，输出第二耦合信号，所述第四耦合器的输出端与所述放大器的输入端连接，所述放大器的输出端与所述第三移相器的输入端连接，所述第三移相器的输出端与所述第二耦合器的输入端连接；

所述第二耦合器用于输出信号：所述第一耦合信号经过所述第二链路、所述第三链路和所述第四链路后产生的所述非线性失真信号通过所述第二耦合器耦合到经过所述第一链路处理的所述主信号上，得到期望的预失真信号，并输出所述预失真信号。

进一步地，所述第一移相器、所述第二移相器和所述第三移相器都是可调的。

进一步地，所述第一移相器、所述第一移相器和所述第三移相器是根据所述三阶交调分量的相位来调节的，使得所述预失真信号的相位与所述三阶交调分量的相位相差180°。

进一步地，所述衰减器和所述放大器都是可调的。

进一步地，所述衰减器和所述放大器是根据所述三阶交调分量的振幅来调节的，使得所述预失真信号的幅度与所述三阶交调分量的振幅一样。

进一步地，所述第一耦合器、所述第二耦合器、所述第三耦合器和所述第四耦合器是一样的。

在本发明的较佳实施方式中，提供了一种用于BUC模块的双环模拟预失真器。本发明的预失真器的输出端与BUC模块的输入端相连，根据BUC模块的主功率放大器的三阶交调分量模拟出期望的预失真信号，以抵消BUC模块主功率放大器的三阶交调分量。

本发明的一种用于BUC模块的双环模拟预失真器，由于采用双环链路，非线性分量，即三阶交调分量提取充分，核心肖特基二极管有源供电并且可控，使得合成在主信号两端幅度和相位均可控制，因此后接入VSAT系统用BUC发射机，在更高要求线性度的情况下，具有单环等手段无法比拟的线性化效果。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的用于BUC模块的双环模拟预失真器的结构图；

图2是本发明的用于BUC模块的双环模拟预失真器和BUC模块的连接图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本发明的一种用于BUC模块的双环模拟预失真器，包括：第一耦合器101、第二耦合器102和连接第一耦合器101和第二耦合器102的第一链路和第二链路。

第一链路包括第一移相器106；第一移相器106的输入端与第一耦合器101的输出端连接，第一移相器106的输出端与第二耦合器102的输入端连接。

第二链路包括第三耦合器103、第四耦合器104、放大衰减器110、第三移相器108和连接第三耦合器103和第四耦合器104的第三链路和第四链路。第三耦合器103的输入端与第一耦合器101的输出端连接。第三链路包括衰减器109和第二移相器107，衰减器109的输入端与第三耦合器103的输出端连接，衰减器109的输出端与第四耦合器104的输入端连接。第四链路包括预失真信号发生器105，预失真信号发生器105的输入端与第三耦合器103的输出端连接，输出端与第四耦合器104的输入端连接。第四耦合器104的输出端与放大器110的输入端连接，放大器110的输出端与第三移相器108的输入端连接，第三移相器108的输出端与第二耦合器102的输入端连接。

进一步地，第一耦合器101、第二耦合器102、第三耦合器103和第四耦合器104采用相同的耦合器；在本发明的一个较佳实施例中，第一耦合器101采用3dB耦合分支电桥。

进一步地，第一移相器106、第二移相器107和第三移相器108采用相同的移相器。并且移相器都是可调的。此外本发明中的衰减器和放大器也是可调的。在本发明的一个较佳实施例中，衰减器采用电调衰减器，移相器采用电调移相器，由于电调衰减器和电调移相器都是采用电调方式，它们都需要都过预设控制电压来实现。预设的控制电压不同，BUC模块的主功率放大器的三阶交调分量的幅度和相位也将不同，这将直接影响最后的功率放大器的线性效果。

第一耦合器101用于处理输入信号：通过第一耦合器101，输入信号分为主信号120和第一耦合信号121，主信号即输入信号，是双音基频信号；第一耦合信号121是第一耦合器101根据输入信号耦合出的信号，其中第一耦合信号121和主信号120的相位差为180度。

第一链路包括第一移相器106,用于处理主信号120。

第三耦合器103用于处理第一耦合信号121，通过第三耦合器103，将第一耦合信号120分为第三耦合信号123和第四耦合信号124。

第三链路用于处理第三耦合信号123，通过第二移相器107和衰减器109来控制合成抵消用的基频分量，以达到产生纯净的非线性失真信号。

第四链路用于处理第四耦合信号124，预失真信号发生器105驱动二极管非线性电路，根据第四耦合信号124和BUC模块的主功率放大器产生的三阶交调分量产生非线性失真分量，第四耦合信号124经过预失真信号发生器后得到非线性失真信号。在本发明的一个较佳实施例中，预失真信号发生器105采用压控反向并联肖特基二极管对结构，压控反向并联二极管预失真电路是在反向并联二级管对预失真器的基础上做了一些改进，通过调整二极管的供电电压，来控制整个预失真信号发生器的非线性的程度，因此采用压控反向并联肖特基二极管对结构具有更大的灵活性。

第四耦合器104将第四链路产生的非线性失真信号耦合到第三链路上经过第二移相器107和衰减器109处理的第三耦合信号123上得到第二耦合信号122。由于第三链路合成了抵消用的基频分量，所以经过第四耦合器104耦合后的第二耦合信号122相较于第四链路产生的非线性失真信号更加纯净。

第二耦合信号122再经过放大衰减器110和第三移相器108的调整，最后，由第二耦合器102将第二链路、第三连理和第四链路产生的非线性失真信号耦合到第一链路上经过第一移位器106处理的主信号120上以得到期望的预失真信号，并输出该期望的预失真信号。

并且，放大器110、衰减器109、第一移相器106、第二移相器107和第三移相器108都是可调的。经过放大器110和衰减器109的调节，使得输出的预失真信号的振幅与BUC模块的主功率放大器所产生的三阶交调分量的振幅一样。经过第一移相器106、第二移相器107和第三移相器108的调节，使得输出的预失真信号的相位与三阶交调分量的相位相差180°。

在本发明的另一较佳实施例中，本发明的用于BUC模块的双环模拟预失真器应用于VSAT卫星系统的BUC模块，具体如图2所示，BUC模块包括驱动功率放大器和主功率放大器。本发明的模拟预失真器的输出端与BUC模块的驱动功率放大器的输入端相连，BUC模块包括驱动功率放大器和和主功率放大器。输入信号P_in进入本发明的双环模拟预失真器：首先进入第一耦合器101，第一耦合器101将输入信号P_in分为主信号120和第一耦合信号121。然后主信号120进入第一链路：经过第一移相器106处理，进入第二耦合器102。第一耦合信号121进入第二链路：第一耦合信号121经过第三耦合器103分为第三耦合信号123和第四耦合信号124。第三链路中，第三耦合信号123经过衰减器109和第二移相器107处理，产生基频分量，进入第四耦合器104；第四链路中，第四耦合信号124经过预失真信号发生器105，根据BUC模块的主功率放大器的三阶交调分量，预失真信号发生器105产生对应的非线性失真信号，该非线性失真信号进入第四耦合器104，第四耦合器104将第四链路产生的非线性失真信号和第三链路产生的基频分量耦合在一起得到第二耦合信号122，第二耦合信号122相较于预失真信号发生器105产生的非线性失真信号更加纯净。第二耦合信号122继续经过放大器110和第三移相器108的处理，进入第二耦合器102，最后，非线性失真信号通过第二定向耦合器102耦合到主信号120上，得到期望的预失真信号，并输出该期望的预失真信号。其中，预失真器中，根据BUC模块主功率放大器的三阶交调分量的振幅和相位，调节衰减器109和放大器110，使得期待的预失真信号的振幅与三阶交调分量的振幅相等；调节第一移相器106、第二移相器107和第三移相器108，使得非线性失真信号的相位和主功率放大器产生的三阶交调分量的相位相差180°。期望的预失真信号进入BUC模块后，抵消BUC模块中主功率放大器的三阶交调非线性分量，输出具备一定线性度的信号P_out。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims

1.一种用于BUC模块的双环结构模拟预失真器，所述模拟预失真器的输出端与所述BUC模块的功率放大器的输入端相连，包括多个移相器、衰减器和放大器，其特征在于，

所述第二链路用于处理所述第一耦合信号，以产生非线性失真信号；其中所述第二链路包括第三耦合器、第四耦合器、连接于所述第三耦合器和所述第四耦合器的第三链路和第四链路、以及所述放大器和第三移相器：

所述第二耦合器用于输出信号：所述第一耦合信号经过所述第二链路、所述第三链路和所述第四链路后产生的所述非线性失真信号通过所述第二耦合器耦合到经过所述第一链路处理的所述主信号上，得到期望的预失真信号，并输出所述预失真信号；

所述第一移相器、所述第二移相器和所述第三移相器是相同的；

所述第一移相器、所述第二移相器和所述第三移相器都是可调的；

所述第一移相器、所述第二移相器和所述第三移相器是根据所述三阶交调分量的相位来调节的，使得所述预失真信号的相位与所述三阶交调分量的相位相差180°；

所述衰减器和所述放大器都是可调的；

所述衰减器和所述放大器是根据所述三阶交调分量的振幅来调节的，使得所述预失真信号的幅度与所述三阶交调分量的振幅一样；

所述第一耦合器、所述第二耦合器、所述第三耦合器和所述第四耦合器是一样的。