CN103428135A

CN103428135A - 一种用于buc的单环结构模拟预失真器

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Publication number: CN103428135A
Application number: CN2013103327947A
Authority: CN
Inventors: 焦晨秋; 李汶淋; 杜烽; 林卫国; 肖长春
Original assignee: SHANGHAI LINGHENG INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI LINGHENG INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-08-01
Filing date: 2013-08-01
Publication date: 2013-12-04

Abstract

本发明公开了一种用于BUC模块的单环模拟预失真器，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：第一定向耦合器、第二定向耦合器、和连接第一定向耦合器和第二定向耦合器的第一链路和第二链路。第一定向耦合器用于处理输入信号：将输入信号分为主信号和耦合信号；第一链路用于对主信号进行延时处理，包括延时单元；第二链路用于对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。本发明的单环模拟预失真器结构非常简单，易实现，并且成本较低。

Description

一种用于BUC的单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的单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单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模块的单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模块的单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，其特征在于，包括：第一定向耦合器、第二定向耦合器、和连接所述第一定向耦合器和第二定向耦合器的第一链路和第二链路；

所述第一定向耦合器用于处理所述模拟预失真器的输入信号：所述输入信号进入所述第一定向耦合器，进入所述第一定向耦合器后，所述输入信号分为主信号和耦合信号；

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延时单元；

所述第二链路用于处理所述耦合信号，以产生非线性失真信号；其中所述第二链路包括非线性发生器、衰减器和移相器：所述非线性发生器用于根据所述耦合信号和所述BUC模块的主功率放大器产生的三阶交调分量产生所述非线性失真信号；所述衰减器的输入端与所述非线性发生器的输出端相连，用于调节所述非线性失真信号的振幅；所述移相器的输入端与所述衰减器的输出端相连，用于调节所述非线性失真信号的相位；

所述第二定向耦合器用于输出信号：所述耦合信号经过所述第二链路后产生的所述非线性失真信号通过所述第二定向耦合器耦合到经过所述第一链路的所述主信号上，得到期望的预失真信号，并输出所述预失真信号。

进一步地，所述第一链路的延时单元的延迟时长由所述第二链路的所述非线性发生器、所述衰减器和所述移相器决定。

进一步地，所述衰减器和所述移相器是可调的。

进一步地，所述衰减器根据所述BUC模块的功率放大器产生的三阶交调分量来调节所述非线性失真信号的振幅，使得所述非线性失真信号的振幅与所述非线性分量的振幅相同。

进一步地，所述移相器根据所述三阶交调分量调节所述非线性失真信号的相位，使得所述非线性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，所述衰减器为电调衰减器，所述移相器为电调移相器。

进一步地，所述非线性发生器采用砷化镓材料的场效应晶体管。

在本发明的较佳实施方式中，提供了一种用于BUC模块的单环模拟预失真器。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。

本发明的模拟预失真器包括第一定向耦合器、第一链路、第二链路和第二定向耦合器。第一定向耦合器用于处理输入信号，输入信号经过第一定向耦合器处理后，分为主信号和耦合信号。第一链路和第二链路均和第一定向耦合器相连。第一链路用于处理主信号，其包括延时单元，延时单元主要为了补偿第二链路中的各个器件所造成的时延。第二链路用于处理耦合信号，包括非线性发生器、衰减器和移相器。非线性发生器产生非线性失真分量，耦合信号经过非线性发生器后得到非线性失真信号。衰减器用于调节非线性失真信号的振幅，移相器用于调节非线性失真信号的相位。衰减器和移相器都是根据BUC模块的主功率放大器的三阶交调分量来调节的。第二定向耦合器分别与第一链路和第二链路相连，用于输出处理后的信号，第二链路的非线性失真信号被第二定向耦合器耦合到第一链路中经过延时单元的主信号上，以得到期望的预失真信号，并输出期望的预失真信号。

本发明的用于BUC模块的单环模拟预失真器，结构非常简单，易实现，可调参量相对较少；而且对于线性度要求不高的VSAT系统用BUC模块发射机，本发明的模拟预失真器比回退技术在成本上有优势。

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模块的单环模拟预失真器的结构图；

图2是本发明的用于BUC模块的单环模拟预失真器和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，本发明的用于BUC模块的单环结构模拟预失真器包括：第一定向耦合器、第二定向耦合器、和连接第一定向耦合器和第二定向耦合器的第一链路和第二链路；第一链路包括延时单元；第二链路包括非线性产生器、衰减器和移相器。第一定向耦合器用于处理输入信号：通过第一定向耦合器，输入信号分为主信号和耦合信号，主信号即输入信号，耦合信号是第一定向耦合器根据输入信号耦合出的信号，其中耦合信号和主信号的相位差为90°。

第一链路用于处理主信号，延时单元按照第二链路中的非线性发生器、衰减器和移相器所造成的时延对主信号做延时处理。

第二链路是用于处理耦合信号的。第二链路中的非线性发生器、衰减器和移相器是串联在一起的。非线性发生器产生非线性失真分量，耦合信号经过非线性发生器后得到非线性失真信号。衰减器根据BUC模块的主功率放大器的三阶交调分量调节非线性失真信号的振幅。移相器根据BUC模块的主功率放大器的三阶交调分量调节非线性失真信号的相位，使得先线性失真信号的相位与主功率放大器的三阶交调分量的相位的相位差为180°。

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。

第二定向耦合器与第一链路和第二链路相连。第二定向耦合器将第二链路产生的非线性失真信号耦合到第一链路上经过延时单元处理的主信号上以得到期望的预失真信号，并输出该期望的预失真信号。

在本发明的一个较佳实施例中，本发明的用于BUC模块的单环模拟预失真器的非线性发生器采用砷化镓材料的场效应晶体管。使用砷化镓材料的场效应晶体管能够产生幅度较大的非线性失真分量，因此使用砷化镓材料的场效应晶体管作为非线性发生器的预失真器能够适用于频率较高的输入信号，这也比使用二极管作为非线性发生器的预失真器的适用范围更加广泛。

在本发明的另一较佳实施例中，本发明的用于BUC模块的单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进入本发明的单环模拟预失真器：首先进入第一定向耦合器，第一定向耦合器将输入信号P_in分为主信号和耦合信号；然后主信号进入第一链路：经过延时单元，使主信号与第二链路产生的非线性失真信号具有相同的时延，同时也改善了BUC模块的主功率放大器输出信号的线性度的同步性；耦合信号进入第二链路：耦合信号先进入非线性发生器，根据BUC模块的主功率放大器的三阶交调分量，非线性发生器产生对应的非线性失真分量，其中非线性失真分量与BUC模块的主功率放大器的三阶交调分量的相位差为90°，耦合信号经过非线性发生器后得到非线性失真信号；非线性失真信号进入衰减器，根据主功率放大器产生的非线性分量的振幅，调节衰减器，使得非线性失真信号的振幅与BUC模块的主功率放大器的三阶交调分量的振幅相等；非线性失真信号进入移相器，根据BUC模块的主功率放大器的三阶交调分量的相位，调节移相器，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°；最后，非线性失真信号通过第二定向耦合器耦合到主信号上，得到期望的预失真信号，并输出该期望的预失真信号。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模块的单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，其特征在于，包括：第一定向耦合器、第二定向耦合器、和连接所述第一定向耦合器和第二定向耦合器的第一链路和第二链路；

所述第一定向耦合器用于处理所述模拟预失真器的输入信号：所述输入信号进入所述第一定向耦合器后，所述输入信号分为主信号和耦合信号；

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延时单元；

2.如权利要求1所述的一种用于BUC模块的单环结构模拟预失真器，其中，所述第一链路的延时单元的延迟时长由所述第二链路的所述非线性发生器、所述衰减器和所述移相器决定。

3.如权利要求1所述的一种用于BUC模块的单环结构模拟预失真器，其中，所述衰减器和所述移相器是可调的。

4.如权利要求3所述的一种用于BUC模块的单环结构模拟预失真器，其中，所述衰减器根据所述三阶交调分量来调节所述非线性失真信号的振幅，使得所述非线性失真信号的振幅与所述非线性分量的振幅相同。

5.如权利要求3所述的一种用于BUC模块的单环结构模拟预失真器，其中，所述移相器根据所述三阶交调分量调节所述非线性失真信号的相位，使得所述非线性失真信号的相位与所述三阶交调分量的相位相差180°。

6.如权利要求3所述的一种用于BUC模块的单环结构模拟预失真器，其中，所述衰减器采用电调衰减器，所述移相器采用电调移相器。