CN103607175A

CN103607175A - 基于信号提取抵消的射频功放装置

Info

Publication number: CN103607175A
Application number: CN201310632493.6A
Authority: CN
Inventors: 余华安; 马印斌; 何业军
Original assignee: Shenzhen hongyuan communication LLC
Current assignee: Shenzhen hongyuan communication LLC
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2014-02-26

Abstract

本发明提供了一种基于信号提取抵消的射频功放装置，射频功放装置包括第一功分器、以及分别与所述第一功分器相连的主输出线路和辅输出线路。本发明的有益效果是在本发明中，对于射频功放的三阶及五阶的失真信号进行分别的提取，这样解决了因电路中引入调幅调相电路产生的三阶与五阶不能同时改善的问题。由于提取的信号本身很大，因此可直接获取较大的误差信号，大幅降低了辅助放大器的增益，大幅提高了功放的抗干扰能力，同时也大幅降低生产难度，提高了可生产性；辅助功率放大器放大倍数就较小，因此误差信号与主信号的相对时延会很小，因此主功放输出端的延时线就会很短，延时线损耗较小，提高了功放的效率。

Description

基于信号提取抵消的射频功放装置

技术领域

本发明涉及宽带微波无线通信发射机领域，尤其涉及基于信号提取抵消的射频功放装置。

背景技术

如图1所示，传统前馈功放原理：输入信号首先由功放输入端功分器分为两路,一路送到主功率放大器放大将产生附加的非线性失真,此信号经耦合器耦合一部分与另一路通过延时线后的信号在电桥合成器进行合成,可通过调节可调衰减器和移相器使两路信号幅度相等,相位相差180°,则合成器的输出将是一个误差信号。本质上,此误差信号在理想情况下仅包含主放大器产生的非线性失真。此误差信号经线性放大到所需电平,在输出端抵消大部分的失真。

目前技术存在如下缺陷：

1.三阶互调系数（IMD3）和五阶互调系数（IMD5）的改善始终处于一种相关的状态，即调节调幅调相器和延迟线时，二者不能同时改善，当IMD3失真较小时，IMD5失真反而较大，传统的抵消技术只侧重于IMD3的改善。

2.由于误差信号须从功放输入端的功分器分路后，经过与主功放相同的前级放大，其放大倍数很高，极容易受到干扰，而影响功功率放大器的线性。为了减小干扰，传统的前馈功率放大器的屏蔽结构相当复杂，成本居高不下。

3.辅助功放必须有很大的增益才能完成信号的抵消。

4.由于辅助功放的是由多级放大器组成，误差信号与主信号的相对时延会很大，因此主功放输出端的延时线就会很长，导致延时线损耗较大，降低了功放的效率。

5.系统受干扰的敏感度很大，生产制造困难，调试工作量大，很难生产。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种基于信号提取抵消的射频功放装置。

本发明提供了一种基于信号提取抵消的射频功放装置，包括第一功分器、以及分别与所述第一功分器相连的主输出线路和辅输出线路，所述主输出线路包括依次相连的第一前级放大器、推动放大器、主功率放大器、第一延时线、进行非线性抵销的第一耦合器，所述第一前级放大器与所述第一功分器相连；所述辅输出线路包括依次相连的第二前级放大器、第一可调移相器、第一可调衰减器、第二功分器，所述第二前级放大器与所述第一功分器相连；该射频功放装置还包括第一取样耦合器、第二取样耦合器，所述第一取样耦合器连接于所述推动放大器和所述主功率放大器之间，所述第二取样耦合器连接于所述主功率放大器和所述第一延时线之间，该射频功放装置还包括第二延时线、第三功分器、第四功分器、放大器、辅助功率放大器、第二耦合器、第三耦合器、第四耦合器，所述第二延时线一端与所述第一取样耦合器相连，所述第二延时线另一端与所述第二耦合器相连，所述第三功分器分别连接所述第二取样耦合器、所述第二耦合器、所述第三耦合器相连；所述第二功分器分别与所述第三耦合器和所述第四耦合器相连，所述第四耦合器与所述放大器相连，所述第二耦合器与所述第四耦合器相连；所述第四功分器分别与所述第三耦合器、所述放大器、所述辅助功率放大器相连，所述辅助功率放大器与所述第一耦合器相连。

作为本发明的进一步改进，该射频功放装置还包括第二可调衰减器、第二可调移相器，所述第一功分器、所述第二可调衰减器、所述第二可调移相器、所述第一前级放大器依次串联在一起。

作为本发明的进一步改进，该射频功放装置还包括第三可调衰减器、第三可调移相器，所述第三可调衰减器与所述第三可调移相器相连，所述第二延时线与所述第三可调衰减器相连，所述第三可调移相器与所述第二耦合器相连。

作为本发明的进一步改进，该射频功放装置还包括第四可调衰减器，所述第四可调衰减器连接于所述第三功分器和所述第二取样耦合器之间。

作为本发明的进一步改进，该射频功放装置还包括调幅调相器，所述调幅调相器连接于所述第二功分器和所述第四耦合器之间。

作为本发明的进一步改进，该射频功放装置还包括第五可调衰减器，所述第五可调衰减器位于所述第四功分器和所述辅助功率放大器之间，且所述第五可调衰减器一端与所述第四功分器相连，所述第五可调衰减器另一端与所述辅助功率放大器相连。

作为本发明的进一步改进，该射频功放装置还包括第四可调移相器，所述第四可调移相器连接于所述第五可调衰减器和所述辅助功率放大器之间，所述第五可调衰减器、所述第四可调移相器、所述辅助功率放大器依次串联。

作为本发明的进一步改进，该射频功放装置还包括第五耦合器，所述第五耦合器连接于所述辅助功率放大器与所述第一耦合器之间。

本发明的有益效果是：在本发明中，对于射频功放的三阶及五阶的失真信号进行分别的提取，这样解决了因电路中引入调幅调相电路产生的三阶与五阶不能同时改善的问题。调整采用在末级放大器输入端提取部分主功放的信号，此信号与功放输出端取出的部分信号幅度相等,相位相差180°进行主载波抵消。由于提取的信号本身很大，因此可直接获取较大的误差信号，大幅降低了辅助放大器的增益，大幅提高了功放的抗干扰能力，同时也大幅降低生产难度，提高了可生产性；辅助功率放大器放大倍数就较小，因此误差信号与主信号的相对时延会很小，因此主功放输出端的延时线就会很短，延时线损耗较小，提高了功放的效率。

附图说明

图1是背景技术的射频功放原理示意图。

图2是本发明的射频功放原理示意图。

具体实施方式

如图2所示，本发明公开了一种基于信号提取抵消的射频功放装置，包括第一功分器30、以及分别与所述第一功分器30相连的主输出线路和辅输出线路，所述主输出线路包括依次相连的第一前级放大器3、推动放大器4、主功率放大器5、第一延时线31、进行非线性抵销的第一耦合器32，所述第一前级放大器3与所述第一功分器30相连；所述辅输出线路包括依次相连的第二前级放大器11、第一可调移相器12、第一可调衰减器13、第二功分器33，所述第二前级放大器11与所述第一功分器30相连；该射频功放装置还包括第一取样耦合器6、第二取样耦合器7，所述第一取样耦合器6连接于所述推动放大器4和所述主功率放大器5之间，所述第二取样耦合器7连接于所述主功率放大器5和所述第一延时线31之间，该射频功放装置还包括第二延时线34、第三功分器35、第四功分器36、放大器19、辅助功率放大器18、第二耦合器、第三耦合器、第四耦合器15，所述第二延时线34一端与所述第一取样耦合器6相连，所述第二延时线34另一端与所述第二耦合器相连，所述第三功分器35分别连接所述第二取样耦合器7、所述第二耦合器、所述第三耦合器相连；所述第二功分器33分别与所述第三耦合器和所述第四耦合器15相连，所述第四耦合器15与所述放大器19相连，所述第二耦合器与所述第四耦合器15相连；所述第四功分器36分别与所述第三耦合器、所述放大器19、所述辅助功率放大器18相连，所述辅助功率放大器18与所述第一耦合器32相连。

该射频功放装置还包括第二可调衰减器1、第二可调移相器2，所述第一功分器30、所述第二可调衰减器1、所述第二可调移相器2、所述第一前级放大器3依次串联在一起。

该射频功放装置还包括第三可调衰减器8、第三可调移相器9，所述第三可调衰减器8与所述第三可调移相器9相连，所述第二延时线34与所述第三可调衰减器8相连，所述第三可调移相器9与所述第二耦合器相连。

该射频功放装置还包括第四可调衰减器10，所述第四可调衰减器10连接于所述第三功分器35和所述第二取样耦合器7之间。

该射频功放装置还包括调幅调相器14，所述调幅调相器14连接于所述第二功分器33和所述第四耦合器15之间。

该射频功放装置还包括第五可调衰减器16，所述第五可调衰减器16位于所述第四功分器36和所述辅助功率放大器18之间，且所述第五可调衰减器16一端与所述第四功分器36相连，所述第五可调衰减器16另一端与所述辅助功率放大器18相连。

该射频功放装置还包括第四可调移相器17，所述第四可调移相器17连接于所述第五可调衰减器16和所述辅助功率放大器18之间，所述第五可调衰减器16、所述第四可调移相器17、所述辅助功率放大器18依次串联。

该射频功放装置还包括第五耦合器（图中D点位置），所述第五耦合器连接于所述辅助功率放大器18与所述第一耦合器32之间。

输入信号经过第一功分器30分成两路，分别为主输出线路和辅输出线路。

在主输出线路中，由第一前级放大器3及推动放大器4放大，再由主功率放大器5的输入端通过第一取样耦合器6取出部分主信号，此信号与功放输出端取出的部分信号幅度相等,相位相差180°,则第二耦合器（图中A点位置）将是只有一个误差信号对主载波抵消。本质上,此误差信号在理想情况下仅包含主放大器产生的非线性失真，由此可提取包含三阶及五阶的非线性失真信号(波形见图中A点)。

辅输出线路主要功能是对误差进行放大，有第二前级放大器11、第一可调移相器12、第一可调衰减器13，再经第二功分器33功分后，其中一路与第二取样耦合器7耦合的主路信号进行主载波的抵消通过第三耦合器（图中B点位置）进行抵消，由于本路误差放大器的增益较小，其本身的失真很小，经主载波抵消后提取的信号如B点图所示，只有三阶的失真信号；第二功分器33功分的另一路经调幅调相后与第二耦合器（图中A点位置）功放的失真信号抵消提取五阶的失真信号。

分别提取的三阶及五阶失真信号经过合路，对信号通过第五可调衰减器16、第四可调移相器17、辅助功率放大器18后进行调幅、调相放大到所需电平,在输出端通过第一耦合器32将误差信号与主路失真信号相抵消,使两路信号幅度相等,相位相差180°,理论上在总输出端将只有线性分量信号。同时由于所得到的误差相号很高，辅输出线路（相当于误差放大器）放大倍数就较小，因此误差信号与主信号的相对时延会很小，因此主功放输出端的延时线就会很短，延时线损耗较小，提高了功放的效率。

在本发明中，对于射频功放的三阶及五阶的失真信号进行分别的提取，这样解决了因电路中引入调幅调相电路产生的三阶与五阶不能同时改善的问题。调整采用在末级放大器输入端提取部分主功放的信号，此信号与功放输出端取出的部分信号幅度相等,相位相差180°进行主载波抵消。由于提取的信号本身很大，因此可直接获取较大的误差信号，大幅降低了辅助放大器的增益，大幅提高了功放的抗干扰能力，同时也大幅降低生产难度，提高了可生产性；辅助功率放大器放大倍数就较小，因此误差信号与主信号的相对时延会很小，因此主功放输出端的延时线就会很短，延时线损耗较小，提高了功放的效率。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种基于信号提取抵消的射频功放装置，其特征在于：包括第一功分器（30）、以及分别与所述第一功分器（30）相连的主输出线路和辅输出线路，所述主输出线路包括依次相连的第一前级放大器（3）、推动放大器（4）、主功率放大器（5）、第一延时线（31）、进行非线性抵销的第一耦合器（32），所述第一前级放大器（3）与所述第一功分器（30）相连；所述辅输出线路包括依次相连的第二前级放大器（11）、第一可调移相器（12）、第一可调衰减器（13）、第二功分器（33），所述第二前级放大器（11）与所述第一功分器（30）相连；该射频功放装置还包括第一取样耦合器（6）、第二取样耦合器（7），所述第一取样耦合器（6）连接于所述推动放大器（4）和所述主功率放大器（5）之间，所述第二取样耦合器（7）连接于所述主功率放大器（5）和所述第一延时线（31）之间，该射频功放装置还包括第二延时线（34）、第三功分器（35）、第四功分器（36）、放大器（19）、辅助功率放大器（18）、第二耦合器、第三耦合器、第四耦合器（15），所述第二延时线（34）一端与所述第一取样耦合器（6）相连，所述第二延时线（34）另一端与所述第二耦合器相连，所述第三功分器（35）分别连接所述第二取样耦合器（7）、所述第二耦合器、所述第三耦合器相连；所述第二功分器（33）分别与所述第三耦合器和所述第四耦合器（15）相连，所述第四耦合器（15）与所述放大器（19）相连，所述第二耦合器与所述第四耦合器（15）相连；所述第四功分器（36）分别与所述第三耦合器、所述放大器（19）、所述辅助功率放大器（18）相连，所述辅助功率放大器（18）与所述第一耦合器（32）相连。

2.根据权利要求1所述的射频功放装置，其特征在于：该射频功放装置还包括第二可调衰减器（1）、第二可调移相器（2），所述第一功分器（30）、所述第二可调衰减器（1）、所述第二可调移相器（2）、所述第一前级放大器（3）依次串联在一起。

3.根据权利要求1所述的射频功放装置，其特征在于：该射频功放装置还包括第三可调衰减器（8）、第三可调移相器（9），所述第三可调衰减器（8）与所述第三可调移相器（9）相连，所述第二延时线（34）与所述第三可调衰减器（8）相连，所述第三可调移相器（9）与所述第二耦合器相连。

4.根据权利要求1所述的射频功放装置，其特征在于：该射频功放装置还包括第四可调衰减器（10），所述第四可调衰减器（10）连接于所述第三功分器（35）和所述第二取样耦合器（7）之间。

5.根据权利要求1所述的射频功放装置，其特征在于：该射频功放装置还包括调幅调相器（14），所述调幅调相器（14）连接于所述第二功分器（33）和所述第四耦合器（15）之间。

6.根据权利要求1所述的射频功放装置，其特征在于：该射频功放装置还包括第五可调衰减器（16），所述第五可调衰减器（16）位于所述第四功分器（36）和所述辅助功率放大器（18）之间，且所述第五可调衰减器（16）一端与所述第四功分器（36）相连，所述第五可调衰减器（16）另一端与所述辅助功率放大器（18）相连。

7.根据权利要求6所述的射频功放装置，其特征在于：该射频功放装置还包括第四可调移相器（17），所述第四可调移相器（17）连接于所述第五可调衰减器（16）和所述辅助功率放大器（18）之间，所述第五可调衰减器（16）、所述第四可调移相器（17）、所述辅助功率放大器（18）依次串联。

8.根据权利要求1至7任一项所述的射频功放装置，其特征在于：该射频功放装置还包括第五耦合器，所述第五耦合器连接于所述辅助功率放大器（18）与所述第一耦合器（32）之间。