CN103986426A - 功率放大器、功率放大器中的环路控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及信号处理技术，尤其涉及一种功率放大器、功率放大器中的环路控制方法和装置，用以解决现有的采用了前馈技术的功率放大器，当输入信号的带宽超过45M时，其线性处理的效果不佳，输出信号中存在一定的非线性分量的问题。本发明实施例提供的功率放大器包括载波对消环路和互调对消环路；其中，载波对消环路包括预失真电路，预失真电路根据载波对消电路中的放大电路放大处理后的信号对所述功率放大器信号输入端的输入信号中非线性分量进行反向预补偿，将反向预补偿后的信号输出给放大电路，有效减小放大电路输出信号中的非线性分量。

Description

功率放大器、功率放大器中的环路控制方法和装置

技术领域

本发明涉及信号处理技术，尤其涉及一种功率放大器、功率放大器中的环路控制方法和装置。

背景技术

前馈技术是一种功率放大器的线性化技术，其通过消除功率放大器输出端的非线性分量，以达到减小功率放大器输出信号频谱再生的目的。

图1为现有技术中一种采用了前馈技术的功率放大器。如图1所示，该功率放大器包括：

由主功放1101、第一耦合器1102、第一调幅器1103、第一调相器1104、合路器1105和第一延时器1106组成的载波对消环路11；

由误差放大器1201、第二耦合器1202、第二调幅器1203、第二调相器1204、第二延时器1205组成的互调对消环路12。

其中，载波对消环路11用于：将接收信号进行放大处理，并提取经过放大处理后的信号中的非线性分量，将经过放大处理后的信号和提取的非线性分量发给互调对消环路；

所述互调对消环路12用于：从收到的经过放大处理后的信号中去除非线性分量，并将去除了非线性分量后的信号输出。

在载波对消环路11中，上通道的主功放1101的输出端包含有非线性分量，此输出信号被分为两路，一路被耦合到下通道，经过第一调幅器1103和第一调相器1104后，与原始输入信号经第一延时器1106延时后的信号经过合路器1105的处理后，得到消除了线性分量的纯误差信号，发给互调对消环路12的误差放大器1201，另一路发给互调对消环路中的第二延时器1205；

在互调对消环路12中，通过调整第二调幅器1203、第二调相器1204，使上述纯误差信号依次经过误差放大器1201、第二调幅器1203、第二调相器1204处理后，与经过第二延时器1205延时后、带有非线性分量的放大信号中的非线性分量幅度相等，相位相差180度，使得两路信号经第二耦合器1202的处理后，消除非线性分量，得到了期望的放大信号。

上述功率放大器能够达到一定的线性处理的效果，但是，当输入信号的带宽超过45M时，其线性处理的效果不佳，输出信号中存在一定的非线性分量。

发明内容

本发明实施例提供一种功率放大器、功率放大器中的环路控制方法和装置，用以解决现有的采用了前馈技术的功率放大器，当输入信号的带宽超过45M时，其线性处理的效果不佳，输出信号中存在一定的非线性分量的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种功率放大器，所述功率放大器包括载波对消环路和互调对消环路；

所述载波对消环路包括：放大电路和非线性分量提取电路；

所述放大电路连接所述功率放大器的信号输入端，用于将所述功率放大器信号输入端的输入信号进行放大处理，并将放大处理后的信号分别输出给所述互调对消环路和所述非线性分量提取电路；

所述非线性提取电路用于提取所述放大处理后的信号中的非线性分量，并将提取的所述非线性分量发给所述互调对消环路；

所述互调对消环路接收所述载波对消环路发送的所述放大处理后的信号和所述非线性分量，用于从接收的所述放大处理后的信号中去除来自所述载波对消环路的所述非线性分量，并将去除了所述非线性分量后的信号输出至所述功率放大器的信号输出端；

所述载波对消环路还包括预失真电路，所述预失真电路连接在所述功率放大器信号输入端和所述放大电路之间，接收所述主放大器输出的所述放大处理后的信号，根据所述放大处理后的信号对所述功率放大器信号输入端的输入信号中非线性分量进行反向预补偿，将反向预补偿后的信号输出给所述放大电路。

该方案中，载波对消环路中的预失真电路根据所述放大处理后的信号对所述功率放大器信号输入端的输入信号中非线性分量进行反向预补偿，将反向预补偿后的信号输出给所述主放大器，可有效减小放大电路输出信号中的非线性分量。

第二方面，本发明实施例提供了一种环路控制方法，该方法应用于本发明第一方面提供的功率放大器中，所述方法包括：

在所述功率放大器正常工作过程中，循环执行下述步骤：

对所述功率放大器的载波对消环路进行第一调整；

对所述载波对消环路中的预失真电路进行第二调整；

对所述功率放大器的互调对消环路进行第三调整；

其中，所述第一调整包括：检测所述载波对消环路提取的、所述载波对消环路对所述功率放大器信号输入端的输入信号进行放大处理后的信号中的非线性分量的功率值，根据该检测的非线性分量的功率值，调整所述载波对消环路中的第一调幅器的幅度调整值和第一调相器的相位调整值，直至该检测的非线性分量的功率值最小；

所述第二调整包括：检测所述载波对消环路提取的、所述载波对消环路对所述功率放大器信号输入端的输入信号进行放大处理后的信号中的非线性分量的功率值，根据该检测的非线性分量的功率值，调整所述预失真电路产生的预失真信号，直至所述非线性分量的功率值最小；

所述第三调整包括：检测耦合输入到所述载波对消环路中的、未经所述第一调幅器调幅且未经所述第一调相器调相的、在所述输入信号频带之外的导频信号从所述功率放大器的输出端输出的信号功率值，根据该检测的所述功率放大器的输出端输出的信号功率值，调整所述功率放大器中的互调对消环路中的第二调幅器的幅度调整值和第二调相器的相位调整值，直至该检测的所述功率放大器的输出端输出的信号功率值信号功率值最小；

其中，在所述第一调整和所述第二调整过程中不在所述载波对消环路耦合输入所述导频信号。

该方案中，由于应用该环路控制方法的功率放大器中，在对输入信号进行放大之前，对输入信号进行了预失真处理，因此，采用本发明实施例提供的环路控制方法，一方面，可实现减小放大信号中的非线性分量，扩大功率放大器的动态范围，获得更好的对消效果的目的；另一方面，通过一系列的环路调整，可进一步提高功率放大器的线性度，功率放大器工作更稳定。

较佳地，所述方法还包括：

在所述功率放大器正常工作之前，在所述功率放大器的初始化过程中，先后进行所述第一调整和所述第三调整。

该优选方案中，在初始化过程中，先进行第一调整和第三调整，实现互调对消环路和载波对消环路的对消效果最佳，以便在功率放大器正在工作时，能过通过进行第一调整、第二调整和第三调整，使功率放大器调整算法尽快收敛，实现最佳的线性处理效果，通过先进行第一调整，可减小不稳定信号对功率放大器的冲击。

较佳地，在所述功率放大器正常工作之前，在所述功率放大器的初始化过程中，先后进行所述第一调整和所述第三调整，包括：

在将所述功率放大器的输入功率由输入功率正常值降低预设的功率调整量后，进行所述第一调整和所述第三调整；

在功率放大器正常工作过程中，进行所述第一调整、第二调整和第三调整包括：

将所述功率放大器的输入功率恢复为输入功率正常值后，进行所述第一调整、所述第二调整和所述第三调整。

该优选方案中，在将功率放大器的输入功率由输入功率正常值降低预设的功率调整量后，进行第一调整和第三调整，避免功率放大器上电后的初始化过程中，进行第一调整和第三调整时功率放大器内信号功率过高导致功率放大器被损坏。

较佳地，所述预失真电路为用于对所述输入信号进行放大处理前对所述输入信号进行预失真处理的芯片；

所述第二调整具体包括：

当所述芯片进入跟踪状态时，确定所述载波对消环路输出的对所述输入信号进行放大处理后的信号中的非线性分量的功率值最小；

将所述芯片切换到冻结状态后，结束所述第二调整。

该优选方案中，利用芯片自身的功能，在芯片进入跟踪状态时，确定所述载波对消环路输出的对所述输入信号进行放大处理后的信号中的非线性分量的功率值最小，实现更简单有效。

较佳地，所述第一调整具体包括：交替调整所述载波对消环路中的第一调幅器的幅度调整值和第一调相器的相位调整值；

所述第三调整具体包括：交替调整所述功率放大器中的互调对消环路中的第二调幅器的幅度调整值和第二调相器的相位调整值。

该优选方案中，在第一调整和第三调整过程中，交替调整调幅器和调相器，可缩短调整时间，缩短收敛时间，不使收敛发散。

第三方面，本发明实施例还提供了一种环路控制装置，该环路控制装置应用于本发明第一方面提供的功率放大器中，所述装置包括：控制模块、第一调整模块、第二调整模块和第三调整模块；

所述第一调整模块用于检测所述载波对消环路提取的、所述载波对消环路对所述功率放大器信号输入端的输入信号进行放大处理后的信号中的非线性分量的功率值，根据该检测的非线性分量的功率值，调整所述载波对消环路中的第一调幅器的幅度调整值和第一调相器的相位调整值，直至该检测的非线性分量的功率值最小；

所述第二调整模块用于检测所述载波对消环路提取的、所述载波对消环路对所述功率放大器信号输入端的输入信号进行放大处理后的信号中的非线性分量的功率值，根据该检测的非线性分量的功率值，调整所述预失真电路产生的预失真信号，直至所述非线性分量的功率值最小；

所述第三调整模块用于检测耦合输入到所述载波对消环路中的、未经所述第一调幅器调幅且未经所述第一调相器调相的、在所述输入信号频带之外的导频信号从所述功率放大器的输出端输出的信号功率值，根据该检测的所述功率放大器的输出端输出的信号功率值，调整所述功率放大器中的互调对消环路中的第二调幅器的幅度调整值和第二调相器的相位调整值，直至该检测的所述功率放大器的输出端输出的信号功率值信号功率值最小；

所述控制模块用于在所述功率放大器正常工作过程中，控制所述第一调整模块、所述第二调整模块和所述第三调整模块按下列顺序循环进行调整：

所述第一调整模块对所述功率放大器的载波对消环路进行调整；所述第二调整模块对所述载波对消环路中的预失真电路进行调整；所述第三调整模块对所述功率放大器的互调对消环路进行调整；

其中，在所述第一调整模块和所述第二调整模块调整过程中不在所述载波对消环路耦合输入所述导频信号。

该方案中，由于应用该环路控制方法的功率放大器中，在对输入信号进行放大之前，对输入信号进行了预失真处理，因此，采用本发明实施例提供的环路控制方法，一方面，可实现减小放大信号中的非线性分量，扩大功率放大器的动态范围，获得更好的对消效果的目的；另一方面，通过一系列的调整过程，可进一步提高功率放大器的线性度，功率放大器工作更稳定。

较佳地，所述控制模块还用于：在所述功率放大器正常工作之前，在所述功率放大器的初始化过程中，控制所述第一调整模块和所述第三调整模块先后进行调整。

该优选方案中，在初始化过程中，先进行第一调整模块和第三调整模块的调整，实现互调对消环路和载波对消环路的对消效果最佳，以便在功率放大器正在工作时，能过通过进行第一调整模块的调整、第二调整模块的调整和第三调整模块的调整，使功率放大器调整算法尽快收敛，实现最佳的线性处理效果，通过先进行第一调整，可减小不稳定信号对功率放大器的冲击。

较佳地，所述控制模块具体用于：

在所述功率放大器正常工作之前，在所述功率放大器的初始化过程中，将所述功率放大器的输入功率由输入功率正常值降低预设的功率调整量后，控制所述第一调整模块和所述第三调整模块进行调整；

在功率放大器正常工作过程中，将所述功率放大器的输入功率恢复为输入功率正常值后，控制所述第一调整模块、所述第二调整模块和所述第三调整模块进行调整。

该优选方案中，在将功率放大器的输入功率由输入功率正常值降低预设的功率调整量后，进行第一调整模块和第三调整模块的调整，避免功率放大器上电后的初始化过程中，进行第一调整模块和第三调整模块的调整时功率放大器内信号功率过高导致功率放大器被损坏。

较佳地，所述预失真电路为用于对所述输入信号进行放大处理前对所述输入信号进行预失真处理的芯片；

所述第二调整模块具体用于：当所述芯片进入跟踪状态时，确定所述载波对消环路输出的对所述输入信号进行放大处理后的信号中的非线性分量的功率值最小；将所述芯片切换到冻结状态后，结束调整。

该优选方案中，利用芯片自身的功能，在芯片进入跟踪状态时，确定所述载波对消环路输出的对所述输入信号进行放大处理后的信号中的非线性分量的功率值最小，实现更简单有效。

较佳地，所述第一调整模块具体用于：

交替调整所述载波对消环路中的第一调幅器的幅度调整值和第一调相器的相位调整值；

所述第三调整模块具体用于：交替调整所述功率放大器中的互调对消环路中的第二调幅器的幅度调整值和第二调相器的相位调整值。

该优选方案中，在第一调整模块和第三调整模块的调整过程中，交替调整调幅器和调相器，可缩短调整时间，缩短收敛时间，不使收敛发散。

附图说明

图1为现有技术中一种采用了前馈技术的功率放大器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的功率放大器的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的功率放大器采用第一种实现方式的电路图；

图4为本发明实施例提供的功率放大器采用第二种实现方式的电路图；

图5为本发明实施例中预失真电路进行预失真处理的原理图；

图6为本发明实施例中预失真电路采用Scintera公司的SC1889芯片实现的实现方式示意图；

图7为本发明实施例提供的环路控制方法的流程图；

图8为本发明示例一的流程图；

图9为本发明示例二的流程图；

图10为本发明实施例提供的环路控制装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种功率放大器和一种功率放大器中的环路控制方法和装置，用以解决现有技术中，采用前馈技术的功率放大器在输入信号的带宽超过45M时，其线性处理的效果不佳，输出信号中存在一定的非线性分量的问题。其中，通过在采用前馈技术的功率放大器的载波对消环路中，增加预失真电路，在对输入信号进行放大处理前对输入信号进行预失真处理，以减小经过放大处理后的信号中的非线性分量，扩大了功率放大器的动态范围，提高了其先行处理的效果，进一步减小了放大信号中的非线性分量。

下面，结合附图对本发明实施例提供的功率放大器和功率放大器中的环路控制方法加以说明。

图2为本发明实施例提供的功率放大器的结构示意图。如图2所示，该功率放大器包括：载波对消环路21和互调对消环路22；

载波对消环路21包括：放大电路2102和非线性分量提取电路2103。

其中，放大电路2102连接功率放大器的信号输入端，用于将功率放大器信号输入端的输入信号进行放大处理，并将放大处理后的信号分别输出给互调对消环路22和非线性分量提取电路2103；

非线性分量提取电路2103用于提取上述放大处理后的信号中的非线性分量，并将提取的上述非线性分量发给互调对消环路22；

互调对消环路22接收载波对消环路21发送的上述放大处理后的信号和上述非线性分量，用于从接收的上述放大处理后的信号中去除来自载波对消环路21的上述非线性分量，并将去除了上述非线性分量后的信号输出至功率放大器的信号输出端；

载波对消环路21还包括预失真电路2101，预失真电路2101连接在功率放大器信号输入端和放大电路2102之间，接收放大电路2102输出的上述放大处理后的信号，根据上述放大处理后的信号对功率放大器信号输入端的输入信号中非线性分量进行反向预补偿，将反向预补偿后的信号输出给放大电路2102。

图2所示的功率放大器中，预失真电路2101对功率放大器输入端的输入信号进行预失真处理，减小了放大电路2102放大处理后的信号中的非线性分量。

本领域技术人员都知道，采用前馈技术的功率放大器通常包括载波对消环路(或称作“失真信号提取环路”)和互调对消环路(或称作“失真信号相消环路”)，其中，载波对消环路用于对功率放大器的输入信号进行放大，并提取经过放大后的信号中的非线性分量(或称作“失真信号”)，载波对消环路将放大后的信号和提取的非线性分量发给互调对消环路；互调对消环路从收到的放大后的信号中去除上述非线性分量后，将信号发送的功率放大器的输出端，完成了功率放大器的线性处理。

载波对消环路和互调对消环路的实现方式有很多，比如图1中的实现方式，载波对消环路11中，在主功放1101对输入信号放大后，对输入信号进行调幅调相，再与经过延时的输入信号进行合路后，获得放大后的信号中的非线性分量；互调对消环路12中，对输入的非线性分量放大后，经过调幅调相与载波对消环路11输出的放大且经过延时后的信号合成，去除了放大后的信号中的非线性成分后输出。

对于图1所示的功率放大器，预失真电路2101可加在主功放1101之前，在主功放1101对输入信号放大前，对输入信号进行预失真处理，以减小经过放大处理后的信号中的非线性分量。如图3所示，预失真电路2101通过第一耦合器1102耦合得到主功放1101放大后的信号，该放大后的信号中含有非线性分量，预失真电路2101根据该放大后的信号中的非线性分量，对输入信号进行反向预补偿，以减小主功放1101放大后的信号中的非线性分量。

载波对消环路和互调对消环路也可采用图4所示的实现方式，在载波对消环路41中，主功放4104对输入信号放大之前，采用调幅器4101对输入信号进行调幅，采用调相器4102对输入信号进行调相，可选地，还可采用增益均衡器4103对输入信号进行增益均衡，经过主功放4104放大后的放大信号与经过延时器4105延时的输入信号经合路器4106合路后，获得放大信号中的非线性分量，可选地，主功放4104输出的放大信号在输入合路器4106之前，经过衰减网络4107进行信号衰减后再输入合路器4106进行合路；在互调对消环路42中，来自载波对消环路41中的合路器4106的非线性分量分别经过调幅器4203调幅、调相器4204调相，可选地，再经过增益均衡器4205进行增益均衡，实现了对放大信号中非线性分量的相位反转，输入到误差放大器4206后，耦合输入到主通道上，与经过延时滤波器4201进行延时和滤波处理后的放大信号对消，去除放大信号中的非线性分量，获得线性处理后的放大信号。

对于图4所示的功率放大器，预失真电路2101可加在调幅器4101和调相器4102之后，若载波对消环路41中包括增益均衡器4103，则预失真电路2101加在增益均衡器4103之后，主功放4104之前，在主功放4104对输入信号放大前，对输入信号进行预失真处理，以减小经过放大处理后的信号中的非线性分量。如图4所示，预失真电路2101耦合得到主功放4104放大后的放大信号，该放大信号中含有非线性分量，预失真电路2101根据该放大信号中的非线性分量，对输入信号进行反向预补偿，以减小主功放1101放大后的信号中的非线性分量。

可选地，图4所示的功率放大器中，互调对消环路42还可包括隔离器4202，用于隔离外界信号的干扰。图4中的功率放大器可通过芯片控制器43对各调幅器、调相器、增益均衡器进行调整，以获得最好的对消效果。图4中的小微波放大管44和检波管45用于载波对消环路41的调整，接收机4207和导频信号用于互调对消环路42的调整，该调整过程将在后面的环路控制方法中加以介绍。

在采用前馈技术的功率放大器设计中，存在载波对消的问题。具体地，对于图4所示的功率放大器，当载波对消环路41对消效果极差的情况下，有可能会对互调对消环路42的误差放大器4206形成较大的冲击，甚至损坏误差放大器4206，而该部分保护功能若采用芯片控制器43采样再进行保护控制时，时间将会过长，起不到保护功能。因此，可选地，可采用硬件电路措施，具体地，使用检波管45对载波对消后的信号进行检波，得出的电压值直接反馈到互调对消环路42中调幅器4203的衰减上，一旦载波对消失败，误差路输入信号过大的，会直接进行衰减，从而达到保护误差路误差放大器4206的目的。

可选地，图4所示的功率放大器还可以包括设于互调对消环路42的限幅二极管46，该限幅二极管46正极接地，负极与误差放大器4206的输入端相连。当载波对消环路41对消效果极差的情况下，主功放4104的多次失真谐波合成功率很大，可能会对误差放大器4206形成较大的冲击，甚至损坏误差放大器4206。在检波管45进行电路保护失效的情况下，限幅二极管46可有效防止过大的功率和叠加的高峰均比信号进入误差路而烧毁误差放大器4206。

本领域技术人员应明白，载波对消环路和互调对消环路的实现方式不限于以上两种，无论是哪一种实现方式，只要在对输入信号进行放大之前，对输入信号进行预失真处理，都能实现减小放大信号中的非线性分量，扩大功率放大器的动态范围，获得更好的对消效果的目的，因此，任何载波对消环路和互调对消环路的实现方式都应落在本专利的保护范围内。

下面，结合图5，对预失真电路2101的预失真处理的原理加以说明。如图5所示，输入预失真电路的是不带非线性分量的输入信号(如图5中左边的信号所示)，预失真电路对经过放大器能够产生的非线性分量进行反向补偿，得到图5中间的信号；经过预失真电路反向补偿的输入信号经过放大器放大后，得到了图5右边所示的信号，可见，信号中的非线性分量被大大减小了。

可选地，预失真电路2101可采用Scintera公司的SC1889芯片实现。一种可选的实现方式如图6所示。为了描述清楚起见，同时参照图2，说明SC1889芯片作为预失真电路2101置于图2中的功率放大器时的实现方式。

功率放大器(即图2中所示的包括载波对消环路21和互调对消环路22的整个功率放大器)信号输入端的输入信号经变压器输入到SC1889芯片的管脚RFFBP和RFFBN；放大电路2102输出的含非线性分量的放大处理后的信号经变压器输入到SC1889芯片的另一对管脚RFFBP和RFFBN，可选地，如图4所示，在向SC1889芯片输入上述放大处理后的信号之前，通过衰减网络对该放大处理后的信号进行衰减；SC1889芯片根据输入的含非线性分量的该放大处理后的信号对功率放大器信号输入端的输入信号进行预失真处理，反向补偿非线性分量，处理后的信号通过管脚RFOUTN和RFOUTP输出至放大电路2102。SPI为可选的数字接口，可连接如图4所示的芯片控制器43。

下面，结合附图说明本发明实施例提供的功率放大器中的环路控制方法。首先，由于应用该环路控制方法的功率放大器中，在对输入信号进行放大之前，对输入信号进行了预失真处理，因此，采用本发明实施例提供的环路控制方法，一方面，可实现减小放大信号中的非线性分量，扩大功率放大器的动态范围，获得更好的对消效果的目的；另一方面，通过一系列的环路调整，可进一步提高功率放大器的线性度，功率放大器工作更稳定。

本发明实施例可应用于包括图3、图4所示的功率放大器在内的各种功率放大器中，只要该功率放大器采用了前馈技术，并在对输入信号放大前，根据放大信号中的非线性分量，对输入信号进行预失真处理，都可以采用本发明实施例提供的环路控制方法。下面，以图4所示的功率放大器为例，说明本发明实施例提供的环路控制方法。

图7为本发明实施例提供的环路控制方法的流程图。如图7所示，该方法包括：

在功率放大器正常工作过程中，循环执行下述步骤：

S701：对功率放大器的载波对消环路进行第一调整；

S702：对载波对消环路中的预失真电路进行第二调整；

S703：对功率放大器的互调对消环路进行第三调整；

其中，第一调整包括：检测载波对消环路提取的、载波对消环路对功率放大器信号输入端的输入信号进行放大处理后的信号中的非线性分量的功率值，根据该检测的非线性分量的功率值，调整载波对消环路中的第一调幅器的幅度调整值和第一调相器的相位调整值，直至该检测的非线性分量的功率值最小。

比如，对于图4所示的功率放大器，通过芯片控制器43调整调幅器4101的幅度调整值和调相器4102的相位调整值，以使合路器4106输出的非线性分量的功率值PWR_carrcan最小。在图4所示的功率放大器中，通过小微波放大管44和检波管45获取合路器4106输出的非线性分量的包络信号，发给芯片控制器43，芯片控制器43依据该包络信号，确定非线性分量的功率值。

第二调整包括：检测载波对消环路提取的、载波对消环路对功率放大器信号输入端的输入信号进行放大处理后的信号中的非线性分量的功率值，根据该检测的非线性分量的功率值，调整预失真电路产生的预失真信号，直至非线性分量的功率值最小。

对于图4所示的功率放大器，当采用Scintera的SC1889芯片实现预失真电路时，可通过芯片控制器43向SC1889芯片的管脚输入控制信号，以实现第二调整。

在第二调整过程中，无需加导频信号，SC1889芯片芯片自动进行预失真调整，不需人为干涉。

第三调整包括：检测耦合输入到载波对消环路中的、未经第一调幅器调幅且未经第一调相器调相的、在输入信号频带之外的导频信号从功率放大器的输出端输出的信号功率值，根据该检测的功率放大器的输出端输出的信号功率值，调整功率放大器中的互调对消环路中的第二调幅器的幅度调整值和第二调相器的相位调整值，直至该检测的功率放大器的输出端输出的信号功率值信号功率值最小。

比如，对于图4所示的功率放大器，调整互调对消环路42中的调幅器4203的幅度调整值和调相器4204的相位调整值，以使在图4中的导频信号输入端输入的导频信号(该导频信号在功率放大器的输入信号的频带外)从功率放大器的信号输出端输出时，信号功率值最小。其中，通过接收机4207接收从主通道耦合得到的输出信号，同时接收机4207为带通的，可滤除该输出信号中的非导频信号(即经功率放大器放大处理后的功率放大器的输入信号)，从而获得导频信号。接收机4207将获取的导频信号发给芯片控制器43，芯片控制器根据收到的导频信号的幅值调整调幅器4203和调相器4204，最终实现功率放大器输出的导频信号功率值最小。

其中，在第一调整和第二调整过程中不在载波对消环路耦合输入上述导频信号。

通过上述第一调整，可实现互调对消环路输出的非线性分量最精确，保证了非线性分量的精度。

通过上述第二调整，可实现在对功率放大器的输入信号进行放大之前，先对放大信号中的非线性分量进行反向补偿，使得经放大处理后的信号中的非线性分量最小，降低了对互调对消环路和载波对消环路对消精度的要求，提高了功率放大器的线性度。

通过上述第三调整，使导频信号的输出功率最小，导频信号对消效果最佳，则实现互调对消环路的对消效果最佳，此时获得放大信号的最佳线性输出，保障了功率放大器的线性度等特性。

通过上述第一调整、第二调整和第三调整，互调对消环路、载波对消环路都能提高线性，进而提高了整个功率放大器的线性。

可选地，第一调整具体包括：

交替调整载波对消环路中的第一调幅器的幅度调整值和第一调相器的相位调整值，以使载波对消环路提取的、载波对消环路对功率放大器信号输入端的输入信号进行放大处理后的信号中的非线性分量的功率值最小；

第三调整具体包括：

交替调整功率放大器中的互调对消环路中的第二调幅器的幅度调整值和第二调相器的相位调整值，以使耦合输入到载波对消环路中的、未经第一调幅器调幅、且未经第一调相器调相的、在输入信号频带之外的导频信号从功率放大器的输出端输出时，信号功率值最小。

在第一调整和第三调整过程中，交替调整调幅器和调相器，可缩短调整时间，缩短收敛时间，不使收敛发散。

可选地，本发明实施例提供的环路控制方法还包括：

在功率放大器正常工作之前，在功率放大器的初始化过程中，先后进行第一调整和第三调整。

在初始化过程中，先进行第一调整和第三调整，实现互调对消环路和载波对消环路的对消效果最佳，以便在功率放大器正在工作时，能过通过进行第一调整、第二调整和第三调整，使功率放大器调整算法尽快收敛，实现最佳的线性处理效果，通过先进行第一调整，可减小不稳定信号对功率放大器的冲击。

可选地，在功率放大器正常工作之前，在功率放大器的初始化过程中，先后进行第一调整和第三调整，包括：

在将功率放大器的输入功率由输入功率正常值降低预设的功率调整量(比如4dB)后，进行第一调整和第三调整，以避免在功率放大器上电后的初始化过程中，进行第一调整和第三调整时功率放大器内信号功率过高导致功率放大器被损坏；

在功率放大器正常工作过程中，进行第一调整、第二调整和第三调整包括：

将功率放大器的输入功率恢复为输入功率正常值后，进行第一调整、第二调整和第三调整。

后面的示例一给出了在功率放大器的初始化过程中和功率放大器正常工作过程中进行上述第一调整、第二调整和第三调整的流程示例。

可选地，预失真电路为用于对功率放大器的输入信号进行放大处理前对该输入信号进行预失真处理的芯片(比如：Scintera公司的SC1889芯片)，

第二调整具体包括：

当该芯片由自适应状态进入跟踪状态(TRACK)时，确定载波对消环路输出的对功率放大器的输入信号进行放大处理后的信号中的非线性分量的功率值最小；

将芯片切换到冻结状态(FROZEN)后，结束第二调整。

可选地，在该芯片进入TRACK状态之前，第二调整还包括：

若该芯片处于复位状态，将芯片退出复位状态；

在芯片退出复位状态后的复位退出时长门限(对于Scintera公司的SC1889芯片，较佳地，该门限值为3s)后，每隔跟踪状态检测周期(比如：250ms)检测芯片状态，若芯片处于TRACK状态，则将芯片切换到冻结状态(FROZEN)后，结束第二调整；若芯片

芯片处于计算状态(CAL)的时长超过预设的计算时长门限(对于Scintera公司的SC1889芯片，较佳地，该门限值为5s)，复位该芯片后，结束第二调整。

可选地，在第二调整中还包括：在判断芯片是否处于复位状态后，若芯片处于FROZEN状态，则向芯片发送命令使芯片退出FROZEN状态后，执行上述的每隔跟踪状态检测周期(比如：250ms)检测芯片状态的步骤。

后面的示例二以Scintera公司的SC1889芯片为例，说明了第二调整的一种具体实现流程。

示例一

如图8所示，在功率放大器的初始化过程中和功率放大器正常工作过程中进行上述第一调整、第二调整和第三调整的流程可包括：

在功率放大器的初始化过程中的步骤S801和步骤S802，以及在功率放大器初始化完成后，正常工作过程中的步骤S803、步骤S804、步骤S805；其中在正常工作过程中，循环执行步骤S803、步骤S804、步骤S805。

其中，执行步骤S801和步骤S802时，将功率放大器的输入功率由输入功率正常值降低预设的功率调整量；执行步骤S803、步骤S804、步骤S805时，将功率放大器的输入功率恢复为输入功率正常值。

S801：对功率放大器的载波对消环路进行第一调整；

S802：对功率放大器的互调对消环路进行第三调整；

S803：对功率放大器的载波对消环路进行第一调整；

S804：对载波对消环路中的预失真电路进行第二调整；

S805：对功率放大器的互调对消环路进行第三调整。

示例二

示例二中，以图4所示的功率放大器为例，其中预失真芯片为Scintera公司的SC1889芯片。如图9所示，示例二的流程包括：

S901：判断芯片是否处于复位状态，若是，执行步骤S902，否则执行步骤S903；

S902：退出复位状态，等待3s后执行步骤S905；

S903：判断芯片是否处于FROZEN状态，若是，则执行步骤S904，否则执行步骤S905；

S904：向芯片发送命令使芯片退出FROZEN状态；

S905：每隔250ms检测芯片状态；

S906：判断芯片状态是否为TRACK；若是，则执行步骤S907，否则执行步骤S908；

S907：向芯片发送FROZEN命令，使芯片处于FROZEN状态，之后流程结束；

S908：判断芯片是否连续5s处于CAL状态，若是则执行步骤S909，否则返回步骤S901；

S909：复位芯片，之后流程结束。

基于与本发明实施例提供的环路控制方法相同的发明构思，本发明还提供了一种应用于本发明实施例提供的功率放大器中的环路控制装置。由于其解决技术问题的原理与环路控制方法相似，其实施可参照该方法的实施，重复之处不再赘述。

图10为本发明实施例提供的环路控制装置的结构示意图。如图10所示，该装置包括：

控制模块1001、第一调整模块1002、第二调整模块1003和第三调整模块1004；

第一调整模块1002用于检测载波对消环路提取的、载波对消环路对功率放大器信号输入端的输入信号进行放大处理后的信号中的非线性分量的功率值，根据该检测的非线性分量的功率值，调整载波对消环路中的第一调幅器的幅度调整值和第一调相器的相位调整值，直至该检测的非线性分量的功率值最小；

第二调整模块1003用于检测载波对消环路提取的、载波对消环路对功率放大器信号输入端的输入信号进行放大处理后的信号中的非线性分量的功率值，根据该检测的非线性分量的功率值，调整预失真电路产生的预失真信号，直至非线性分量的功率值最小；

第三调整模块1004用于检测耦合输入到载波对消环路中的、未经第一调幅器调幅且未经第一调相器调相的、在输入信号频带之外的导频信号从功率放大器的输出端输出的信号功率值，根据该检测的功率放大器的输出端输出的信号功率值，调整功率放大器中的互调对消环路中的第二调幅器的幅度调整值和第二调相器的相位调整值，直至该检测的功率放大器的输出端输出的信号功率值信号功率值最小；

控制模块1001用于在功率放大器正常工作过程中，控制第一调整模块1002、第二调整模块1003和第三调整模块1004按下列顺序循环进行调整：

第一调整模块1002对功率放大器的载波对消环路进行调整；第二调整模块1003对载波对消环路中的预失真电路进行调整；第三调整模块1004对功率放大器的互调对消环路进行调整；

其中，在第一调整模块1002和第二调整模块1003调整过程中不在载波对消环路耦合输入导频信号。

可选地，在具体实施时，对于图4所示的功率放大器，本发明实施例提供的环路控制装置可为图4中的芯片控制器43。

可选地，控制模块1001还用于：在功率放大器正常工作之前，在功率放大器的初始化过程中，控制第一调整模块1002和第三调整模块1004先后进行调整。

可选地，控制模块1001具体用于：

在功率放大器正常工作之前，在功率放大器的初始化过程中，将功率放大器的输入功率由输入功率正常值降低预设的功率调整量后，控制第一调整模块1002和第三调整模块1004进行调整；

在功率放大器正常工作过程中，将功率放大器的输入功率恢复为输入功率正常值后，控制第一调整模块1002、第二调整模块1003和第三调整模块1004进行调整。

可选地，预失真电路为用于对输入信号进行放大处理前对输入信号进行预失真处理的芯片；

第二调整模块1003具体用于：当芯片进入跟踪状态时，确定载波对消环路输出的对输入信号进行放大处理后的信号中的非线性分量的功率值最小；将芯片切换到冻结状态后，结束调整。

可选地，第一调整模块1002具体用于：交替调整载波对消环路中的第一调幅器的幅度调整值和第一调相器的相位调整值；

第三调整模块1004具体用于：交替调整功率放大器中的互调对消环路中的第二调幅器的幅度调整值和第二调相器的相位调整值。

综上，采用本发明实施例提供的功率放大器，波对消环路中的预失真电路根据放大处理后的信号对功率放大器信号输入端的输入信号中非线性分量进行反向预补偿，将反向预补偿后的信号输出给主放大器，可有效减小主放大器输出信号中的非线性分量。

采用本发明实施例提供的环路控制方法和装置，由于应用该环路控制方法、装置的功率放大器中，在对输入信号进行放大之前，对输入信号进行了预失真处理，因此，采用本发明实施例提供的环路控制方法、装置，一方面，可实现减小放大信号中的非线性分量，扩大功率放大器的动态范围，获得更好的对消效果的目的；另一方面，通过一系列的环路调整，可进一步提高功率放大器的线性度，功率放大器工作更稳定。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种功率放大器，包括：载波对消环路和互调对消环路；

所述载波对消环路包括：放大电路和非线性分量提取电路；

所述放大电路连接所述功率放大器的信号输入端，用于将所述功率放大器信号输入端的输入信号进行放大处理，并将放大处理后的信号分别输出给所述互调对消环路和所述非线性分量提取电路；

所述非线性分量提取电路用于提取所述放大处理后的信号中的非线性分量，并将提取的所述非线性分量发给所述互调对消环路；

所述互调对消环路接收所述载波对消环路发送的所述放大处理后的信号和所述非线性分量，用于从接收的所述放大处理后的信号中去除来自所述载波对消环路的所述非线性分量，并将去除了所述非线性分量后的信号输出至所述功率放大器的信号输出端；

其特征在于，所述载波对消环路还包括预失真电路，所述预失真电路连接在所述功率放大器信号输入端和所述放大电路之间，接收所述放大电路输出的所述放大处理后的信号，根据所述放大处理后的信号对所述功率放大器信号输入端的输入信号中非线性分量进行反向预补偿，将反向预补偿后的信号输出给所述放大电路。

2.一种应用于权利要求1中所述功率放大器中的环路控制方法，其特征在于，所述方法包括：

在所述功率放大器正常工作过程中，循环执行下述步骤：

对所述功率放大器的载波对消环路进行第一调整；

对所述载波对消环路中的预失真电路进行第二调整；

对所述功率放大器的互调对消环路进行第三调整；

其中，所述第一调整包括：检测所述载波对消环路提取的、所述载波对消环路对所述功率放大器信号输入端的输入信号进行放大处理后的信号中的非线性分量的功率值，根据该检测的非线性分量的功率值，调整所述载波对消环路中的第一调幅器的幅度调整值和第一调相器的相位调整值，直至该检测的非线性分量的功率值最小；

所述第二调整包括：检测所述载波对消环路提取的、所述载波对消环路对所述功率放大器信号输入端的输入信号进行放大处理后的信号中的非线性分量的功率值，根据该检测的非线性分量的功率值，调整所述预失真电路产生的预失真信号，直至所述非线性分量的功率值最小；

所述第三调整包括：检测耦合输入到所述载波对消环路中的、未经所述第一调幅器调幅且未经所述第一调相器调相的、在所述输入信号频带之外的导频信号从所述功率放大器的输出端输出的信号功率值，根据该检测的所述功率放大器的输出端输出的信号功率值，调整所述功率放大器中的互调对消环路中的第二调幅器的幅度调整值和第二调相器的相位调整值，直至该检测的所述功率放大器的输出端输出的信号功率值信号功率值最小；

其中，在所述第一调整和所述第二调整过程中不在所述载波对消环路耦合输入所述导频信号。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述功率放大器正常工作之前，在所述功率放大器的初始化过程中，先后进行所述第一调整和所述第三调整。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，

在所述功率放大器正常工作之前，在所述功率放大器的初始化过程中，先后进行所述第一调整和所述第三调整，包括：

在将所述功率放大器的输入功率由输入功率正常值降低预设的功率调整量后，进行所述第一调整和所述第三调整；

在功率放大器正常工作过程中，进行所述第一调整、第二调整和第三调整包括：

将所述功率放大器的输入功率恢复为输入功率正常值后，进行所述第一调整、所述第二调整和所述第三调整。

5.如权利要求2～4任一项所述的方法，其特征在于，所述预失真电路为用于对所述输入信号进行放大处理前对所述输入信号进行预失真处理的芯片；

所述第二调整具体包括：

当所述芯片进入跟踪状态时，确定所述载波对消环路输出的对所述输入信号进行放大处理后的信号中的非线性分量的功率值最小；

将所述芯片切换到冻结状态后，结束所述第二调整。

6.如权利要求2～4任一项所述的方法，其特征在于，

所述第一调整具体包括：交替调整所述载波对消环路中的第一调幅器的幅度调整值和第一调相器的相位调整值；

所述第三调整具体包括：交替调整所述功率放大器中的互调对消环路中的第二调幅器的幅度调整值和第二调相器的相位调整值。

7.一种应用于权利要求1中所述功率放大器中的环路控制装置，其特征在于，所述装置包括：控制模块、第一调整模块、第二调整模块和第三调整模块；

所述第一调整模块用于检测所述载波对消环路提取的、所述载波对消环路对所述功率放大器信号输入端的输入信号进行放大处理后的信号中的非线性分量的功率值，根据该检测的非线性分量的功率值，调整所述载波对消环路中的第一调幅器的幅度调整值和第一调相器的相位调整值，直至该检测的非线性分量的功率值最小；

所述第二调整模块用于检测所述载波对消环路提取的、所述载波对消环路对所述功率放大器信号输入端的输入信号进行放大处理后的信号中的非线性分量的功率值，根据该检测的非线性分量的功率值，调整所述预失真电路产生的预失真信号，直至所述非线性分量的功率值最小；

所述第三调整模块用于检测耦合输入到所述载波对消环路中的、未经所述第一调幅器调幅且未经所述第一调相器调相的、在所述输入信号频带之外的导频信号从所述功率放大器的输出端输出的信号功率值，根据该检测的所述功率放大器的输出端输出的信号功率值，调整所述功率放大器中的互调对消环路中的第二调幅器的幅度调整值和第二调相器的相位调整值，直至该检测的所述功率放大器的输出端输出的信号功率值信号功率值最小；

所述控制模块用于在所述功率放大器正常工作过程中，控制所述第一调整模块、所述第二调整模块和所述第三调整模块按下列顺序循环进行调整：

所述第一调整模块对所述功率放大器的载波对消环路进行调整；所述第二调整模块对所述载波对消环路中的预失真电路进行调整；所述第三调整模块对所述功率放大器的互调对消环路进行调整；

其中，在所述第一调整模块和所述第二调整模块调整过程中不在所述载波对消环路耦合输入所述导频信号。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述控制模块还用于：

在所述功率放大器正常工作之前，在所述功率放大器的初始化过程中，控制所述第一调整模块和所述第三调整模块先后进行调整。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述控制模块具体用于：

在所述功率放大器正常工作之前，在所述功率放大器的初始化过程中，将所述功率放大器的输入功率由输入功率正常值降低预设的功率调整量后，控制所述第一调整模块和所述第三调整模块进行调整；

在功率放大器正常工作过程中，将所述功率放大器的输入功率恢复为输入功率正常值后，控制所述第一调整模块、所述第二调整模块和所述第三调整模块进行调整。

10.如权利要求7～9任一项所述的装置，其特征在于，所述预失真电路为用于对所述输入信号进行放大处理前对所述输入信号进行预失真处理的芯片；

所述第二调整模块具体用于：当所述芯片进入跟踪状态时，确定所述载波对消环路输出的对所述输入信号进行放大处理后的信号中的非线性分量的功率值最小；将所述芯片切换到冻结状态后，结束调整。

11.如权利要求7～9任一项所述的装置，其特征在于，

所述第一调整模块具体用于：交替调整所述载波对消环路中的第一调幅器的幅度调整值和第一调相器的相位调整值；

所述第三调整模块具体用于：交替调整所述功率放大器中的互调对消环路中的第二调幅器的幅度调整值和第二调相器的相位调整值。