CN106130490A - 一种利用前级放大器相位失真作为预失真放大装置和方法 - Google Patents

一种利用前级放大器相位失真作为预失真放大装置和方法 Download PDF

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刘金峰
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Abstract

本发明公开了一种利用前级放大器相位失真作为预失真放大装置和方法，涉及移动通信技术领域中基站和直放站的功率放大器。本装置包括信号输入口A、供电单元、栅压控制单元、前级放大器、末级放大器和信号输出口B，信号输入口A、前级放大器、末级放大器和信号输出口B依次连接；供电单元分别和前级放大器、末级放大器、栅压控制单元连接，栅压控制单元分别和前级放大器、末级放大器连接。本发明解决了由于功率放大器相位失真引起的非线性失真，功率放大器在同等输出功率的情况下，提高了功率放大器的输出线性，增加了功率放大器的利用效率，本装置不增加附加电路，只是采用特殊性能的前级放大器，不增加成本，实用性强。

Description

一种利用前级放大器相位失真作为预失真放大装置和方法
技术领域
本发明公开了一种利用前级放大器相位失真作为预失真放大装置和方法，涉及移动通信技术领域中基站和直放站的功率放大器技术领域。
背景技术
随着社会的发展，通讯质量要求越来越高，同时需要提高功率放大器的利用效率，但随着功率放大器输出功率的增大，功率放大器会产生非线性失真，影响输出信号质量，从而影响通信质量，因此有必要采取有用的措施，弥补功率放大器本身产生的非线性失真，功率放大器的非线性特性主要靠AM-AM和AM-PM特性体现出来，但现有的预失真技术有成本比较高，系统比较复杂，需要增加额外电路等缺点。
发明内容
本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种利用前级放大器相位失真作为预失真放大装置和方法，本发明主要解决的是功率放大器AM-PM失真引起的功率放大器非线性失真，本装置在不增加成本和额外电路的情况下，大大改善了功率放大器AM-PM失真引起的功率放大器非线性失真。
为了实现本发明的目的，采用的技术方案如下：
一种利用前级放大器相位失真作为预失真放大装置，本装置包括：
信号输入口A、供电单元、栅压控制单元、前级放大器、末级放大器和信号输出口B；
其中，所述前级放大器相位失真时的趋势和所述末级放大器相位失真时的趋势相反；
所述信号输入口A、前级放大器、末级放大器和信号输出口B依次连接；
所述供电单元和前级放大器连接；
所述供电单元和末级放大器连接；
所述供电单元和栅压控制单元连接；
所述栅压控制单元和前级放大器连接；
所述栅压控制单元和末级放大器连接。
进一步地，所述供电单元为电源或电池；
所述栅压控制单元为单片机、FPGA可编程器件或者可调电位器；
所述前级放大器为具有射频信号放大功能的器件，且相位失真时趋势和末级放大器相位失真时的趋势相反；
所述末级放大器为具有射频信号放大功能的器件，且相位失真时趋势和前级放大器相位失真时的趋势相反。
其中，所述供电单元为前级放大器提供电能；
所述供电单元为末级放大器提供电能；
所述供电单元为栅压控制单元提供电能；
所述栅压控制单元通过调整前级放大器的栅压改变前级放大器的相位；
所述栅压控制单元通过调整末级放大器的栅压改变末级放大器的相位。
一种采用上述所述的利用前级放大器相位失真作为预失真放大装置的放大方法，包括①射频信号从信号输入口A进入到前级放大器；
②栅压控制单元调整前级放大器的栅压，改变前级放大器的相位，使相位达到想要的失真状态；
③栅压控制单元调整末级放大器的栅压，改变末级放大器的相位，使相位达到想要的失真状态；
④实现射频信号放大功能的信号从信号输出口B输出；
其中，所述前级放大器相位失真时的趋势和所述末级放大器相位失真时的趋势相反。
其中，所述末级放大器在M点处相位开始失真，失真轨迹是向下压缩（或者向上翘起），此时末级放大器输出功率为Po，
所述前级放大器在N点处相位开始失真，失真轨迹是向上翘起（或者向下压缩），此时前级放大器输出功率为Pi，
所述末级放大器相位失真时，所述前级放大器必须要同步失真，且所述末级放大器的增益G、输出功率Po和所述前级放大器的输出功率Pi需要满足特定的关系：Po=Pi+G。
本发明同现有技术相比所具有下列优点和积极效果：
同等大小输出功率状态下，优化了功率放大器的输出线性；
②保证相同线性状态，提高了功率放大器的输出功率；
③提高功率放大器的利用效率；
④和其他线性化技术相比，不需增加附加电路或功能模块，不增加产品成本；
⑤可操作性强。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种利用前级放大器相位失真作为预失真放大装置的系统图。
图2是本发明实施例的末级放大器的相位失真图。
图3是本发明实施例的前级放大器的相位失真图。
图4是本发明实施例的消除失真后的理想图。
图中：
10—供电单元； 20—栅压控制单元；
30—前级放大器； 40—末级放大器；
A—信号输入口； B—信号输出口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明：
实施例1
图1是本发明实施例提供的一种利用前级放大器30相位失真作为预失真放大装置的系统图。如图1所示，本发明所述的一种利用前级放大器30相位失真作为预失真放大装置，包括信号输入口A、供电单元10、栅压控制单元20、前级放大器30、末级放大器40和信号输出口B；
其中，所述前级放大器30相位失真时的趋势和所述末级放大器40相位失真时的趋势相反；
其连接关系是：
所述信号输入口A、前级放大器30、末级放大器40和信号输出口B依次连接；
所述供电单元10和前级放大器30连接；
所述供电单元10和末级放大器40连接；
所述供电单元10和栅压控制单元20连接；
所述栅压控制单元20和前级放大器30连接；
所述栅压控制单元20和末级放大器40连接。
由于功率放大器的非线性特性主要靠AM-AM和AM-PM特性体现出来，本装置主要解决的是功率放大器AM-PM失真引起的功率放大器非线性失真，但现有的预失真技术有成本比较高，系统比较复杂，需要增加额外电路等缺点，本装置在不增加成本和额外电路的情况下，大大改善了功率放大器AM-PM失真引起的功率放大器非线性失真。
当功率放大器输出功率增大时，会产生相位失真，为了解决该问题，采用具有特殊性能的放大器作为前级放大器30，使其产生的相位失真和末级放大器40产生的相位失真方向相反，从而抵消末级放大器40产生的相位失真，下面通过图2—图4举例说明一下。
图2为本发明实施例的末级放大器40的相位失真图，如图2所示，随着输出功率的增大，在M点处相位开始失真，失真轨迹是向下压缩，此时末级放大器40输出功率为Po，为了消除或减小失真，需要选取具有特殊性能的放大器作为前级放大器30（如GaAs、GaN等材料的功率放大器），它的相位失真时相位向上翘起，从而达到消除或减小末级放大器40的相位失真，前级放大器30的相位失真图如图3，在N点处相位开始失真，失真轨迹是向上翘起，此时前级放大器30输出功率为Pi。
消除失真后的理想相位如图4。
为了保证最佳抵消效果，末级放大器40相位失真时前级放大器30必须要同步失真，所以末级放大器40的增益、输出功率和前级放大器30的输出功率需要满足特定的关系。
假设我们需要末级放大器40相位失真时输出功率为Po，如图2，末级放大器40的增益为G，前级放大器30相位失真时输出功率为Pi，如图3，为了得到最佳的抵消效果，必须保证Po=Pi+G。
利用栅压控制单元20控制前级放大器30和末级放大器40的栅压，调整各自的栅压得到想要的相位失真状态。
所述供电单元10为前级放大器30提供电能；
所述供电单元10为末级放大器40提供电能；
所述供电单元10为栅压控制单元20提供电能；
所述栅压控制单元20通过调整前级放大器30的栅压改变前级放大器30的相位；
所述栅压控制单元20通过调整末级放大器40的栅压改变末级放大器40的相位。
下面对功能块进行说明：
1、供电单元10
供电单元10选用包括但不限于各电源、电池等能提供电能的装置，为系统提供电能。
2、栅压控制单元20
栅压控制单元20选用包括但不限于各类单片机、FPGA等可编程器件或者可调电位器，实现前级放大器30和末级放大器40的栅压调整。
3、前级放大器30
前级放大器30选用具有射频信号放大功能的器件，且相位失真时，趋势和末级放大器40相位失真时的趋势相反，实现射频信号的放大功能，保证线性的同时保证足够的增益，提供和末级放大器40的失真相位相反趋势的失真相位。
4、末级放大器40
末级放大器40选用具有射频信号放大功能的器件，且相位失真时，趋势和前级放大器30相位失真时的趋势相反，实现射频信号的放大功能，保证功率放大器的功率输出。
实施例2
本发明所述的方法实施例2与装置实施例1属于同一技术构思，在方法实施例2中未详尽描述的内容，请参见装置实施例1。
本发明提供了一种采用上述所述的利用前级放大器30相位失真作为预失真放大装置的放大方法，包括
①射频信号从信号输入口A进入到前级放大器30；
②栅压控制单元20调整前级放大器30的栅压，改变前级放大器30的相位，使相位达到想要的失真状态；
③栅压控制单元20调整末级放大器40的栅压，改变末级放大器40的相位，使相位达到想要的失真状态；
④实现射频信号放大功能的信号从信号输出口B输出；
所述前级放大器30相位失真时的趋势和所述末级放大器40相位失真时的趋势相反。如图2-4所示，所述末级放大器40在M点处相位开始失真，失真轨迹是向下压缩（或者采用相位失真时轨迹向上翘起的末级放大器40），此时末级放大器40输出功率为Po。所述前级放大器30在N点处相位开始失真，失真轨迹是向上翘起（或者采用相位失真时轨迹向下压缩的前级放大器30），此时前级放大器30输出功率为Pi。所述末级放大器40相位失真时，所述前级放大器30必须要同步失真，且所述末级放大器40的增益G、输出功率Po和所述前级放大器30的输出功率Pi需要满足特定的关系：Po=Pi+G。
当功率放大器输出功率增大时，会产生相位失真，为了解决该问题，采用具有特殊性能的放大器作为前级放大器30，使其产生的相位失真和末级放大器40产生的相位失真方向相反，从而抵消末级放大器40产生的相位失真，本发明解决了功率放大器AM-PM失真引起的功率放大器非线性失真，在不增加成本和额外电路的情况下，大大改善了功率放大器AM-PM失真引起的功率放大器非线性失真。
以上所述实施例及应用场景仅为本发明的较佳实施例及应用场景而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进及其在其他领域及场景的应用，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种利用前级放大器（30）相位失真作为预失真放大装置，其特征在于：
包括信号输入口A、供电单元（10）、栅压控制单元（20）、前级放大器（30）、末级放大器（40）和信号输出口B；
其中，所述前级放大器（30）相位失真时的趋势和所述末级放大器（40）相位失真时的趋势相反；
其连接关系是：
所述信号输入口A、前级放大器（30）、末级放大器（40）和信号输出口B依次连接；
所述供电单元（10）和前级放大器（30）连接；
所述供电单元（10）和末级放大器（40）连接；
所述供电单元（10）和栅压控制单元（20）连接；
所述栅压控制单元（20）和前级放大器（30）连接；
所述栅压控制单元（20）和末级放大器（40）连接。
2.根据权利要求1所述的一种利用前级放大器（30）相位失真作为预失真放大装置，其特征在于：
所述供电单元（10）为电源或电池；
所述栅压控制单元（20）为单片机、FPGA可编程器件或者可调电位器；
所述前级放大器（30）为具有射频信号放大功能的器件，且相位失真时趋势和末级放大器（40）相位失真时的趋势相反；
所述末级放大器（40）为具有射频信号放大功能的器件，且相位失真时趋势和前级放大器（30）相位失真时的趋势相反。
3.根据权利要求1所述的一种利用前级放大器（30）相位失真作为预失真放大装置，其特征在于：所述供电单元（10）为前级放大器（30）提供电能；
所述供电单元（10）为末级放大器（40）提供电能；
所述供电单元（10）为栅压控制单元（20）提供电能；
所述栅压控制单元（20）通过调整前级放大器（30）的栅压改变前级放大器（30）的相位；
所述栅压控制单元（20）通过调整末级放大器（40）的栅压改变末级放大器（40）的相位。
4.一种采用权利要求1-3任一项所述的利用前级放大器（30）相位失真作为预失真放大装置的放大方法，其特征在于：包括
①射频信号从信号输入口A进入到前级放大器（30）；
②栅压控制单元（20）调整前级放大器（30）的栅压，改变前级放大器（30）的相位，使相位达到想要的失真状态；
③栅压控制单元（20）调整末级放大器（40）的栅压，改变末级放大器（40）的相位，使相位达到想要的失真状态；
④实现射频信号放大功能的信号从信号输出口B输出；
其中，所述前级放大器（30）相位失真时的趋势和所述末级放大器（40）相位失真时的趋势相反。
5.根据权利要求4所述的一种利用前级放大器（30）相位失真作为预失真放大方法，其特征在于，所述末级放大器（40）在M点处相位开始失真，失真轨迹是向下压缩（或者向上翘起），此时末级放大器（40）输出功率为Po，
所述前级放大器（30）在N点处相位开始失真，失真轨迹是向上翘起（或者向下压缩），此时前级放大器（30）输出功率为Pi，
所述末级放大器（40）相位失真时，所述前级放大器（30）必须要同步失真，且所述末级放大器（40）的增益G、输出功率Po和所述前级放大器（30）的输出功率Pi需要满足特定的关系：Po=Pi+G。
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