CN108134583B - 一种误差负反馈式线性化功率放大装置及方法 - Google Patents

一种误差负反馈式线性化功率放大装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种误差负反馈式线性化功率放大装置及方法,包括功分器、驱动放大器、合成器一、功率放大器、耦合器、分路信号调节组件、合成器二、反馈信号调节组件和反馈放大器；功分器的输出端分别与驱动放大器和分路信号调节组件连接，驱动放大器的输出端与合成器一的第一输入端连接，合成器一的输出端通过功率放大器与耦合器连接，耦合器的直通输出端进行信号输出，耦合器的耦合输出端连接到合成器二的第一输入端，所述合成器二的第二输入端与分路信号调节组件连接，合成器二的输出端依次通过反馈信号调节组件、反馈放大器与合成器一的第二输入端连接。本发明提供了一种误差负反馈式线性化功率放大装置及方法，具有线性度良好、效率高的优势。

Description

一种误差负反馈式线性化功率放大装置及方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种误差负反馈式线性化功率放大装置及方法。
背景技术
随着现代无线通信技术的快速发展，对功率放大器的线性度要求越来越高，就目前而言，提高功率放大器线性度的技术有：功率回退技术，模拟预失真技术，数字预失真技术和前馈技术，其中，功率回退技术效率较低；模拟预失真技术结构简单，但是获得的线性度有限；数字预失真技术实现复杂；前馈技术能够实现较好的线性度，但是需要多个功率放大器，且效率比较低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种误差负反馈式线性化功率放大装置及方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种误差负反馈式线性化功率放大装置，包括功分器、驱动放大器、合成器一、功率放大器、耦合器、分路信号调节组件、合成器二、反馈信号调节组件和反馈放大器；
所述功分器的输入端接入信号，功分器的输出端分别与驱动放大器和分路信号调节组件连接，所述驱动放大器的输出端与合成器一的第一输入端连接，合成器一的输出端通过功率放大器与耦合器连接，所述耦合器的直通输出端进行信号输出，耦合器的耦合输出端连接到合成器二的第一输入端，所述合成器二的第二输入端与分路信号调节组件连接，合成器二的输出端通过反馈信号调节组件与反馈放大器连接，所述反馈放大器的输出端与合成器一的第二输入端连接。
优选地，所述功率放大器包括F类功率放大器。
其中，所述分路信号调节组件包括时延线、第一衰减器和第一移相器，所述时延线的输入端与功分器连接，时延线的输出端依次通过第一衰减器和第一移相器连接到合成器二的第二输入端。优选地，所述分路信号调节组件中，时延线、第一衰减器和第一移相器的前后顺序可变，且所述第一衰减器为可调模拟衰减器，所述第一移相器为可调数字移相器。
所述反馈信号调节组件包括第二衰减器和第二移相器，所述第二衰减器的输入端与合成器二的输出端连接，第二衰减器的输出端通过第二移相器与反馈放大器连接，优选地，所述反馈信号调节组件中，第二衰减器和第二移相器的前后顺序可变，且所述第二衰减器为可调模拟衰减器，所述第二移相器为可调数字移相器。
优选地，所述时延线为50欧姆同轴线。
所述的一种误差负反馈式线性化功率放大装置的线性功率放大方法，包括以下步骤：
S1.射频信号经功分器分为两路；
S2.第一路信号经驱动放大器和合成器一后，传输到功率放大器，功率放大器对信号进行放大后，传输给耦合器，耦合器将放大后的信号进行直通输出，同时将耦合信号传输给合成器二；
S3.第二路信号经分路信号调节组件进行调理，使调理后的信号与耦合信号时延、幅度相等，相位相差180度，并将得到的信号传输给合成器二；
S4.合成器二将来自耦合器的耦合信号，与来自分路信号调理组件的信号进行合成，使得载波信号被抵消，只留下失真误差信号作为反馈信号；
S5.合成器二将得到的失真误差信号传输给反馈信号调理组件进行调理，使调理后的失真误差信号与功率放大器所产生的信号幅度相等，相位相差180度，并将得到的信号传输给反馈放大器；
S6.反馈放大器对得到的信号进行放大后，传输给合成器一，合成器一将驱动放大器输出的信号与反馈放大器输出的信号进行合成，以抵消功率放大器所带来的失真误差。
其中，所述步骤S3包括以下子步骤：
利用时延线对第二路信号进行调整，使得调理后的信号与耦合信号时延相等；利用第一衰减器对第二路信号进行调整，使得调理后的信号与耦合信号幅度相等；利用第一移相器对第二路信号进行调整，使得调理后的信号与耦合信号相位相差180度；将得到的信号传输给合成器二。
其中，所述步骤S5包括以下子步骤：
利用第二衰减器对失真误差信号进行调整，使得调整后的信号与功率放大器所产生的信号幅度相等；利用第二移相器对失真误差信号进行调整，使得调整后的信号与功率放大器所产生的信号相位相差180度。
本发明的有益效果是：本发明采用负反馈方式，对F类功率放大器所带来的失真误差进行抵消，有效提高了整个功率放大装置的线性度，同时，由于F类功率放大器的高效率特性，使得本发明具有效率高的优势。
附图说明
图1为本发明的系统原理框图；
图2为本发明的方法流程图；
图3为F类功率放大器的一个实施例示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种误差负反馈式线性化功率放大装置，包括功分器、驱动放大器、合成器一、功率放大器、耦合器、分路信号调节组件、合成器二、反馈信号调节组件和反馈放大器；
所述功分器的输入端接入信号，功分器的输出端分别与驱动放大器和分路信号调节组件连接，所述驱动放大器的输出端与合成器一的第一输入端连接，合成器一的输出端通过功率放大器与耦合器连接，所述耦合器的直通输出端进行信号输出，耦合器的耦合输出端连接到合成器二的第一输入端，所述合成器二的第二输入端与分路信号调节组件连接，合成器二的输出端通过反馈信号调节组件与反馈放大器连接，所述反馈放大器的输出端与合成器一的第二输入端连接。
在本申请的实施例中，所述功率放大器包括F类功率放大器。
其中，所述分路信号调节组件包括时延线、第一衰减器和第一移相器，所述时延线的输入端与功分器连接，时延线的输出端依次通过第一衰减器和第一移相器连接到合成器二的第二输入端。在本申请的实施例中，所述分路信号调节组件的时延线、第一衰减器和第一移相器的前后顺序可变，且所述第一衰减器为可调模拟衰减器，所述第一移相器为可调数字移相器。
所述反馈信号调节组件包括第二衰减器和第二移相器，所述第二衰减器的输入端与合成器二的输出端连接，第二衰减器的输出端通过第二移相器与反馈放大器连接，在本申请的实施例中，所述反馈信号调节组件的第二衰减器和第二移相器的前后顺序可变，且所述第二衰减器为可调模拟衰减器，所述第二移相器为可调数字移相器。
在本申请的实施例中，所述时延线为50欧姆同轴线。
如图2所示，所述的一种误差负反馈式线性化功率放大装置的线性功率放大方法，包括以下步骤：
S1.射频信号经功分器分为两路；
S2.第一路信号经驱动放大器和合成器一后，传输到功率放大器，功率放大器对信号进行放大后，传输给耦合器，耦合器将放大后的信号进行直通输出，同时将耦合信号传输给合成器二；
S3.第二路信号经分路信号调节组件进行调理，使调理后的信号与耦合信号时延、幅度相等，相位相差180度，并将得到的信号传输给合成器二；
S4.合成器二将来自耦合器的耦合信号，与来自分路信号调理组件的信号进行合成，使得载波信号被抵消，只留下失真误差信号作为反馈信号；
S5.合成器二将得到的失真误差信号传输给反馈信号调理组件进行调理，使调理后的失真误差信号与功率放大器所产生的信号幅度相等，相位相差180度，并将得到的信号传输给反馈放大器；
S6.反馈放大器对得到的信号进行放大后，传输给合成器一，合成器一将驱动放大器输出的信号与反馈放大器输出的信号进行合成，以抵消功率放大器所带来的失真误差。
其中，所述步骤S3包括以下子步骤：
利用时延线对第二路信号进行调整，使得调理后的信号与耦合信号时延相等；利用第一衰减器对第二路信号进行调整，使得调理后的信号与耦合信号幅度相等；利用第一移相器对第二路信号进行调整，使得调理后的信号与耦合信号相位相差180度；将得到的信号传输给合成器二。
其中，所述步骤S5包括以下子步骤：
利用第二衰减器对失真误差信号进行调整，使得调整后的信号与功率放大器所产生的信号幅度相等；利用第二移相器对失真误差信号进行调整，使得调整后的信号与功率放大器所产生的信号相位相差180度。
如图3所示，为F类功率放大器的一个实施例示意图，F类功率放大器是一种开关类放大器，通过控制输出端各奇次谐波为开路，各偶次谐波为短路，使得晶体管漏极电流波形为半正弦波，电压波形为方波，并且电压电流积分为0，具有高效率的特性，F类功率放大器应用到本发明后，能够有效提高整个功率放大装置的效率，并且，本发明采用负反馈方式，对F类功率放大器所带来的失真误差进行抵消，有效提高了整个功率放大装置的线性度。
需要说明的是，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种误差负反馈式线性化功率放大装置，其特征在于：包括功分器、驱动放大器、合成器一、功率放大器、耦合器、分路信号调节组件、合成器二、反馈信号调节组件和反馈放大器；
所述功分器的输入端接入信号，功分器的输出端分别与驱动放大器和分路信号调节组件连接，所述驱动放大器的输出端与合成器一的第一输入端连接，合成器一的输出端通过功率放大器与耦合器连接，所述耦合器的直通输出端进行信号输出，耦合器的耦合输出端连接到合成器二的第一输入端，所述合成器二的第二输入端与分路信号调节组件连接，合成器二的输出端通过反馈信号调节组件与反馈放大器连接，所述反馈放大器的输出端与合成器一的第二输入端连接；
所述合成器二，将来自耦合器的耦合信号，与来自分路信号调理组件的信号进行合成，使得载波信号被抵消，只留下失真误差信号作为反馈信号传输给反馈信号调理组件进行调理，使调理后的失真误差信号与功率放大器所产生的信号幅度相等，相位相差180度，并将得到的信号传输给反馈放大器进行放大后，传输给合成器一将驱动放大器输出的信号与反馈放大器输出的信号进行合成，以抵消功率放大器所带来的失真误差。
2.根据权利要求1所述的一种误差负反馈式线性化功率放大装置，其特征在于：所述功率放大器包括F类功率放大器。
3.根据权利要求1所述的一种误差负反馈式线性化功率放大装置，其特征在于：所述分路信号调节组件包括时延线、第一衰减器和第一移相器，所述时延线的输入端与功分器连接，时延线的输出端依次通过第一衰减器和第一移相器连接到合成器二的第二输入端。
4.根据权利要求1所述的一种误差负反馈式线性化功率放大装置，其特征在于：所述反馈信号调节组件包括第二衰减器和第二移相器，所述第二衰减器的输入端与合成器二的输出端连接，第二衰减器的输出端通过第二移相器与反馈放大器连接。
5.根据权利要求3所述的一种误差负反馈式线性化功率放大装置，其特征在于：所述时延线为50欧姆同轴线。
6.根据权利要求1~5中任意一项所述的一种误差负反馈式线性化功率放大装置的线性功率放大方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.射频信号经功分器分为两路；
S2.第一路信号经驱动放大器和合成器一后，传输到功率放大器，功率放大器对信号进行放大后，传输给耦合器，耦合器将放大后的信号进行直通输出，同时将耦合信号传输给合成器二；
S3.第二路信号经分路信号调节组件进行调理，使调理后的信号与耦合信号时延、幅度相等，相位相差180度，并将得到的信号传输给合成器二；
S4.合成器二将来自耦合器的耦合信号，与来自分路信号调理组件的信号进行合成，使得载波信号被抵消，只留下失真误差信号作为反馈信号；
S5.合成器二将得到的失真误差信号传输给反馈信号调理组件进行调理，使调理后的失真误差信号与功率放大器所产生的信号幅度相等，相位相差180度，并将得到的信号传输给反馈放大器；
S6.反馈放大器对得到的信号进行放大后，传输给合成器一，合成器一将驱动放大器输出的信号与反馈放大器输出的信号进行合成，以抵消功率放大器所带来的失真误差。
7.根据权利要求6所述的一种误差负反馈式线性化功率放大装置的线性功率放大方法，其特征在于：所述步骤S3包括以下子步骤：
利用时延线对第二路信号进行调整，使得调理后的信号与耦合信号时延相等；利用第一衰减器对第二路信号进行调整，使得调理后的信号与耦合信号幅度相等；利用第一移相器对第二路信号进行调整，使得调理后的信号与耦合信号相位相差180度；将得到的信号传输给合成器二。
8.根据权利要求6所述的一种误差负反馈式线性化功率放大装置的线性功率放大方法，其特征在于：所述步骤S5包括以下子步骤：
利用第二衰减器对失真误差信号进行调整，使得调整后的信号与功率放大器所产生的信号幅度相等；利用第二移相器对失真误差信号进行调整，使得调整后的信号与功率放大器所产生的信号相位相差180度。
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