CN108494372A - 非线性补偿功率放大电路和极坐标发射机 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种非线性补偿功率放大电路和极坐标发射机，该非线性补偿功率放大电路包括极坐标信号发生器、第一数模转换器、第一滤波器、第二数模转换器、第二滤波器、混频器、N个并联的电容、N个开关、至少一个功率放大器和解码器。解码器通过解码后的幅度信号，使能至少一个功率放大器中的功率放大器，以及控制与N个电容连接的N个开关的闭合或开启，使得耦接于混频器的输出端和接地端之间的电容能补偿功率放大器输入端存在的非线性且解决带外的频谱生成和带内的调制品质下降的问题。

Description

非线性补偿功率放大电路和极坐标发射机

技术领域

本发明涉及非线性补偿技术领域，尤其涉及一种非线性补偿功率放大电路和极坐标发射机。

背景技术

极坐标发射机，是将信号的幅值信号和相位信号分别进行放大后组合，然后将组合后的信号恢复为原先的信号。

但是，在将信号的幅值信号和相位信号分别通过功率放大器(power amplifier，PA)放过的过程中，由于功率放大器存在非线性，使得放大后的信号在组合后，不能恢复为原先的信号。且功率放大器的非线性还会造成带外的频谱生长和带内的调制品质下降。

发明内容

本发明实施例提供了一种非线性补偿功率放大电路和极坐标发射机，目的是使得放大后组合后的信号能恢复为原先的信号，且解决带内的频谱生成和带内的调制品质下降的问题。

第一方面，本发明提供了一种非线性补偿功率放大电路，该非线性补偿电路可以包括：极坐标信号发生器、第一数模转换器、第一滤波器、第二数模转换器、第二滤波器、混频器、N个电容、N个开关和至少一个功率放大器，N为正整数；其中，极坐标信号发生器，用于将非线性补偿功率放大电路的输入信号转换为相位信号和幅度信号，及将相位信号进行正弦余弦转换为第一相位信号和第二相位信号；第一数模转换器和第二数模转换器，分别用于将第一相位信号和第二相位信号进行转换并分别输出至第一滤波器和第二滤波器；第一滤波器和第二滤波器，分别用于将第一数模转换器的输出和第二数模转换器的输出进行滤波并输出至混频器；混频器，用于将第一滤波器的输出和第二滤波器的输出进行混频并输出至至少一个功率放大器；解码器，用于将幅度信号进行解码，当解码后的幅度值大于预定阈值时，控制与N个电容连接的N个开关的闭合或开启，使得耦接于混频器的输出端和接地端之间的电容的有效电容值为第一电容值；当解码后的幅度值小于预定阈值时，控制与N个电容连接的N个开关使得耦接于混频器的输出端和接地端之间的电容的有效电容值为第二电容值，其中第二电容值大于第一电容值。

优选的，预定阈值包括多个阈值；解码器，还用于：当解码后的幅度值大于预定阈值中的最大阈值时，控制与N个电容连接的N个开关全部截止，使得耦接于混频器的输出端和接地端之间的电容的有效电容值为0；当解码后的幅度值小于预定阈值中的最小阈值时，控制与N个电容连接的N个开关全部导通。

优选的，预定阈值包括p个阈值；解码器，具体用于：当解码后的幅度值大于第p阈值时，使能至少一个功率放大器中的部分或全部功率放大器，及控制与N个电容连接的N个开关中的第p个至第N个开关的导通；其中，N个电容并联连接；N个电容中的每一电容的一端与混频器的输出连接，每一电容的另一端与N个开关中的每一开关的第一端连接；每一开关还包括第二端和第三端，每一开关的第二端与接地端连接，每一开关的第三端与解码后的幅度信号连接，p的取值从1到N。

优选的，极坐标信号发生器包括：信号转换单元、增益分配器和增益运算单元；其中，信号转换单元，用于将非线性补偿功率放大电路的输入信号转换为相位信号和幅度信号，及将相位信号进行正弦余弦转换为第一相位信号和第二相位信号；增益分配器，用于根据系统增益需求，分配第一增益因子k1和第二增益因子k2；增益运算单元，用于将第一增益因子k1与幅度信号相乘，输出为第一幅度信号。

优选的，增益运算单元，还用于：将第一相位信号和第二相位信号分别与第二增益因子k2相乘，输出为第三相位信号和第四相位信号。

优选的，第一数模转换器和第二数模转换器，还用于分别：将第三相位信号和第四相位信号进行转换输出至第一滤波器和第二滤波器。

优选的，第一数模转换器和第二数模转换器，还用于分别：将第一相位信号和第二相位信号分别与第二增益因子k2相乘，输出为第三相位信号和第四相位信号；及，将第三相位信号和第四相位信号进行转换输出至第一滤波器和第二滤波器。

优选的，第一滤波器和第二滤波器，还用于分别：将第一数模转换器的输出和第二数模转换器的输出分别与第二增益因子k2相乘，输出为第五相位信号和第六相位信号；及，将第五相位信号和第六相位信号进行滤波输出至混频器。

优选的，解码器，还用于：将第一幅度信号进行解码，当解码后的第一幅度值大于第q阈值时，及控制与N个电容连接的N个开关中的第q个至第N个开关的导通，q的取值从1到N。

优选的，非线性补偿功率放大电路还包括：M组功率放大器，M组功率放大器中的每一组功率放大器的单位增益不同，M组功率放大器中的每一组功率放大器包括至少一个功率放大器，每一组功率放大器的增益能够以对应的单位增益为步长被逐步调整，M为正整数；

解码器，还用于：当解码后的幅度值大于第1阈值时，使能M组功率放大器中的第1组功率放大器，以及根据解码后的幅度值，使用已使能的第1组功率放大器中的部分或全部功率放大器对混频器的输出进行功率放大；当解码后的幅度值大于第p阈值时，使能M组功率放大器中的第1组至第p组功率放大器，及根据解码后的幅度值，使用已使能的第1组至第p-1组功率放大器中的全部功率放大器，及第p组功率放大器中的部分或全部功率放大器对混频器的输出进行功率放大；其中，p随着解码后的幅度值的增加而增加，p的取值从2到M；或者，当解码后的第一幅度值大于第q阈值时，使能M组功率放大器中的第1组至第q组功率放大器，及根据解码后的幅度值，使用已使能的第1组至第q-1组功率放大器中的全部功率放大器，及第q组功率放大器中的部分或全部功率放大器对混频器的输出进行功率放大；其中，q随着解码后的幅度值的增加而增加，q的取值从2到M。

第二方面，本发明提供了一种极坐标发射机，该极坐标发射机可包括上述的非线性补偿功率放大电路。

基于上述技术方案，由于本发明的一种非线性补偿功率放大电路和极坐标发射机，通过解码后的幅度信号，控制与N个电容连接的N个开关的闭合或开启，使得耦接于混频器的输出端和接地端之间的电容能补偿功率放大器输入端存在的非线性，且解决带外的频谱生成和带内的调制品质下降的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例和背景技术中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的电路图；

图2为正弦余弦变换之前与之后相位信号的带宽的示意图；

图3为本发明实施例提供了一种非线性补偿功率放大电路的结构图；

图4为图3中幅度到相位的非线性补偿示意图；

图5为本发明实施例提供了另一种非线性补偿功率放大电路的结构图；

图6为本发明实施例提供了再一种非线性补偿功率放大电路的结构图；

图7为图6中幅度到幅度的非线性补偿示意图；

图8为本发明实施例提供了又一种非线性补偿功率放大电路的结构图；

图9为图8中的增益分配图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为现有技术中的电路图。如图1所示，该电路包括：数模(D/A)转换器1、滤波器1，D/A转换器2、滤波器2、混频器、至少一个PA和解码器。在图1中仅以3个PA为一个示例。

输入信号的相位信号(phi)的笛卡尔坐标(I and Q)分量是通过原先相位信号的正弦余弦变换在基带产生的。转换之后的相位信号的带宽比现有技术中通过压控振荡器直接在射频产生的相位信号的带宽变小，如附图2所示。

相位信号I和Q分量作为混频器的输入，使混频器通过相位调制输出一个射频载波。而该射频载波的幅度调制是通过PA来实现，而PA的开启是由幅值信号通过解码器输出的变化的包络来控制。

具体地，输入信号的相位信号phi在经过正弦余弦变换后，将第一路正弦信号(第一相位信号sin(phi))和第二路余弦信号(第二相位信号cos(phi))，分别输入D/A转换器1和D/A转换器2中，在D/A转换器1将第一路正弦信号进行D/A转换后输出至滤波器1，在实际使用中采用低通滤波器，该滤波器1用于将D/A转换器1输出信号中的高频滤掉；在D/A转换器2将第二路正弦信号进行D/A转换后输出至滤波器2，在实际使用中采用低通滤波器，该滤波器2用于将D/A转换器2输出信号中的高频滤掉；混频器将滤波器1和滤波器2输出的信号进行混频输出。

解码器包括一个输入端和一个输出端，该输入端与的输入信号的幅值信号amp连接，输出端与至少一个PA中的每一放大器连接。解码器根据解码后的幅度信号，从至少一个PA加入电路中。

至少一个PA中的每一PA包括两个输入端，一个输出端，每一PA的第一输入端与混频器的输出端连接，每一PA的第二输入端与解码器的输出端连接，每一PA的输出端相互连接。

但是，在实际电路中，由于PA存在非线性，会使得通过PA输出后合并的信号不能恢复为原先的信号。

下面通过图3、图5、图6和图8详细描述，本发明如何改善功率放大器的非线性。

图3为本发明实施例提供了一种非线性补偿功率放大电路的结构图。相比较图3与图1不同在于，该非线性补偿功率放大电路还包括N个并联的电容和N个开关。如图3所示，N个电容中的每一电容的一端与至少一个PA中的每一PA的第一输入端连接，N个电容中的每一电容的另一端N个开关中的每一开关的第一端连接，N个开关中的每一开关的第二端与地信号连接，N个开关中的每一开关的第三端与解码器的输出端连接。在附图3中，以C1和K1、C2和K2、以及C(N)和K(N)，且开关的模式为常开模式为一个示例。N为整数。

具体地，C1的一端与至少一个PA中的每一PA的第一输入端连接，C1的另一端与K1的第一端连接，K1的第二端与地信号连接，K1的第三端与解码器的输出端连接；C2的一端与至少一个PA中的每一PA的第一输入端连接，C2的另一端与K2的第一端连接，K2的第二端与地信号连接，K2的第三端与解码器的输出端连接；C(N)的一端与至少一个PA中的每一PA的第一输入端连接，C(N)的另一端与K(N)的第一端连接，K(N)的第二端与地信号连接，K(N)的第三端与解码器的输出端连接。

功率放大器输入端的电容值的大小随着使能PA的数目变化。所以这个电容值随着解码器输出的幅度信号的变化而变化，有线性变化也有非线性变化。只要有电容(相位PM)相对于幅度AM的变化，就会有幅度到相位的非线性(AM-PM)。

在本发明实施例中，通过将N个电容并联接在功率放大器的输入端，进而在功率放大器输入端的电容值的大小随着解码器输出的幅度信号变化时，通过解码器的输出的幅度值与预定阈值进行比较，如果解码后的幅度值大于预定阈值时，控制与N个电容连接的N个开关的闭合或开启，使得耦接于混频器的输出端和接地端之间的电容的有效电容值为第一电容值；如果解码后的幅度值小于预定阈值时，控制与N个电容连接的N个开关使得耦接于混频器的输出端和接地端之间的电容的有效电容值为第二电容值，其中第二电容值大于第一电容值。其中，预定阈值包括多个阈值；如果解码后的幅度值大于预定阈值中的最大阈值时，控制与N个电容连接的N个开关全部截止，使得耦接于混频器的输出端和接地端之间的电容的有效电容值为0；当解码后的幅度值小于预定阈值中的最小阈值时，控制与N个电容连接的N个开关全部导通。

假设，预定阈值包括p个阈值；如果解码后的幅度值大于第p阈值时，使能至少一个功率放大器中的部分或全部功率放大器，及控制与N个电容连接的N个开关中的第p个至第N个开关的导通；如果解码后的幅度值小于第1阈值时，使能至少一个功率放大器中的部分或全部功率放大器，控制与N个电容连接的N个开关全部导通；其中，使能至少一个功率放大器中的功率放大器的数量随着解码后的幅度信号的增加而增加，使能至少一个电容的数量随着解码后的幅度信号的增加而减少；进而补偿PA输入端存在的相位的偏移，使得通过PA放大后合并的信号能恢复为原先的信号，且能解决带外的频谱生长和带内的调制品质下降的问题。p的取值从1到N。如图4所示。第1阈值至第p阈值是越来越大的，每一个阈值都对应需要导通的电容的个数，导通电容个数与解码后的幅度值成反比。上述的第一电容值和第二电容值都是与接入电路中的PA输入端存在的相位偏移是对应的，也就是说，第一电容值与第二电容值是为了将PA(参与将混频器的输出进行功率放大的PA)输入端存在的相位偏移进行补偿。

需要说明的是，PA的输出端的电容值也会随着解码器输出的幅度信号的变化而变化，故可将N个电容和N个开关接在PA的输出端，此种连接方式也能根据幅度信号的大小，使能N个电容中接入电路中电容的个数，进而补偿PA输出端存在的相位的偏移，使得通过PA放大后合并的信号能恢复为原先的信号，且能解决带外的频谱生长和带内的调制品质下降的问题；其中，N个电容与N个开关的连接方式可如图3中相同。

图5为本发明实施例提供了另一种非线性补偿功率放大电路的结构图。相比较图5与图1不同在于，该非线性补偿功率放大电路还包括N个串联的电感和N个开关。如图5所示，N个电感中的每一电感的一端与至少一个PA中的每一PA的第一输入端、N个开关中的每一开关的第一端连接，N个电感中的每一电感的另一端与地信号、N个开关中的每一开关的第二端连接，N个开关中的每一开关的第三端与解码器的输出端连接。在附图5中，以L1和K1、L2和K2、以及L(N)和K(N)为一个示例。N为整数。

具体地，L1的一端与至少一个PA中的每一PA的第一输入端连接、K1的第一端连接，L1的另一端与K1的第二端、L2的一端、K2的第一端连接，K1的第三端与解码器的输出端连接；L2的另一端与K2的第二端连接，K2的第三端与解码器的输出端连接；L(N)的一端与K(N)的第一端连接，L(N)的另一端与K(N)的第二端、地连接，K(N)的第三端与解码器的输出端连接。

在本发明实施例中，通过将N个电感串联接在功率放大器的输入端，进而根据解码器输出幅度信号的大小，使能不同数量的电感接入电路，进而补偿PA在输入端存在的相位偏移，使得通过PA放大后合并的信号能恢复为原先的信号，且能解决带外的频谱生长和带内的调制品质下降的问题。

需要说明的是，PA的输出端的电容值也会随着解码器输出的幅度信号变化，故可将N个电感和N个开关接在PA的输出端，此种连接方式也能根据幅度信号的大小，使能N个电感中接入电路中电感的个数，进而补偿应PA输出端存在的相位偏移，使得通过PA放大后合并的信号能恢复为原先的信号，且能解决带外的频谱生长和带内的调制品质下降的问题；其中，N个电感与N个开关的连接方式可如图5中相同。

图6为本发明实施例提供了再一种非线性补偿功率放大电路的结构图。相比较图6与图1不同在于，该非线性补偿功率放大电路还包括：多组功率放大器，例如M组功率放大器，M组功率放大器包括至少一组功率放大器，M组功率放大器中的每一组功率放大器的单位增益不同，可以是组和组之间的单位增益不同，也可以是组内的每个功率放大器的单位增益不同；每一组功率放大器的增益能够以对应的单位增益为步长被逐步调整。M为正整数。在附图6中，以第一组PA 1、第二组PA 2和第M组PA M为一个示例。

每一组功率放大器中的每一功率放大器包括第一输入端、第二输入端和输出端，每一功率放大器中的第一输入端与混频器的输出连接，每一功率放大器中的第二输入端与解码器的输出端连接。

具体地，第一组PA 1中每一PA 1的第一输入端与混频器的输出连接，每一PA 1的第二输入端与解码器的输出端连接；第二组PA 2中每一PA 2的第一输入端与混频器的输出连接，每一PA 2的第二输入端与解码器的输出端连接；第M组PA M中每一PA M的第一输入端与混频器的输出连接，每一PA M的第二输入端与解码器的输出端连接。其中每一组功率放大器中的每一放大器可以采用级联的方式可以实现多级放大，根据非线性补偿功率放大电路的使用情况，选择合适的连接方式，在此不予赘述。

现有技术中，功率放大器的基本放大器单元是相同的，但是在组合后，电流会偏离线性组合，这叫做幅度到幅度非线性(AM-AM)。在本发明实施例中，通过采用一个分段线性近似来实现幅度压缩的反函数来补偿AM-AM的非线性，也就是设置M组单位增益不同的PA，第一组PA对应的单位增益为s1，第二组PA对应的增益为s2，第三组PA对应的增益为s3，第四组PA对应的增益为s4，…，第M组PA对应的单位增益为s(n)(如图7所示)。再根据解码器输出的幅度值与预定阈值进行比较，如果解码后幅度值小于预定阈值时，使能M组功率放大器中的一组或多组功率放大器；如果解码后幅度值大于预定阈值时，在原先已使能M组功率放大器中的一组或多组功率放大器的基础上，再增补一组功率放大器；上述两种情况中，还需根据解码后的解码器，使用已使能的各组功率放大器中的部分或全部功率放大器对混频器的输出信号进行功率放大。其中，预定阈值包括多个阈值；如果解码器解码输出的幅度值大于预定阈值中的最大阈值时，将M组功率放大器全部使能，再根据解码后的幅度值，使用已使能的M组功率放大器中的全部功率放大器对混频器的输出进行功率放大；如果解码后的幅度值小于预定阈值中的最小阈值时，使能M组功率放大器中的一组功率放大器，再根据解码后的幅度值，使用已使能的一组功率放大器中的部分或全部功率放大器对混频器的输出进行功率放大。

假设，预定阈值包括p个阈值，如果解码后的幅度值大于第1阈值时，需要使能第1组中的全部PA，再根据解码后的幅度值，使用已使能的第1组功率放大器中的部分或全部功率放大器对混频器的输出进行功率放大；如果解码后的幅度值大于第2阈值时，需要使能第1组至第2组PA，再根据解码后的幅度值，使用已使能的第1组PA中的全部PA，及第2组PA的全部或部分PA对对混频器的输出进行功率放大；以此类推，如果解码后的幅度值大于第p阈值时，需要使能第1组至第p组PA，再根据解码后的幅度值，使用已使能的第1组至第(p-1)组PA中的全部PA，及第p组PA的全部或部分PA对对混频器的输出进行功率放大。上述s1，s2，…，s(p)是第1到第p组PA对应的单位增益，也用来表示在该组内，组合振幅随幅度变化的一条直线段。当s1，s2，…，s(p)所表示的直线段连接起来后，会近似得到幅度压缩非线性的补偿反函数曲线，那么通过PA放大后的信号能恢复为原先的线性信号，且能解决带外的频谱生长和带内的调制品质下降的问题；其中，p随着解码后的幅度值的增加而增加，p的取值从2到M。第1阈值至第p阈值是越来越大的，每一个阈值都对应需要导通的PA的个数，导通PA个数与解码后的幅度值成正比。

需要说明的是，从第1组至第M组PA的单位增益是依次增加的，上述中记载的，解码后的幅度值大于第p阈值时，此时解码后的幅度值也是大于第1阈值，第2阈值，…，第(p-1)阈值，但是只使能第p阈值对应的第1组至第p组中的全部PA。

可将附图6中的多组功率放大器应用在附图3和附图5。此时的非线性补偿功率放大电路，可以同时消除AM-AM非线性及AM-PM非线性。

图8为本发明实施例提供了又一种非线性补偿功率放大电路的结构图。相比较图8与图1不同在于，极坐标信号发生器包括信号转换单元、增益分配器和增益运算单元。

信号转换单元，用于将非线性补偿功率放大电路的输入信号转换为相位信号和幅度信号，及将相位信号进行正弦余弦转换为第一相位信号和第二相位信号；增益分配器，用于根据系统增益需求，分配第一增益因子k1和第二增益因子k2；增益运算单元，用于将第一增益因子k1与幅度信号amp相乘，输出为第一幅度信号amp’。

假设系统增益需求为1.1，分配的增益组合[k2，k1]可以采用以下组合[1.1，1]、[1，1.1]、[0.9，1.2]，[分别计算三组的归一化的增益为[0.8*1]＝0.8，[1*0.9]＝0.9，[1.2*0.8]＝0.96。第三组合的效果最好，可以将效果最好的增益分配存储，当系统要求某一总增益时，极坐标信号发生器可从内部的存储器中读出增益分配因子。如图9所示。

第二增益因子k2分别与第一相位信号和第二相位信号的运算可以在极坐标信号发生器中完成，也可以在D/A转换器中完成，还可以在滤波器中完成。下面进行详细说明。

第一种方式：增益单元还用于，将第一相位信号和第二相位信号分别与第二增益因子k2相乘，输出为第三相位信号和第四相位信号；D/A转换器1和D/A转换器2，分别用于将第三相位信号和第四相位信号进行转换并分别输出至滤波器1和滤波器2；滤波器1和滤波器2，分别将D/A转换器1的输出和D/A转换器2的输出进行滤波并输出至混频器；混频器，用于将滤波器1的输出和滤波器2的输出进行混频并输出至至少一个功率放大器；解码器，用于将第一幅度信号进行解码，当解码后的第一幅度值大于第q阈值时，使能至少一个功率放大器中的全部功率放大器，以及根据第一幅度值，使用已使能至少一个功率放大器中的部分或全部的功率放大器。此时第q阈值与至少一个功率放大器中放大器的个数对应。第一幅度值大于的阈值q越大，开启的PA的个数越多。

第二种方式：D/A转换器1和D/A转换器2，还用于分别：将第一相位信号和第二相位信号分别与第二增益因子k2相乘，输出为第三相位信号和第四相位信号；及，将第三相位信号和第四相位信号进行转换输出至滤波器1和滤波器2；滤波器1和滤波器2，分别用于将D/A转换器1的输出和D/A转换器2的输出进行滤波并输出至混频器；混频器，用于将滤波器1的输出和滤波器2的输出进行混频并输出至至少一个功率放大器；解码器，用于将第一幅度信号进行解码，当解码后的第一幅度值大于第q阈值时，使能至少一个功率放大器中的全部功率放大器，以及根据第一幅度值，使用已使能至少一个功率放大器中的部分或全部的功率放大器。此时第q阈值与至少一个功率放大器中放大器的个数对应。第一幅度值大于的阈值q越大，开启的QA的个数越多。

第三种方式：滤波器1和滤波器2，还用于分别：将D/A转换器1的输出和D/A转换器2的输出分别与第二增益因子k2相乘，输出为第五相位信号和第六相位信号；及，将第五相位信号和第六相位信号进行滤波输出至混频器；混频器，用于将第五相位信号和第六相位信号进行混频并输出至至少一个功率放大器；解码器，用于将第一幅度信号进行解码，当解码后的第一幅度值大于第q阈值时，使能至少一个功率放大器中的全部功率放大器，以及根据第一幅度值，使用已使能至少一个功率放大器中的部分或全部的功率放大器。此时第q阈值与至少一个功率放大器中放大器的个数对应。第一幅度值大于的阈值q越大，开启的PA的个数越多。

需要说明的是，D/A转换器1和D/A转换器2为线性器件，那么在第二种方式中，D/A转换器1和D/A转换器2可先将第一相位信号和第二相位信号进行转换，然后再将转换后的信号分别与第二增益因k2相乘，并将相乘的结果分别输出至滤波器1和滤波器2。

滤波器1和滤波器2为线性器件，那么在第三种方式中，滤波器1和滤波器2可先将D/A转换器1的输出和D/A转换器2的输出进行滤波，然后再将滤波后的信号分别与第二增益因k2相乘，并将相乘的结果分别输出至混频器。

可将附图8中的极坐标信号发生器与附图3中的极坐标信号发生器替换。此时的非线性补偿功率放大电路，可以消除AM-PM非线性及通过相位和幅度通路的增益分配补偿非线性。

解码器，还用于：将第一幅度信号进行解码，当解码后的第一幅度值大于第q阈值时，使能至少一个功率放大器中的全部功率放大器，及使用已使能至少一个功率放大器中的部分或全部功率放大器对混频器的输出进行功率放大，以及使能与N个电容连接的N个开关中的第q个至第N个开关导通；如果解码后的第一幅度值小于第1阈值时，使能与N个电容连接的N个开关全部导通，q的取值从1到N。

可将附图8中的极坐标信号发生器与附图6中的极坐标信号发生器替换。此时的非线性补偿功率放大电路，可以消除AM-AM非线性及通过相位和幅度通路的增益分配补偿非线性。

解码器，还用于：当解码后的第一幅度值大于第q阈值时，当解码后的第一幅度值大于第1阈值时，使能M组功率放大器中的第1组功率放大器，以及根据解码后的第一幅度值，使用已使能的第1组功率放大器中的部分或全部功率放大器对混频器的输出进行功率放大；当解码后的第一幅度值大于第q阈值时，使能M组功率放大器中的第1组至第q组功率放大器，及根据解码后的第一幅度值，使用已使能的第1组至第q-1组功率放大器中的全部功率放大器，及第q组功率放大器中的部分或全部功率放大器对混频器的输出进行功率放大；其中，q随着解码后的幅度值的增加而增加，q的取值从2到M。

使能M组功率放大器中的第1组至第q-1组功率放大器中的全部功率放大器，及使能第q组功率放大器中的部分或全部功率放大器；其中，q随着解码后的幅度值的增加而增加，q的取值从2到M。

需要说明的是，系统增益需求是由外部系统给定的，为使能至少一个功率放大器中的部分或全部功率放大器的平均输出与非线性补偿功率放大电路的平均输入之比。

还可将图3(图5)、图6和图8中描述的三种非线性补偿功率放大电路，组合在一起进行非线性补偿，可以消除AM-AM非线性、AM-PM非线性及通过相位和幅度通路的增益分配补偿非线性。从而改善了功率放大器的非线性，且解决带外的频谱生成和带内的调制品质下降的问题。

本发明实施例提供了一种极坐标发射机，该极坐标发射机包括上述的非线性补偿功率放大电路。

基于上述技术方案，由于本发明的一种非线性补偿功率放大电路和极坐标发射机，通过解码后的幅度信号，控制与N个电容连接的N个开关的闭合或开启，使得耦接于混频器的输出端和接地端之间的电容能补偿功率放大器输入端存在的非线性，且解决带外的频谱生成和带内的调制品质下降的问题。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种非线性补偿功率放大电路，其特征在于，包括：极坐标信号发生器、第一数模转换器(1)、第一滤波器(1)、第二数模转换器(2)、第二滤波器(2)、混频器、N个电容、N个开关和至少一个功率放大器，N为正整数；其中，

所述极坐标信号发生器，用于将所述非线性补偿功率放大电路的输入信号转换为相位信号和幅度信号，及将所述相位信号进行正弦余弦转换为第一相位信号和第二相位信号；

所述第一数模转换器(1)和所述第二数模转换器(2)，分别用于将所述第一相位信号和所述第二相位信号进行转换并分别输出至所述第一滤波器和所述第二滤波器；

所述第一滤波器(1)和所述第二滤波器(2)，分别用于将第一数模转换器(1)的输出和第二数模转换器(2)的输出进行滤波并输出至所述混频器；

所述混频器，用于将第一滤波器(1)的输出和第二滤波器(2)的输出进行混频并输出至所述至少一个功率放大器；

所述解码器，用于将所述幅度信号进行解码，当解码后的幅度值大于预定阈值时，控制与所述N个电容连接的N个开关的闭合或开启，使得耦接于所述混频器的输出端和接地端之间的电容的有效电容值为第一电容值；当解码后的幅度值小于所述预定阈值时，控制与所述N个电容连接的N个开关的闭合或开启，使得耦接于所述混频器的输出端和所述接地端之间的电容的有效电容值为第二电容值，其中，第二电容值大于第一电容值。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述预定阈值包括多个阈值；

所述解码器，还用于：当解码后的幅度值大于预定阈值中的最大阈值时，控制与所述N个电容连接的N个开关全部截止，使得耦接于所述混频器的输出端和接地端之间的电容的有效电容值为0；当解码后的幅度值小于预定阈值中的最小阈值时，控制与所述N个电容连接的N个开关全部导通。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述预定阈值包括p个阈值；

所述解码器，具体用于：

当解码后的幅度值大于所述第p阈值时，使能所述至少一个功率放大器中的部分或全部功率放大器，及控制与所述N个电容连接的N个开关中的第p个至第N个开关的导通；其中，所述N个电容并联连接；所述N个电容中的每一电容的一端与所述混频器的输出连接，所述每一电容的另一端与所述N个开关中的每一开关的第一端连接；所述每一开关还包括第二端和第三端，所述每一开关的第二端与接地端连接，所述每一开关的第三端与解码后的幅度信号连接，p的取值从1到N。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述极坐标信号发生器包括：信号转换单元、增益分配器和增益运算单元；其中，

所述信号转换单元，用于将所述非线性补偿功率放大电路的输入信号转换为相位信号和幅度信号，及将所述相位信号进行正弦余弦转换为第一相位信号和第二相位信号；

所述增益分配器，用于根据系统增益需求，分配第一增益因子k1和第二增益因子k2；

所述增益运算单元，用于将所述第一增益因子k1与所述幅度信号相乘，输出为第一幅度信号。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述增益运算单元，还用于：

将所述第一相位信号和所述第二相位信号分别与所述第二增益因子k2相乘，输出为第三相位信号和第四相位信号。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述第一数模转换器(1)和所述第二数模转换器(2)，还用于分别：

将所述第三相位信号和所述第四相位信号进行转换输出至所述第一滤波器(1)和所述第二滤波器(2)。

7.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述第一数模转换器(1)和所述第二数模转换器(2)，还用于分别：

将所述第一相位信号和所述第二相位信号分别与所述第二增益因子k2相乘，输出为第三相位信号和第四相位信号；及，

将所述第三相位信号和所述第四相位信号进行转换输出至所述第一滤波器(1)和所述第二滤波器(2)。

8.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述第一滤波器(1)和所述第二滤波器(2)，还用于分别：

将第一数模转换器(1)的输出和第二数模转换器(2)的输出分别与所述第二增益因子k2相乘，输出为第五相位信号和第六相位信号；及，

将所述第五相位信号和所述第六相位信号进行滤波输出至所述混频器。

9.根据权利要求4-8任一项所述的电路，其特征在于，所述解码器，还用于：

将第一幅度信号进行解码，当解码后的第一幅度值大于所述第q阈值时，及控制与所述N个电容连接的N个开关中的第q个至第N个开关的导通，q的取值从1到N。

10.根据权利要求3或4所述的电路，其特征在于，还包括：M组功率放大器，所述M组功率放大器中的每一组功率放大器的单位增益不同，所述M组功率放大器中的每一组功率放大器包括所述至少一个功率放大器，所述每一组功率放大器的增益能够以对应的单位增益为步长被逐步调整，M为正整数；所述解码器，还用于：

当解码后的幅度值大于第1阈值时，使能所述M组功率放大器中的第1组功率放大器，以及根据所述解码后的幅度值，使用已使能的第1组功率放大器中的部分或全部功率放大器对所述混频器的输出进行功率放大；

当解码后的幅度值大于第p阈值时，使能所述M组功率放大器中的第1组至第p组功率放大器，及根据所述解码后的幅度值，使用已使能的第1组至第p-1组功率放大器中的全部功率放大器，及第p组功率放大器中的部分或全部功率放大器对所述混频器的输出进行功率放大；其中，p随着所述解码后的幅度值的增加而增加，p的取值从2到M；或者，

当解码后的第一幅度值大于第q阈值时，使能所述M组功率放大器中的第1组至第q组功率放大器，及根据所述解码后的幅度值，使用已使能的第1组至第q-1组功率放大器中的全部功率放大器，及第q组功率放大器中的部分或全部功率放大器对所述混频器的输出进行功率放大；其中，q随着所述解码后的幅度值的增加而增加，q的取值从2到M。

11.一种极坐标发射机，其特征在于，所述极坐标发射机包括如权利要求1-10任一项所述的非线性补偿功率放大电路。