CN109787933B - 射频信号的放大系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种射频信号的放大系统，包括数字调制模块、数字预失真模块和第一变频模块。数字调制模块用于将数字基带信号进行信号调制，获得第一数字信号。数字预失真模块用于接收第一数字信号，并依据第一预设参数对第一数字信号进行非线性预失真处理，获得第二数字信号。第一变频模块与数字预失真模块通信连接。第一变频模块用于接收第二数字信号，并将第二数字信号依次进行变频处理和信号调制，获得第三数字信号，将第三数字信号转换为模拟信号并发送于功率放大器。本申请提供一种射频信号的放大方法。本申请能够对功放与输入功率相关的非线性进行校正，能同时校正幅度和相位非线性，不仅降低了计算量，还使得校正后的效果佳。

Description

射频信号的放大系统及方法

技术领域

本申请涉及医疗技术领域，特别是涉及射频信号的放大系统及方法。

背景技术

射频功率放大器是磁共振系统中的一个关键部件。它性能的好坏直接影响了人体射频激发信号的线性度，进而产生伪影，影响成像质量。在磁共振功率放大器中，射频功放主要将输入小信号放大为高功率的射频信号，从而产生射频激励作用于人体，回波成像。

为获得高质量的磁共振图像，磁共振系统要求射频功放在一个较大的动态范围内具有良好的线性。但功放本身是非线性器件，线性工作区动态范围有限，输出信号存在较大的非线性失真，具体表现在功放的增益和相位随着信号输入功率的变化而变化。因此需要采取办法对功放的非线性进行处理。

传统的解决方式为采用笛卡尔反馈，通过调整I/Q信号的幅度和相位来调整非线性，但是负反馈的信号要解调出相位和幅度信息需要的计算量非常大，且发射和接收回来的信号通过延时的方式将相位对齐，延时参数难以控制，造成相位补偿不稳定。

发明内容

基于此，有必要针对现有功放的非线性处理方式存在计算量大、延时参数难以控制，造成相位补偿不稳定的问题，提供一种射频信号的放大系统及方法。

一种射频信号的放大系统，包括：

数字调制模块，用于将数字基带信号进行信号调制，获得第一数字信号；

数字预失真模块，与所述数字调制模块通信连接，用于接收所述第一数字信号，并依据第一预设参数对所述第一数字信号进行非线性预失真处理，获得第二数字信号；

第一变频模块，与所述数字预失真模块通信连接，用于接收所述第二数字信号，并将所述第二数字信号依次进行变频处理和信号调制，获得第三数字信号；

第一数模转换模块，与所述第一变频模块通信连接，用于将所述第三数字信号转换为模拟信号，并将所述模拟信号发送至功率放大器。

在其中一个实施例中，所述第一变频模块包括：

第一变频器，与所述数字预失真模块通信连接，用于接收所述第二数字信号，并将所述第二数字信号进行变频处理，获得处理后的所述第二数字信号；

混频器，分别与所述第一变频器和所述第一数模转换模块通信连接，用于将处理后的所述第二数字信号进行信号调制，获得第三数字信号，并将所述第三数字信号发送至所述第一数模转换模块。

在其中一个实施例中，所述放大系统还包括：

采集处理模块，与所述功率放大器通信连接，用于采集所述功率放大器的偏置电压信号，并依据第一预设模型对所述偏置电压的信号进行处理，得到补偿电压信号；

补偿模块，通信连接于所述数字预失真模块和所述第一变频模块之间，所述补偿模块还与所述采集处理模块通信连接，用于接收所述补偿电压信号，并将所述补偿电压信号的电压与所述第二数字信号的电压进行数据处理，得到补偿后的所述第二数字信号，并发送至所述第一变频模块。

在其中一个实施例中，所述数字预失真模块用于接收所述第一数字信号，并依据第一预设参数对所述第一数字信号进行非线性预失真处理，获得第二数字信号是指：

所述数字预失真模块接收所述第一数字信号，并将所述第一数字信号进行复数求模处理，得到求模结果，依据所述求模结果调取与所述数字预失真模块连接的寄存器中的数据信息，并依据所述数据信息获取所述第一预设参数；

所述数字预失真模块依据所述第一预设参数对所述第一数字信号进行非线性预失真处理，获得所述第二数字信号。

在其中一个实施例中，所述放大系统还包括：

第一模数转换器，连接于所述功率放大器与所述采集处理模块之间，用于将所述偏置电压信号从模拟电压信号转换为数字电压信号，并将所述数字电压信号发送至所述采集处理模块。

在其中一个实施例中，所述放大系统还包括：

校准模块，与所述功率放大器通信连接，用于采集所述功率放大器的输出信号，并依据预设校准参数对所述输出信号进行校准，获得校准后的所述输出信号；

功率保护模块，分别与所述校准模块和所述数字调制模块通信连接，用于依据所述第一数字信号和校准后的所述输出信号判断是否输出关断信号，用以控制电源断电。

在其中一个实施例中，所述放大系统还包括：

第二变频器，通信连接于所述校准模块和所述功率保护模块之间，用于将校准后的所述输出信号进行变频处理，得到第一变频输出信号，并将所述第一变频输出信号输出至所述功率保护模块。

在其中一个实施例中，所述放大系统还包括：

第二数模转换器，连接于所述功率放大器与所述校准模块之间。

一种射频信号的放大方法，包括：

将数字基带信号进行信号调制，获得第一数字信号，其中，所述第一数字信号为带有包络和相位信息的数字信号；

依据第一预设参数对所述第一数字信号进行非线性预失真处理，获得第二数字信号；

将所述第二数字信号依次进行变频处理和信号调制，获得第三数字信号，并将所述第三数字信号转换为模拟信号，并发送至功率放大器。

在其中一个实施例中，所述依据第一预设参数对所述第一数字信号进行非线性预失真，获得第二数字信号的步骤包括：

将所述第一数字信号进行复数求模处理，得到求模结果，依据所述求模结果调取寄存器中的数据信息，并依据所述数据信息获取所述第一预设参数；

依据所述第一预设参数对所述第一数字信号进行非线性预失真处理，获得所述第二数字信号。

在其中一个实施例中，所述将所述第二数字信号依次进行变频处理和信号调制，获得第三数字信号，并将所述第三数字信号转换为模拟信号，并发送至功率放大器的步骤之后，所述放大方法还包括：

采集所述功率放大器的偏置电压信号，并依据第一预设模型对所述偏置电压的信号进行处理，得到补偿电压信号；

将所述补偿电压信号的电压与所述第二数字信号的电压进行数据处理，得到补偿后的所述第二数字信号，并发送至所述第一变频模块。

在其中一个实施例中，所述将所述补偿电压信号的电压与所述第二数字信号的电压进行数据处理的步骤包括：

将所述补偿电压信号的电压与所述第二数字信号的电压进行和处理或积处理。

在其中一个实施例中，所述将所述第二数字信号依次进行变频处理和信号调制，获得第三数字信号，并将所述第三数字信号转换为模拟信号，并发送至功率放大器的步骤之后，所述放大方法还包括：

采集所述功率放大器的输出信号，并依据预设校准参数对所述输出信号进行校准，获得校准后的所述输出信号；

依据第二预设模型计算校准后的所述输出信号的增益或反射系数，并根据所述增益或反射系数判断是否输出关断信号，以控制电源断电。

在其中一个实施例中，所述依据第二预设模型计算校准后的所述输出信号的增益或反射系数，并根据所述增益或反射系数判断是否输出关断信号，以控制电源断电的步骤包括：

依据第二预设模型计算校准后的所述输出信号的增益或反射系数；

将所述输出信号的增益或反射系数与预设增益或反射系数进行比较，判断是否输出关断信号；

若所述输出信号的增益或反射系数大于所述预设增益或反射系数，则输出关断信号，以控制电源断电；

若所述输出信号的增益或反射系数小于或等于所述预设增益或反射系数，则返回所述依据第二预设模型计算校准后的所述输出信号的增益或反射系数的步骤。

与现有技术相比，上述射频信号的放大系统，通过数字调制模块、数字预失真模块和第一变频模块的配合，在数字域内采用预失真的方法，对功放与输入功率相关的非线性进行校正(即对所述数字基带信号进行校正)。能同时校正幅度和相位非线性，不仅降低了计算量，还使得校正后的效果佳，且对器件的依赖性小，克服了延时参数难以控制，造成相位补偿不稳定的问题。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的射频信号的放大系统的结构框图；

图2为本申请一实施例提供的射频信号的放大系统的结构示意图；

图3为本申请一实施例提供的方波的理想信号与实际信号图；

图4为本申请一实施例提供的射频信号的放大方法的流程图。

10 射频信号的放大系统

100 数字调制模块

200 数字预失真模块

201 寄存器

300 第一变频模块

301 功率放大器

302 信号发射端

303 第一数模转换器

310 第一变频器

320 混频器

400 采集处理模块

401 第一模数转换器

500 补偿模块

600 校准模块

700 功率保护模块

701 电源

702 第二变频器

703 第二数模转换器

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参见图1，本申请一实施例提供一种射频信号的放大系统10，包括数字调制模块100、数字预失真模块200、第一变频模块300和第一数模转换模块303。所述数字调制模块100用于将数字基带信号进行信号调制，获得第一数字信号。所述数字预失真模块200与所述数字调制模块100通信连接。所述数字预失真模块200用于接收所述第一数字信号，并依据第一预设参数对所述第一数字信号进行非线性预失真处理，获得第二数字信号。所述第一变频模块300与所述数字预失真模块200通信连接。

所述第一变频模块300用于接收所述第二数字信号，并将所述第二数字信号依次进行变频处理和信号调制，获得第三数字信号，将所述第三数字信号通过功率放大器301进行处理并发送于信号发射端302。所述第一数模转换模块303与所述第一变频模块300通信连接。所述第一数模转换模块303用于将所述第三数字信号转换为模拟信号，并将所述模拟信号发送至功率放大器301。

可以理解，所述数字调制模块100的具体结构不做具体的限定，只要具有将所述数字基带信号进行信号调制，能够获得第一数字信号即可。所述数字调制模块100的具体结构，可根据实际需求进行选择。在一个实施例中，所述数字调制模块100可以是数字调制器。在一个实施例中，所述数字调制模块100也可以是具有信号调制功能的芯片。

在一个实施例中，通过所述数字调制模块100将一个射频基带信号(即所述数字基带信号)调制成带有包络和相位信息的中频信号(即所述第一数字信号)。若输入射频基带信号为s(t)，那么经过调制之后输出一路同相分量I＝s(t)*sin(2*π*f₀*t+θ₀)，另一路正交分量为Q＝s(t)*cos(2*π*f₀*t)；其中f₀为中频调制载波，θ₀为初始相位。

所述数字预失真模块200的具体结构，可根据实际需求进行选择。在一个实施例中，所述数字预失真模块200可以是数字预失真器。在一个实施例中，所述数字预失真模块200也可以是具有非线性预失真功能的芯片。

在一个实施例中，通过所述数字预失真模块200将一个射频信号(即所述第一数字信号)进行非线性预失真。预失真曲线P_dpd(x)与功放管的功率放大曲线P_{no_dpd}(x)是一对反函数，两者之间的关系为P_dpd(x)*P_{no_dpd}(x)＝1，做到相互抵消即相互补偿。

在一个实施例中，所述数字预失真模块200的输入若为中频或者基带I/Q信号，经过复数求模模块，模值

作为地址去查找表(即调取与所述数字预失真模块200连接的寄存器201中的数据)中相应位置的数据，查找表中放置于功放模型相关的参数(即所述第一预设参数)。并依据此参数输出预失真之后的两路I/Q信号(即所述第二数字信号)。上述公式中，I为经过调制之后输出一路同相分量、Q为输出的另一路正交分量。在另一个实施例中，查找表也可以由功放模型公式计算替换。

在一个实施例中，以多项式对功放建模为例，说明查找表的生成过程：

(1)射频输入射频信号，记为X_in＝A*e^jθ＝I_in+j*Q_in；

(2)无数字预失真时功率放大器的输出射频信号，记为Y_{no_dpd}＝I_out+j*Q_out；

(3)归一化Y＝X_in/max(abs(X_in))，X＝Y_{no_dpd}/max(abs(X_in))；

(4)采用多项式

即X_in＝f(Y_{no_dpd})对功放进行建模；

(5)由(1)和(2)的数据，非线性拟合准则，如最小均方准则，确定(4)中多项式的系数a'_2n+1和N；

(6)插值，提升补偿精度，具体为：将X从0到max(abs(X_in))，步径step为1/max(abs(X_in))分成若干等分，带入(4)函数模型，求出每一个步径的Y值；例如X_in的数据位宽取为16位有符号数，最小step为1/32768，表示的功率补偿精度为72.5dbm/32768＝0.0022dbm，则最大差值个数为32768，即DPD(Digital Pre-Distortion，数字预失真)LUT(Look-Up-Table，查找表)的RAM(存储器)深度为32768*16*2＝128Kbyte；

(7)根据(6)生成的值存储在一个查找表LUT中，表中的值由公式

生成DPD查找表LUT，出厂时写入到flash(即所述寄存器201)，上电时从flash加载到FPGA的LUT RAM中；

(8)LUT查找表生成的为功放的反函数模型，即X_pre＝ΔA*e^jΔθ＝I'+j*Q'；

(9)数字预失真非线性补偿结果输出，即对(1)输入X_in先做数字预失真，计算的结果Y_dpd(Y_dpd＝X_in*X_pre＝A*ΔA*e^j(θ+Δθ)＝I_dpd+J*Q_dpd)最后给到功放，从而达到预失真的目的。

可以理解，所述第一变频模块300的具体结构不做具体的限定，只要保证所述第一变频模块300具有变频处理和信号调制功能即可。所述第一变频模块300的具体结构，可根据实际需求进行选择。在一个实施例中，所述第一变频模块300可由变频器和第一调制器构成。在一个实施例中，所述第一变频模块300也可由具有变频处理和信号调制功能的集成芯片构成。

在一个实施例中，通过所述第一变频模块300将所述第二数字信号先进行上变频处理。然后再将上变频处理后的所述第二数字信号进行信号调制，得到人体激发射频信号(即所述第三数字信号)。最后将所述第三数字信号通过所述第一数模转换模块303转换为模拟信号，并将所述模拟信号发送功率放大器301。然后通过所述功率放大器301将所述模拟信号发送于信号发射端302。在一个实施例中，所述信号发射端302可以是体线圈，通过所述体线圈将所述模拟信号发射并作用于人体。

本实施例中，通过所述数字调制模块100、所述数字预失真模块200和所述第一变频模块300的配合，在数字域内采用预失真的方法，对功放与输入功率相关的非线性进行校正(即对所述数字基带信号进行校正)。能同时校正幅度和相位非线性，不仅降低了计算量，还使得校正后的效果佳，且对器件的依赖性小，克服了延时参数难以控制，造成相位补偿不稳定的问题。

请参见图2，在一个实施例中，所述第一变频模块300包括第一变频器310和混频器320。所述第一变频器310与所述数字预失真模块200通信连接。所述第一变频器310用于接收所述第二数字信号，并将所述第二数字信号进行变频处理，获得处理后的所述第二数字信号。所述混频器320分别与所述第一变频器310和所述第一数模转换模块303通信连接。所述混频器320用于将处理后的所述第二数字信号进行信号调制，获得第三数字信号，并将所述第三数字信号发送至所述第一数模转换模块303。

在一个实施例中，通过所述第一变频器310将射频中频信号(即所述第二数字信号)的数据率由10Mbps提高320Mbps。也可将射频中频信号(即所述第二数字信号)的数据率提高到第一预设值。在一个实施例中，所述第一预设值可根据需求进行设定。在一个实施例中，数据率的提高是通过插值滤波的方式进行的，具体通过数学式I'＝I_dpd(n*L)，Q'＝Q_dpd(n*L)，内插因子L＝32，然后再进行低通滤波即可完成对数据率的提高。

在一个实施例中，通过所述混频器320将处理后的所述第二数字信号进行信号调制，即将一个射频中频信号(即处理后的所述第二数字信号)调制成人体激发射频信号(即所述第三数字信号)，产生一个共振频率。在一个实施例中，具体的计算过程可为S'(t)＝real((I'+j*Q')*(sin(2*π*f_if*t)+j*cos(2*π*f_if*t)))，f_if为载波信号，取计算结果实部作为射频激励信号。射频激励信号经过DA数模转换变成模拟信号输入给功放管进行功率放大(即将所述第三数字信号经所述第一数模转换器303转换后，得到模拟信号，并将所述模拟信号发送至所述功率放大器301)。

在一个实施例中，所述放大系统10还包括采集处理模块400和补偿模块500。所述采集处理模块400与所述功率放大器301通信连接。所述采集处理模块400用于采集所述功率放大器301的偏置电压信号，并依据第一预设模型对所述偏置电压的信号进行处理，得到补偿电压信号。所述补偿模块500通信连接于所述数字预失真模块200和所述第一变频模块300之间。所述补偿模块500还与所述采集处理模块400通信连接。所述补偿模块500用于接收所述补偿电压信号，并将所述补偿电压信号的电压与所述第二数字信号的电压进行数据处理，得到补偿后的所述第二数字信号，并发送至所述第一变频模块300。

可以理解，所述采集处理模块400的具体结构不做具体的限定，只要具有采集所述功率放大器301的偏置电压信号，并依据第一预设模型对所述偏置电压的信号进行处理的功能即可。所述采集处理模块400的具体结构，可根据实际需求进行选择。在一个实施例中，所述采集处理模块400可由信号校准器构成。在一个实施例中，所述采集处理模块400也可由具有信号采集和信号校准功能的芯片构成。

在一个实施例中，由于脉宽越长，温度上升，继而引发同一功率的脉冲信号随时间脉宽跌落。如图3所示为一种方波信号，实线为期望的信号功率，虚线为实际的功率随时间跌落，脉宽越大，跌落越大。温度变化，引起偏置电压发生改变，因此建立一种模型，具体为：当偏置电压V＝{V₁，V₂，......V_n}时，测量到的功放管功率为P＝{P₁，P₂，......P_n}，可以建立一种函数模型P_n＝f(V_n)，这种函数模型可以通过采集的数据进行非线性曲线拟合得到。

在一个实施例中，为了让功率补偿运算简单，在补偿时只做电压补偿，即让功率的跌落转化为电压乘以一个调整因子，降低逻辑电路实现的复杂度。因此建立一种功率跌落变化量模型(即所述第一预设模型)ΔP＝20*log₁₀(Ptx(n)/f(V(n))),n＝1,2.....N，Ptx(n)为输入的射频功率。这样只要实时采集偏置电压，就可以达到对所述功率放大器301的动态调整。

在一个实施例中，所述补偿模块500可以是动态补偿器。在一个实施例中，所述补偿模块500也可以是具有补偿功能的芯片。在一个实施例中，通过所述补偿模块500将所述补偿电压信号的电压与所述第二数字信号的电压进行乘积处理。具体的，当射频信号(即所述第二数字信号)输入为X(1),X(2).....X(n)，补偿的运算过程可为I_out(n)＝I_in(n)*M_n，Q_out(n)＝Q_in(n)*M_n。通过所述采集处理模块400和所述补偿模块500的配合，能够校正因功放管热引起的非线性，可大大提高校正的准确率。

参考图2所示，在一个实施例中，所述放大系统10还包括第一模数转换器401。所述第一模数转换器401连接于所述功率放大器301与所述采集处理模块400之间。所述第一模数转换器401用于将所述偏置电压信号从模拟电压信号转换为数字电压信号，并将所述数字电压信号发送至所述采集处理模块400。

在一个实施例中，所述放大系统10还包括校准模块600和功率保护模块700。所述校准模块600与所述功率放大器301通信连接。所述校准模块600用于采集所述功率放大器301的输出信号，并依据预设校准参数对所述输出信号进行校准，获得校准后的所述输出信号。所述功率保护模块700分别与所述校准模块600和所述数字调制模块100通信连接。所述功率保护模块700用于依据所述第一数字信号和校准后的所述输出信号判断是否输出关断信号，用以控制电源701断电。

在一个实施例中，通过所述校准模块600对采集的射频信号(即所述功率放大器301的输出信号)进行的校准。由于硬件电路存在波动性，相同输入功率的射频信号经过耦合和AD(即所述第二数模转换器703，将所述输出信号从模拟信号转换为数字信号)的采集，在FPGA(现场可编程逻辑门阵列)内部需量化成相同的数字量。在一个实施例中，选定量化标准量，小于标准量要进行放大调节，而大于标准量要进行衰减调节。

在一个实施例中，将这些调节量(即所述预设校准参数)存储在flash(即与所述校准模块600连接的寄存器201)中。在一个实施例中，补偿方法为分别与前向通路电压相乘

反向通路电压

scale_pf和scale_pr分别为前向通路电压与反向通路电压的补偿系数，I为同相分量，Q为正交分量，n为时序时间点。

可以理解，所述功率保护模块700的具体结构不做具体的限定，只要具有依据所述第一数字信号和校准后的所述输出信号判断是否输出关断信号的功能即可。所述功率保护模块700的具体结构，可根据实际需求进行选择。在一个实施例中，所述功率保护模块700可由功率处理器构成。在一个实施例中，所述功率保护模块700可由具有依据所述第一数字信号和校准后的所述输出信号判断是否输出关断信号的芯片构成。

在一个实施例中，通过所述功率保护模块700实时计算所述功率放大器301的增益和发射系数。增益或反射过大，容易烧毁所述功率放大器301。需要产生一个立即关断信号，从而控制所述电源701断电。在一个实施例中，可通过耦合器采集到前向信号(即所述功率放大器301的输出信号)，并将其经过调制解调变为S_pf＝I_pf(n)+j*Q_pf(n)，所述耦合器采集到的反向信号(所述功率放大器301的输出信号)经过调制解调变为S_pr＝I_pr(n)+j*Q_pr(n)，其中I为同相分量，Q为正交分量。反向射频电压平均值为

前向射频电压平均值为

则可以计算反射系数

当反射系数小于设定值时，则认为反射功率过大，则输出关断信号，及时关断所述电源701。当所述反射系数大于或等于所述设定值时，不输出关断信号，维持当前运行状态。在一个实施例中，所述设定值可为1。

在一个实施例中，所述放大系统10还包括第二变频器702。所述第二变频器702通信连接于所述校准模块600和所述功率保护模块700之间。所述第二变频器702用于将校准后的所述输出信号进行变频处理，得到第一变频输出信号，并将所述第一变频输出信号输出至所述功率保护模块700。

在一个实施例中，通过所述第二变频器702将射频信号(即所述校准后的所述输出信号)数据率由160Mbps降低10Mbps。也可将射频信号(即所述校准后的所述输出信号)的数据率降低到第二预设值。在一个实施例中，所述第二预设值可根据需求进行设定。在一个实施例中，数据率的降低是通过抽取滤波的方式进行的，抽取的计算过程为

内插因子L＝16，然后再进行低通滤波即可完成对数据率的降低。

在一个实施例中，所述放大系统10还包括第二数模转换器703。所述第二数模转换器703连接于所述功率放大器301与所述校准模块600之间。通过所述第二数模转换器703将所述功率放大器301的输出信号从模拟信号转换为数字信号。

请参见图4，本申请另一实施例提供一种射频信号的放大方法，包括：

S102：将数字基带信号进行信号调制，获得第一数字信号，其中，所述第一数字信号为带有包络和相位信息的数字信号。

在一个实施例中，可通过数字调制器将一个射频基带信号(即所述数字基带信号)调制成带有包络和相位信息的中频信号(即所述第一数字信号)。若输入射频基带信号为s(t)，那么经过调制之后输出一路同相分量I＝s(t)*sin(2*π*f₀*t+θ₀)，另一路正交分量为Q＝s(t)*cos(2*π*f₀*t)；其中f₀为中频调制载波，θ₀为初始相位。

S104：依据第一预设参数对所述第一数字信号进行非线性预失真处理，获得第二数字信号。

在一个实施例中，可通过数字预失真器将一个射频信号(即所述第一数字信号)进行非线性预失真。预失真曲线P_dpd(x)与功放管的功率放大曲线P_{no_dpd}(x)是一对反函数，数学上P_dpd(x)*P_{no_dpd}(x)＝1，做到相互抵消即相互补偿。

在一个实施例中，所述数字预失真器的输入若为中频或者基带I/Q信号，一路经过复数求模模块，模值

作为地址去查找表(即调取与所述数字预失真模块200连接的寄存器201中的数据)中相应位置的数据，查找表中放置于功放模型相关的参数(即所述第一预设参数)。查找表输出的信号与另外一路延时I/Q信号进行复数乘法，输出预失真之后的两路I/Q信号(即所述第二数字信号)，从而达到预失真的目的。

S106：将所述第二数字信号依次进行变频处理和信号调制，获得第三数字信号，并将所述第三数字信号转换为模拟信号，并发送至功率放大器301。

在一个实施例中，可通过所述第一变频器310将射频中频信号(即所述第二数字信号)的数据率由10Mbps提高320Mbps。也可将射频中频信号(即所述第二数字信号)的数据率提高到第一预设值。在一个实施例中，所述第一预设值可根据需求进行设定。在一个实施例中，数据率的提高是通过插值滤波的方式进行的，具体通过数学式I'＝I_dpd(n*L)，Q'＝Q_dpd(n*L)，内插因子L＝32，然后再进行低通滤波即可完成对数据率的提高。

在一个实施例中，通过所述混频器320将处理后的所述第二数字信号进行信号调制，即将一个射频中频信号(即处理后的所述第二数字信号)调制成人体激发射频信号(即所述第三数字信号)，产生一个共振频率。具体的计算过程可采用上述实施例所述的内容，这里就不重复描述。

本实施例中，通过这种方法对功放与输入功率相关的非线性进行校正(即对所述数字基带信号进行校正)，能同时校正幅度和相位非线性，不仅降低了计算量，还使得校正后的效果佳，且对器件的依赖性小，克服了延时参数难以控制，造成相位补偿不稳定的问题。

在一个实施例中，在步骤S106之后，所述放大方法还包括：采集所述功率放大器301的偏置电压信号，并依据第一预设模型对所述偏置电压的信号进行处理，得到补偿电压信号；将所述补偿电压信号的电压与所述第二数字信号的电压进行数据处理，得到补偿后的所述第二数字信号，并发送至所述第一变频模块300。

在一个实施例中，由于脉宽越长，温度上升，继而引发同一功率的脉冲信号随时间脉宽跌落。温度变化，引起偏置电压发生改变，因此建立一种模型，具体为：当偏置电压V＝{V₁，V₂，......V_n}时，测量到的功放管功率为P＝{P₁，P₂，......P_n}，可以建立一种函数模型P_n＝f(V_n)，这种函数模型可以通过采集的数据进行非线性曲线拟合得到。

在一个实施例中，为了让功率补偿运算简单，在补偿时只做电压补偿，即让功率的跌落转化为电压乘以一个调整因子，降低逻辑电路实现的复杂度。因此建立一种功率跌落变化量模型(即所述第一预设模型)ΔP＝20*log₁₀(Ptx(n)/f(V(n))),n＝1,2.....N，Ptx(n)为输入的射频功率。这样只要实时采集偏置电压，就可以达到对所述功率放大器301的动态调整。

在一个实施例中，可通过所述补偿模块500将所述补偿电压信号的电压与所述第二数字信号的电压进行乘积处理。具体的，当射频信号(即所述第二数字信号)输入为X(1),X(2).....X(n)，补偿的运算过程可为I_out(n)＝I_in(n)*M_n，Q_out(n)＝Q_in(n)*M_n。通过所述采集处理模块400和所述补偿模块500的配合，能够校正因功放管热引起的非线性，可大大提高校正效率。

在一个实施例中，所述将所述补偿电压信号的电压与所述第二数字信号的电压进行数据处理的步骤包括：将所述补偿电压信号的电压与所述第二数字信号的电压进行和处理或积处理。在一个实施例中，也可通过过所述补偿模块500将所述补偿电压信号的电压与所述第二数字信号的电压进行和处理。具体的处理方式，可根据实际需求进行选择。

在一个实施例中，在步骤S106之后，所述放大方法还包括：采集所述功率放大器301的输出信号，并依据预设校准参数对所述输出信号进行校准，获得校准后的所述输出信号；依据第二预设模型计算校准后的所述输出信号的增益或反射系数，并根据所述增益或反射系数判断是否输出关断信号，以控制电源701断电。具体的，可采用上述实施例中所述的方式进行校准以及计算判断处理。

在一个实施例中，所述依据第二预设模型计算校准后的所述输出信号的增益或反射系数，并根据所述增益或反射系数判断是否输出关断信号，以控制电源701断电的步骤包括：依据第二预设模型计算校准后的所述输出信号的增益或反射系数；将所述输出信号的增益或反射系数与预设增益或反射系数进行比较，判断是否输出关断信号；若所述输出信号的增益或反射系数大于所述预设增益或反射系数，则输出关断信号，以控制电源701断电；若所述输出信号的增益或反射系数小于或等于所述预设增益或反射系数，则返回所述依据第二预设模型计算校准后的所述输出信号的增益或反射系数的步骤。通过这种保护方式，可及时关断所述电源701，防止损坏所述功率放大器301，大大提高了安全性。

综上所述，本申请通过所述数字调制模块100、所述数字预失真模块200和所述第一变频模块300的配合，在数字域内采用预失真的方法，对功放与输入功率相关的非线性进行校正(即对所述数字基带信号进行校正)。能同时校正幅度和相位非线性，不仅降低了计算量，还使得校正后的效果佳，且对器件的依赖性小，克服了延时参数难以控制，造成相位补偿不稳定的问题。同时本申请还能够校正因功放管热引起的非线性，大大提高校正的准确率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种射频信号的放大系统，其特征在于，包括：

数字调制模块(100)，用于将数字基带信号进行信号调制，获得第一数字信号；

数字预失真模块(200)，与所述数字调制模块(100)通信连接，用于接收所述第一数字信号，并依据第一预设参数对所述第一数字信号进行非线性预失真处理，获得第二数字信号；所述第二数字 信号是指：所述数字预失真模块(200)接收所述第一数字信号，并将所述第一数字信号进行复数求模处理，得到求模结果，依据所述求模结果调取与所述数字预失真模块(200)连接的寄存器(201)中的数据信息，并依据所述数据信息获取所述第一预设参数；所述数字预失真模块(200)依据所述第一预设参数对所述第一数字信号进行非线性预失真处理，获得所述第二数字信号；所述第一预设参数包括功放模型相关的参数；

第一变频模块(300)，与所述数字预失真模块(200)通信连接，用于接收所述第二数字信号，并将所述第二数字信号依次进行变频处理和信号调制，获得第三数字信号；

第一数模转换模块(303)，与所述第一变频模块(300)通信连接，用于将所述第三数字信号转换为模拟信号，并将所述模拟信号发送至功率放大器(301)。

2.根据权利要求1所述的射频信号的放大系统，其特征在于，所述第一变频模块(300)包括：

第一变频器(310)，与所述数字预失真模块(200)通信连接，用于接收所述第二数字信号，并将所述第二数字信号进行变频处理，获得处理后的所述第二数字信号；

混频器(320)，分别与所述第一变频器(310)和所述第一数模转换模块(303)通信连接，用于将处理后的所述第二数字信号进行信号调制，获得第三数字信号，并将所述第三数字信号发送至所述第一数模转换模块(303)。

3.根据权利要求1所述的射频信号的放大系统，其特征在于，还包括：

采集处理模块(400)，与所述功率放大器(301)通信连接，用于采集所述功率放大器(301)的偏置电压信号，并依据第一预设模型对所述偏置电压的信号进行处理，得到补偿电压信号；

补偿模块(500)，通信连接于所述数字预失真模块(200)和所述第一变频模块(300)之间，所述补偿模块(500)还与所述采集处理模块(400)通信连接，用于接收所述补偿电压信号，并将所述补偿电压信号的电压与所述第二数字信号的电压进行数据处理，得到补偿后的所述第二数字信号，并发送至所述第一变频模块(300)。

4.根据权利要求1所述的射频信号的放大系统，其特征在于，还包括：

校准模块(600)，与所述功率放大器(301)通信连接，用于采集所述功率放大器(301)的输出信号，并依据预设校准参数对所述输出信号进行校准，获得校准后的所述输出信号；

功率保护模块(700)，分别与所述校准模块(600)和所述数字调制模块(100)通信连接，用于依据所述第一数字信号和校准后的所述输出信号判断是否输出关断信号，用以控制电源(701)断电。

5.根据权利要求4所述的射频信号的放大系统，其特征在于，所述功率保护模块(700)由功率处理器构成，或，所述功率保护模块(700)由具有依据所述第一数字信号和校准后的所述输出信号判断是否输出关断信号的芯片构成。

6.一种射频信号的放大方法，其特征在于，包括：

将数字基带信号进行信号调制，获得第一数字信号，其中，所述第一数字信号为带有包络和相位信息的数字信号；

依据第一预设参数对所述第一数字信号进行非线性预失真，获得第二数字信号；包括：将所述第一数字信号进行复数求模处理，得到求模结果，依据所述求模结果调取寄存器(201)中的数据信息，并依据所述数据信息获取所述第一预设参数；依据所述第一预设参数对所述第一数字信号进行非线性预失真处理，获得所述第二数字信号；

将所述第二数字信号依次进行变频处理和信号调制，获得第三数字信号，并将所述第三数字信号转换为模拟信号，并发送至功率放大器(301)。

7.根据权利要求6所述的射频信号的放大方法，其特征在于，所述将所述第二数字信号依次进行变频处理和信号调制，获得第三数字信号，并将所述第三数字信号转换为模拟信号，并发送至功率放大器(301)的步骤之后，所述放大方法还包括：

采集所述功率放大器(301)的偏置电压信号，并依据第一预设模型对所述偏置电压的信号进行处理，得到补偿电压信号；

将所述补偿电压信号的电压与所述第二数字信号的电压进行数据处理，得到补偿后的所述第二数字信号，并发送至第一变频模块(300)。

8.根据权利要求7所述的射频信号的放大方法，其特征在于，所述将所述补偿电压信号的电压与所述第二数字信号的电压进行数据处理的步骤包括：将所述补偿电压信号的电压与所述第二数字信号的电压进行和处理或积处理。

9.根据权利要求6所述的射频信号的放大方法，其特征在于，所述将所述第二数字信号依次进行变频处理和信号调制，获得第三数字信号，并将所述第三数字信号转换为模拟信号，并发送至功率放大器(301)的步骤之后，所述放大方法还包括：

采集所述功率放大器(301)的输出信号，并依据预设校准参数对所述输出信号进行校准，获得校准后的所述输出信号；

依据第二预设模型计算校准后的所述输出信号的增益或反射系数，并根据所述增益或反射系数判断是否输出关断信号，以控制电源(701)断电。

10.根据权利要求9所述的射频信号的放大方法，其特征在于，所述依据第二预设模型计算校准后的所述输出信号的增益或反射系数，并根据所述增益或反射系数判断是否输出关断信号，以控制电源(701)断电的步骤包括：

依据第二预设模型计算校准后的所述输出信号的增益或反射系数；

将所述输出信号的增益或反射系数与预设增益或反射系数进行比较，判断是否输出关断信号；

若所述输出信号的增益或反射系数大于所述预设增益或反射系数，则输出关断信号，以控制电源(701)断电；

若所述输出信号的增益或反射系数小于或等于所述预设增益或反射系数，则返回所述依据第二预设模型计算校准后的所述输出信号的增益或反射系数的步骤。

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