CN1115769C - 使用带阻滤波器的导频信号探测系统 - Google Patents

Abstract

一种导频信号探测系统，使用一个带阻滤波器以阻隔至少一个载波信号的频带，以改进信号探测。例如，在一个前馈失真减小系统中，载波信号与导频信号一起在一个主信号路径上，导频信号在与载波信号的频带相邻的一个频率处被注入主信号路径。载波信号和导频信号在主信号路径上被放大，在主信号路径上产生失真。为了减小来自主信号路径的失真，前馈失真减小系统探测并减小该导频信号。

Description

使用带阻滤波器的导频信号探测系统

本发明涉及放大器并且尤其涉及使用带阻滤波器的一种前馈失真减小系统。

放大器通常在一个信号上加上干扰失真，产生的输出信号包括失真或非线性分量以及该信号分量。该失真包括加到该输入信号上或对该输入信号有不利影响的任何干扰信号。因此有必要发明能够基本消除或显著减小由放大器产生的失真的技术。

前馈校正通常用于现代放大器中，以改进放大器对不同输入模式的线性。前馈校正的实质是处理由放大器产生的失真，例如互调(IMD)分量，使得在最后的叠加点处消除失真。由于输入RF载波模式以及合成的失真位置的不可预见性，一个已知的频率分量，即一个导频信号，伴随放大过程产生的失真一起被注入主信号路径。在前馈放大器中，前馈失真减小电路使导频信号与失真一起最小化。同样地，通过设计该前馈失真减小电路以探测和补偿该导频信号，同时也消除了失真。

导频信号是一个电信号，包括至少一个频率分量，其频谱位于电路的工作频带附近。导频信号的一个更完整的描述见图1，它显示一个射频(RF)放大器的频率响应，包括导频信号的位置。导频信号可以位于工作频带的下限附近(例如导频1)和/或工作频带的上限附近(例如导频2)。导频距中心频率为f₀的工作频带的一个边缘的光谱距离为Δf。导频信号的电特性(例如幅值、相位响应、光谱成分)是已知的。应当注意到尽管导频信号显示为具有某幅值的一个或两个光谱分量，但是该导频信号可以包括具有不同幅值的多个光谱分量。

前馈失真减小电路通过在RF放大器上加导频信号并且基于来自所加导频信号的信息进行调节，从而减小由该RF放大器产生的失真。图2公开了前馈校正电路10及其利用来自该导频信号的信息以减小由RF放大器12产生的失真。一个输入信号，例如包括至少一个载波信号，被加到分路器14。分路器14在主信号路径16和前馈路径18上复制输入信号。分路器14是称为回路#1的前馈回路的一部分。除了分路器14之外，回路#1还包括增益和相位电路20、耦合器22、RF放大器12、延迟电路24和耦合器26、28。主路径16上的信号被加到增益和相位电路20。增益和相位电路20的输出以及导频信号被加到耦合器22。典型地，导频信号的幅值远远小于输入信号的幅值(例如小30dB)，使其不会干涉放大器12的工作。耦合器22的输出被加到放大器12，放大器12的输出包括放大的输入信号、放大的导频信号以及由放大器12产生的失真信号。放大器12的输出的一部分从耦合器26引出，并通过耦合路径30在耦合器28处与前馈路径18上的输入信号的延迟形式相混合，以隔离前馈路径18上的导频信号与失真。前馈路径18上的输入信号经延迟电路24进行足够的延迟，使得这样的信号与通过路径30在耦合器28处出现的信号经历相同的延迟。

增益和相位电路20通过控制路径32由控制信号控制，以调节信号的增益和/或相位，使得通过路径30在耦合器28处出现的信号与耦合器28处延迟的输入信号基本反相(幅值相同但相位相差180°)。在增益和相位电路20的控制路径32上出现的控制信号是使用探测电路33以一种已知的方式从耦合器28的输出处的信号引出的。探测电路33可以包括与一个零电路相连的对数探测器。同样地，输入信号，如载波信号的幅值被探测，并且零电路通过提供控制路径32上的控制信号以试图减小载波信号的幅值。其它的探测电路可以探测信号的众所周知的电信号特性，例如幅值、相位和/或频率。加到耦合器28的输入信号基本相互补偿，在耦合器28的输出处留下导频信号以及由放大器12产生的失真。因此回路#1是一个前馈回路，用于隔离前馈路径18上的导频信号和由放大器12产生的失真。

耦合器28的输出处的带失真的导频信号被馈入增益和相位电路34，增益和相位电路34的输出被馈入放大器36，放大器36的输出被加到耦合器38。放大器12之后主信号路径16上的信号的一部分(载波信号、带失真的导频信号)被馈入延迟电路40，延迟电路40的输出被馈入耦合器38。延迟电路40使得来自放大器12的输出被加到耦合器38的信号与来自放大器36的输出被加到耦合器38的信号经历基本相同的延迟。

因为导频信号的频率、幅值和其它电特性是已知的，所以导频探测电路42可以使用探测电路例如一个对数探测器(或其它众所周知的探测电路)，以通过耦合器44探测导频信号或一部分导频信号的幅值，以及使用一个零电路，通过向相位和增益电路34提供控制信号以减小导频信号的幅值。通常，探测电路42将探测该导频信号并且使用该信息产生控制信号到路径46，以使增益和相位电路34改变前馈路径18上的导频信号，使得主路径16上的导频信号与耦合器38处前馈路径18上的导频信号基本反相(幅值相同但相位相差180°)。相应的导频信号和失真在耦合器38处基本相互补偿，在系统的输出处留下载波信号。因此，包括耦合器26、耦合器28、增益和相位电路34、放大器36、耦合器38和延迟电路40的回路#2是一个前馈回路，试图补偿该导频信号以基本补偿由放大器12产生的失真。

但是，在实际系统中，极少有失真和导频信号的完全补偿。这至少是部分由于补偿后导频信号探测的难度。由于导频的补偿以及导频信号相对于频带内载波信号的幅值，前馈失真减小系统的输出处的导频信号的幅值典型地较小。因此，导频探测系统需要改进导频信号的探测。改进导频信号探测后，可以实现导频信号的改进的减小，由此获得改进的失真减小。

本发明涉及一个导频信号探测系统，使用一个带阻滤波器以阻隔至少一个载波信号的频带，以改进信号探测。例如，在一个前馈失真减小系统中，载波信号与导频信号一起在一个主信号路径上，导频信号在与载波信号的频带相邻的一个频率处被注入主信号路径。载波信号和导频信号在主信号路径上被放大，在主信号路径上产生失真。为了减小来自主信号路径的失真，前馈失真减小系统探测并减小该导频信号。为了改进导频信号的探测，导频信号探测系统提供载波信号以及带有来自主信号路径的失真的导频信号的一个信号表示到导频探测路径。导频探测路径上的一个带阻滤波器阻隔载波信号的频带而允许导频信号的频率通到导频探测电路。没有了载波信号，导频探测电路可以更精确地探测导频探测路径上的导频信号。响应该探测的导频信号，导频探测电路可以提供控制信号，通过改变主信号路径和前馈路径上的信号之间的相对相位和/或增益，以改进导频信号的减小。因此，通过改进导频信号的探测，导频探测系统改进了导频信号的减小并且由此改进了失真的减小。

通过阅读以下详细描述以及参考附图，本发明的其它方面和优点可以更明显。其中：

图1显示一个RF放大器的示例频率响应曲线，显示放大器工作的频率；

图2是用于RF放大器的一个现有技术的前馈失真减小方案的方框图；

图3显示根据本发明的原理使用增益和相位控制的一个前馈失真减小系统的一般方框图；以及

图4显示根据本发明的原理的一个带阻滤波器的频率响应的图形表示。

以下描述了一个前馈失真减小系统中根据本发明的原理的一个导频信号探测系统的说明性实施例。图3显示使用导频信号探测系统62以改进导频信号的探测的一个前馈失真减小系统60的一般方框图。在本实施例中，导频信号探测系统62包括耦合器64，耦合器64提供来自主信号路径16的放大的载波信号和导频信号的一个射频(RF)表示到一个导频信号探测路径66。一个带阻滤波器68阻隔载波信号的频带而允许导频信号通到导频探测电路70。带阻滤波器68通过阻隔载波信号，载波信号与导频信号不干涉，使得导频探测电路70探测导频信号的更宽范围的幅值，改进了导频信号探测。需要使导频位置尽可能接近载波频带，使得导频信号精确地反映放大器对载波频率的响应。但是，这样的话，载波信号的存在阻碍了探测较低幅值的减小的导频信号的能力。通过使用带阻滤波器68，载波信号被阻隔在导频信号探测路径66之外，减小的导频信号可以更精确地被导频探测电路70测量。

导频探测电路70可以包括一个对数探测器72，提供导频信号的幅值的一个直流(DC)信号表示，以及一个零电路74，通过在控制线76上提供增益和/或相位调节到前馈路径18上的一个增益和相位电路78，以试图减小导频信号的幅值。由于带阻滤波器68使得导频探测电路70可以探测导频信号的更多的幅值，导频探测系统62可以提供增益和/或相位控制信号以更精确地补偿耦合器38处的导频信号，因此改进了主信号路径16上的失真的补偿。

在工作中，前馈失真减小系统60接收将被放大的信号S，分路器14提供信号S的模拟表示到主信号路径16和前馈路径18。主信号路径16上的信号S被加到增益和相位电路20。增益和相位电路20的输出被加到耦合器22的主引线。导频信号发生器80产生一个导频信号并且将该导频信号提供给耦合器22的第二引线，耦合器22将该导频信号注入主信号路径。导频信号可以具有一个或多个频谱分量或不同的频谱分量。在本实施例中，导频发生器80产生一个导频信号，其频谱分量与载波频带任一边缘相邻及在载波频带任一边缘上。例如，所产生的导频信号可以具有大约850MHz和/或920MHz的频谱分量，而载波频率在870和900MHz之间。在本实施例中，导频信号将比载波信号低30dB。

主信号路径16上的导频信号和载波信号被加到放大器12，放大器12的输出包括放大的信号S、放大的导频信号P及由放大器12产生的失真D。放大器12的输出S、P及放大器的失真D的一部分通过耦合器26被置于耦合路径30上，并且与前馈路径18上的信号S的延迟形式混合，以隔离前馈路径18上的导频P和失真D。

增益和相位电路20由相位和增益控制器33控制以调节放大器12之前主信号路径16上的载波信号S的增益和相位，使得耦合器28处带D的放大的S、P与路径18上延迟的信号S基本反相(幅值相同但相位相差180°)。同样地，混合信号补偿以隔离前馈路径18上的导频P和失真D。在增益和相位电路20的控制路径32上出现的控制信号可以从耦合路径30上的放大的信号S、P和D的一部分和路径18上的信号S的延迟形式中和/或从耦合器28的输出中引出。在本实施例中，增益控制器33从耦合器82接收一个表示耦合器28的输出的信号，以确定发生在耦合器28处的载波信号S的补偿程度。增益和相位控制器33可以包括一个对数探测器84，提供来自耦合器82的信号的幅值的直流(DC)信号表示，以及一个零电路84，试图通过在控制线32上提供增益和/或相位调节到主信号路径16上的增益和相位电路20来减小信号S的幅值。随着混合信号S的补偿的改进，前馈失真减小改进了前馈路径18上的导频P和失真D的隔离。

前馈路径18上隔离的导频P和失真D被前馈以与主信号路径16上的导频P和失真D补偿。在本实施例中，耦合器82的输出被加到增益和相位调节器78，增益和相位调节器78根据来自导频探测电路70的相位和增益控制信号调节前馈路径18上的导频信号P和失真D。增益和相位调节器78的输出被加到放大器36，放大器36的输出包括放大的导频信号和失真D。放大的导频信号和失真D从放大器36输出被提供到耦合器38。耦合器38使来自前馈路径的信号P和D与主信号路径16上的相应部分相消混合，以在耦合器38的输出处产生带有减小的导频信号P和失真D的放大的信号S。

为了改进导频信号P的减小并且由此改进失真D的减小，放大的信号S和带有失真D的减小的导频信号P的一个表示从系统60的输出中引出并且置于一个使用耦合器64的导频信号探测路径66上。为了改进导频探测路径66上的导频信号的探测，在导频探测路径66上提供了带阻滤波器68。图4显示在导频探测系统62的一个实施例中带阻滤波器68的频率响应的图形表示。如图所示，850MHz和920MHz的导频信号通过带阻滤波器68到达导频探测电路70，而带阻滤波器阻隔频带内载波信号，例如在大约869MHz和894MHz之间。其它频带可以由带阻滤波器68阻隔，例如1.9-2.0千兆赫兹(GHz)或2.1-2.2GHz。由于载波信号不妨碍或干涉导频信号的探测，因此导频探测电路可以探测减小的导频信号的一个更宽范围的幅值。通过使用带阻滤波器68，载波信号被阻隔在导频信号探测路径66之外，并且减小的导频信号可以由导频探测电路70更精确地测量。例如，在图4中，带阻滤波器68以大约60dB阻隔载波信号，改进了探测导频信号的能力。

在本实施例中，导频探测电路70包括对数探测器72，对数探测器72从带阻滤波器68接收导频探测路径66上减小的导频信号。对数探测器72产生路径66上的导频信号的幅值的一个DC信号表示。零电路74接收导频信号的幅值的信号表示，并且试图通过提供增益和/或相位控制信号以调节在耦合器38处混合的信号之间的相对相位和/或增益，从而减小来自对数探测器72的信号的幅值。在本实施例中，导频探测电路70提供增益和/或相位控制信号到前馈路径18上的增益和相位电路78。同样地，导频探测电路70提供增益和/或相位控制信号以调节对前馈路径18上的导频信号P和失真D的增益和/或相位调节，以改进耦合器38处来自主信号路径16的导频信号P与失真D的补偿。通过改进补偿或减小之后的导频信号的探测，导频探测系统62可以改进导频信号的减小，并且由此改进失真的减小。在本实施例中，导频信号在幅值上被减小到小于载波信号大约60dB。

除了上述实施例之外，根据本发明的原理的导频信号探测系统省略和/或增加部件和/或使用所述系统的变型或部分的其它配置也是可能的。此外，导频探测系统的实施例虽然被描述为与一个特殊前馈RF放大器装置一起使用，但是该导频探测系统可以在使用导频信号的其它放大器或电子电路装置中用于改进导频信号探测。此外，导频探测系统虽然被描述为探测一个载波频带的两个或任一边缘上的导频信号，但是导频探测系统可以用于探测单个的变化的或多个导频信号，并且导频信号可以位于相对一个具有多载波的频带或该多个载波的频带之外或之内的一个单载波的频带。导频探测系统被描述为具有一个带阻滤波器，该带阻滤波器阻隔载波信号的频带而允许图4所示的相邻的频率。阻隔载波频率而允许导频信号通过的具有不同响应的其它滤波器也是可能的。此外，导频探测系统虽然被描述为探测导频信号幅值，但是导频信号的其它参数或特性也可以被探测。

本系统被描述为使用耦合器，但是其它装置，例如3dB分路器和其它耦合、信号分路或采样装置可以与其它混合装置例如加法器一样被使用。根据应用，增益和/或相位电路可以位于前馈放大器装置中的不同位置和/或路径。导频探测系统被进一步描述为使用分立部件的不同配置，但是应当理解前馈系统及其部分可以采用特殊集成电路、软件驱动处理电路、固件或分立部件的其它装置实现，一个普通的熟练技术人员借助本公开将理解这一点。这里所述的仅是本发明的原理的应用的示例。熟练的技术人员可以容易地认识到，不用严格地遵循这里所示例和描述的举例应用并且不用偏离本发明的精神和范围，可以对本发明进行这些或各种其它变型、装置和方法。

Claims (14)

1.一种在载有至少一个载波信号的主信号路径上减小导频信号的方法，所述方法其特征在于：

向导频探测路径提供代表所述至少一种载波信号的导频探测信号和在所述主信号路径上的所述导频信号；

自所述导频探测信号中阻隔所述至少一个载波信号的频带而同时通过所述导频信号的频率；以及

探测所述导频探测信号的幅值；以及通过提供至少一个控制信号以改变所述主信号路径上的所述导频信号的幅值从而响应所述导频探测信号的所述幅值。

2.权利要求1的方法，其特征在于：

分路所述至少一个载波信号到所述主信号路径和一个前馈路径；

将所述导频信号注入所述主信号路径；

放大所述主信号路径上的所述至少一个载波信号和所述导频信号，在所述主信号路径上产生失真；

从所述主信号路径引出所述导频信号和带有失真的所述至少一个载波信号的一部分；

将所述导频信号和带失真的所述至少一个载波信号的所述部分与所述前馈路径上的所述至少一个载波信号混合，以在所述前馈路径上产生带所述失真的所述导频信号；以及

使用所述前馈路径上带所述失真的所述导频信号以减小所述主信号路径上带所述失真的所述导频信号。

3.权利要求2的方法，其特征在于使用步骤进一步包括步骤：

放大所述前馈路径上的带失真的所述导频信号；

调整所述前馈路径上的带所述失真的所述导频信号与所述主信号路径上的带所述失真的所述导频信号之间的相对相位和幅值；以及

将带有来自前馈路径的所述失真的所述导频信号与所述主信号路径上带所述失真的所述导频信号混合，以减小所述主信号路径上的带所述失真的所述导频信号。

4.权利要求3的方法，其特征在于，进一步包括步骤：

通过提供至少一个控制信号以改变所述前馈路径上带所述失真的所述导频信号与所述主信号路径上带所述失真的所述导频信号之间的相对相位和/或幅值，响应所述导频探测信号的所述幅值，以减小所述主信号路径上带所述失真的所述导频信号的幅值。

5.权利要求1的方法，其特征在于所述阻隔步骤和探测步骤进一步包括：

自所述导频探测信号中阻隔小于第一频率和大于第二频率的所述频带；以及

探测所述导频探测信号在所述第一频率和所述第二频率的至少一处的所述幅值。

6.一种用于在载有至少一个载波信号的主信号路径上减小导频信号的失真减小系统，所述系统其特征在于：

所述主信号路径上的第一分路装置，把代表所述至少一个载波信号的导频探测信号和在所述主信号路径上的所述导频信号提供到导频探测路径上；

所述导频探测路径上的一个带阻滤波器，接收所述导频探测信号并自所述导频探测信号中阻隔所述至少一个载波信号的频带而同时通过所述导频信号的频率；

一个信号探测器，探测来自所述带阻滤波器的所述导频探测信号的幅值；以及

控制电路，通过提供至少一个控制信号以改变所述主信号路径上的所述导频信号的幅值，从而响应所述导频探测信号的所述幅值。

7.权利要求6的系统，其特征在于：

第二分路装置，被配置用于接收所述至少一个载波信号并且提供所述至少一个载波信号到所述主信号路径和一个前馈路径；

所述主信号路径上的一个混合装置，注入所述主信号路径上的所述导频信号；

所述主信号路径上的一个放大器，放大所述至少一个载波信号及所述导频信号并且产生所述主信号路径上的失真；

所述主信号路径上的第三分路装置，提供来自所述主信号路径的所述至少一个载波信号和所述放大的信号的一部分；

第二混合装置，被配置用于使所述至少一个载波信号和所述导频信号的所述部分与所述前馈路径上的所述失真和所述至少一个载波信号混合，以在所述前馈路径上产生带所述失真的所述导频信号；以及

包括所述前馈路径的一个前馈回路，被配置以便使用所述前馈路径上带所述失真的所述导频信号以减小所述主信号路径上带所述失真的所述导频信号。

8.权利要求7的系统，其特征在于所述前馈回路包括：

所述前馈路径上的第二放大器，放大所述前馈路径上带失真的所述导频信号；

一个增益和相位调节器，调节所述前馈路径上带所述失真的所述导频信号与所述主信号路径上带所述失真的所述导频信号之间的相对相位和幅值；以及

所述主信号路径上的一个第三混合装置，使来自所述前馈路径的带有所述失真的所述导频信号与所述主信号路径上带所述失真的所述导频信号混合，以减小所述主信号路径上带所述失真的所述导频信号。

9.权利要求8的系统，其特征在于所述控制电路响应所述导频探测信号的所述幅值，它通过提供至少一个控制信号到所述增益和相位调节器以改变所述前馈路径上带所述失真的所述导频信号与所述主信号路径上带所述失真的所述导频信号之间的相对相位和/或幅值，以减小所述主信号路径上带所述失真的所述导频信号的幅值。

10.权利要求6的系统，其特征在于所述带阻滤波器通过第一频率和第二频率并且从所述导频探测信号中阻隔小于所述第一频率和大于所述第二频率的所述频带。

11.一种减小导频信号的方法，其特征在于：

在一个主信号路径上注入一个导频信号，该导频信号具有与所述主信号路径上的至少一个载波信号的一个频带相邻的至少一个频率分量；

向导频探测路径提供代表所述至少一个载波信号的导频探测信号和在所述主信号路径上的所述导频信号；

从所述导频探测信号中阻隔所述至少一个载波信号的所述频带，而通过与所述至少一个载波信号的所述频带相邻的所述导频信号的所述至少一个频谱分量；以及

探测所述导频探测路径上与所述至少一个载波信号的所述频带相邻的所述导频信号的所述至少一个频谱分量的特性。

12.权利要求11的方法，其特征在于所述阻隔步骤和探测步骤进一步包括：

从所述导频探测信号中阻隔所述频带，而通过小于所述频带的第一频率以及大于所述频带的第二频率；以及

探测所述导频信号的所述至少一个频谱分量在所述第一频率和所述第二频率的至少一处的特性。

13.一种失真减小系统，用于减小具有与主信号路径上的至少一个载波信号的一个频带相邻的至少一个频谱分量的导频信号，所述系统其特征在于：

所述主信号路径上的第一分路装置，向导频探测路径提供代表所述至少一个载波信号的导频探测信号和在所述主信号路径上的所述导频信号；

所述导频探测路径上的一个带阻滤波器，接收所述导频探测信号并且从所述导频探测信号中阻隔所述至少一个载波信号的所述频带而通过与所述频带相邻的所述导频信号的所述至少一个频谱分量；以及

一个信号探测器，探测与所述至少一个载波信号的所述频带相邻的所述导频信号的所述至少一个频谱分量的特性。

14.权利要求13的系统，其特征在于所述带阻滤波器通过第一频率和第二频率并且从所述导频探测信号中阻隔小于所述第一频率和大于第二频率的所述频带；以及其中所述信号探测器，探测所述导频探测信号在所述第一频率和所述第二频率的至少一处的特性。

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