CN1135713C - 控制前置补偿器失真特性的装置及方法 - Google Patents

Abstract

用于控制无线电通讯发射机的前置补偿器的非线性失真特性的装置和方法，该装置包括：预先产生与输出放大器的非线性失真特性相反的非线性失真的前置补偿器；将前置补偿器的输出信号频率转换为无线电频段并将转换后的信号输出到输出放大器的上变频器；监测输出放大器的输出电平的监控器；预先存贮前置补偿器的非线性失真特性数据的存贮器；按照监控器的输出电平输出和控制存贮器内的非线性失真特性数据的失真控制器；数/模转换器。

Description

控制前置补偿器失真特性的装置及方法

本发明涉及无线电通讯系统的发射机，更准确地说，涉及能控制补偿发射信号失真的前置补偿器失真特性的装置及方法，它运用只读存贮器中的数据补偿发射信号的失真。

无线电发射系统的大功率发射机的非线性特徵引起发射信号的失真，因此，导至发射性能的变坏。为了补偿这种变坏，在发射机的输入端预先产生一种与大功率输出放大器的失真特性相反的非线性失真。前置补偿器产生的非线性失真恰好与其后面的大功率放大器的非线性失真相抵消。无线电发射机的功率放大器的输出电平用配对的接收机的输入电平来调节，因此，具有自动功率控制功能。此时，大功率输出放大器的失真特性是随输出电平的变化而变化，相应地，前置补偿器的失真特性也应随输出电平的变化而变化。

图1是说明普通前置补偿器结构的详细方框图，图2是说明能输出线性无线电电信号的发射机的方框图，该发射机使用图1的前置补偿器。此时，前置补偿器按照它的输出电平改变它的失真特性。此处的失真控制电压Vc改变着前置补偿器1的失真特性。

首先，参照图1对前置补偿器的工作情况简要加以介绍。前置补偿器1接收到调制信号A作为它的输入讯号。接收到的调制信号A被第一级放大器放大，其放大量足以使失真产生器12产生足够的失真。然后，功率分配器4将信号分配给延迟补偿器6及失真产生器12。具有三次失真特性的失真产生器12产生失真信号。接着，失真产生器12的输出信号输入到失真调节器14，并调节失真信号的幅度和相位，以便通过功率耦合器8把已调变幅度和相位的信号与延迟补偿器6中已补偿延迟的信号相结合。此时，与延迟补偿后的信号有关的失真信号相对于输出放大器的待补偿的失真特性有180度的相位差。功率耦合器8的输出信号在第二级放大器10中被放大，其放大量与第一级放大器2一样，经它放大输出的信号就是已作失真处理了的调制信号B。图1给出了两个频谱：一个是调制信号A(功率耦合器8的输入信号)的频谱；另一个是失真了的调制信号B(功率耦合器8的输出信号)的频谱。

图1的前置补偿器所进行的预补偿过程自然在中频频段实现。

参照图2，从图1的前置补偿器1输出的失真信号B，例如中频频段的信号，通过上变频器20，输入到无线电频段的输出放大器22，并与输出放大器22的非线性失真特性相抵消，因此，能够向定向耦合器24输出线性无线电信号D。

此时，失真控制电压Vc加到图2中的前置补偿器1上，从而按照前置补偿器1的输出电平改变所述失真特性。失真控制电压Vc的产生过程如下所示。定向耦合器24将输出放器22的输出信号分配给本地下变频器30。从定向耦合器24输出的无线电信号通过本地下变频器30转换成中频频段信号，并通过带通滤波器32作为内调制信号(以后简称为IMD)输出。带通滤波器32执行带通滤波，并把该内调制信号的功率减至最小值。功率电平检测器34检测作为带通滤波器32的输出信号的IMD信号的功率电平。控制器36随着检出功率的大小向前置补偿器1输出相应的失真控制电压Vc。

同时，如图2所示，本地振荡器28产生本地振荡信号，功率分配器26将本地振荡器28产生的振荡信号分配给上变频器20及本地下变频器30。

然而，图2所示的发射机并不完善，为了按照输出电平的大小产生失真控制电压Vc来改变前置补偿器的失真特性，必须要附加一些电路，如：本地下变频器30，带通滤波器32，功率电平检测器34和控制器36。也不可能按照输出放大器的失真特性灵活地调配前置补偿器的失真特性。

本发明的目的是提供一种能按照发射机输出放大器的失真特性灵活地调配前置补偿器的失真特性的装置和方法。

本发明的另一目的是提供这样的装置和方法，它按照发射机的输出电平大小，将内调制信号分量变成数字数据、存贮这些数字数据、然后控制失真特性、以便产生具有与输出电平的变化一致的失真的失真控制电压。

为达上述目的，本发明提供一种装置，它能控制无线电通信发射机内的前置补偿器的非线性失真特性，该装置包括用来预先产生与输出放大器的非线性失真特性相反的非线性失真特性的前置补偿器，以及用来将前置补偿器的输出信号频率转换到无线电频段、并将转换后的信号输出到输出放大器的上变频器，该装置还包括：用来监测输出放大器输出电平的监控器；用来将前置补偿器的非线性失真特性以数字数据的形式预先保存起来的存贮器；用来按照监控器的输出电平输出和控制存贮器内存贮的非线性失真特性数字数据的失真控制器；以及用来将失真控制器输出的非线性失真特性数据转换成模拟信号、并将转换后的信号供给前置补偿器的模/数转换器。

通过参考以下结合附图的详细描述将更充分地理解本发明，因此，将容易明白对本发明的更全面的评价以及本发明的许多附带的优点，图中相同的标号代表相同的部件，附图中：

图1是描述普通前置补偿器的结构的详细方框图；

图2是描述能输出线性无线电电信号的发射机的结构的方框图，该发射机使用了图1所示的前置补偿器；

图3是描述无线电发射机的结构的方框图，该发射机按照本发明向前置补偿器提供失真控制电压；

图4是描述前置补偿器结构的方框图，它用于测量失真控制电压，该电压用于制作非线性特微数据。

在下面的介绍中，陈述了诸如具体电路的各个部件及频率的具体数据，以便更透彻地理解本发明。然而，很显然，对于本专业的技术人员来说，无须这些具体的细节，也能实施本发明。本发明避免对已知功能及结构的详细介绍，以免模糊本发明的主体。

图3是描述无线电发射机结构的方框图，该发射机按照本发明向前置补偿器提供失真控制电压。图3中的前置补偿器1，上变频器20，输出放大器22及本地振荡器28都与图1中的相同。但是，按照本发明，图3还包括：用于存贮非线性特微数据的电可擦可编程只读存贮器(EEPROM)42；将电可擦可编程只读存贮器42输出的数据转换成模拟信号，并将它作为失真控制电压Vc供给前置补偿器1的数/模转换器40；用于监测输出放大器22的输出电平的监控器44；以及用于为按照监控器44的监控值调整失真而对电可擦可编程只读存贮器42进行控制的失真控制器46。

本发明的最主要点在于用输出功率控制信号设置输出放大器22的给定的输出电平，测量与用于补偿所述设置的输出电平的失真的幅度和相位一致的失真控制电压Vc，以及将测到的电压转换成数字数据。对于输出放大器的全部输出电平测出其每一个失真控制电压，并将它们都转换成数据。如前所述，当所有失真控制电压都转换成数字数据后，这些数字数据被转换成EEPROM数据，从而被写入电可擦可编程只读存贮器42。此时，输出功率控制信号可用作电可擦可编程只读存贮器42的地址。

作为例子，在下面的<表1>里，列出了输出功率电平，失真控制电压，和用作EEPROM42的地址的EEPROM数据。

                              表1

输出电平毫瓦分贝	失真控制电压(Vc)	地址	存贮数据(Hexa)
				A4   A3   A2   A1   A0
		313029282726252423222120191817161514131211			-12-9.45-7.35-5.75-4.60-3.70-3.05-2.55-2.15-1.85-1.60-1.35-1.24-1.11-1.02-0.8600000	1    1    1    1    11    1    1    1    01    1    1    0    11    1    0    0    01    1    0    1    11    1    0    1    0-1   -1   0    0    11    1    0    0    01    0    1    1    11    0    1    1    01    0    1    0    11    0    1    0    01    0    0    1    11    0    0    1    01    0    0    0    11    0    0    0    00    1    1    1    10    1    1    1    00    1    1    0    10    1    1    0    00    1    0    1    1	FFC89C7B614E41362E27221D1816120C0000000000

在上述<表1>中，为了得到EEPROM数据，必须对输出放大器22的各个输出电平测出其相应的失真控制电压。为完成此事，本发明还包括图4所示的系统。

系统建立以后，首先用双音或三音信号作为调制信号(输入信号)加到前置补偿器1上。此时测量者缓慢地调节可变电阻器的阻值以改变失真控制电压Vc的值，并通过频谱分析仪54观察输出放大器22的功率频谱。从频谱分析仪54上看到内调制信号被充分抑制并超过60毫瓦分贝时测量失真控制信号。将测得的失真控制电压变换成二进制逻辑值，并写入电可擦可编程只读存贮器42。

将数据写入电可擦可编程只读存贮器42以后，本发明为完成预补偿所要做的事情将在下面说明。当监控器44监测到输出放大器22的输出电平并且向失真控制器46提供监控电平时，失真控制器46就向电可擦可编程只读存贮器42提供地址信号，该地址信号就作为与该电平相对应的输出功率控制信号。因此，电可擦可编程只读存贮器42按照<表1)所示的地址输出相应的数据到数/模转换器40。数/模转换器40将电可擦写存贮器数据转换成模拟信号。该模拟信号作为与EEPROM42对应的失真控制信号Vc提供给前置补偿器1。

由此可见，本发明利用向前置补偿器提供失真控制电压的存贮器而得到如下的运行效果。首先，可以在没有象先有技术那样的本地下变频器，带通滤波器，功率电平检测器和控制器等附加电路的情况下得到对应于输出电平的失真控制电压。其次，前置补偿器的失真特性能平滑地适配于输出放大器的失真特性。第三，由升频变频器和放大器所产生的失真能够转换成数字数据，从而被充分地补偿。

因此，显然本发明不限于这里所公开的、企图作为实施本发明的最佳方式的具体的实施例，更确切地说，除了象所附的权利要求书所规定的那样以外，本发明并不限于本说明书所述的具体实施例。

Claims (5)

1.一种用于控制无线电通讯发射机中前置补偿器的非线性失真特性的装置，它包括：用来预先产生与输出放大器的非线性失真特性相反的非线性失真特性的前置补偿器；用来将所述前置补偿器的输出频率转换为无线电频率带通信号，并将所述转换后的频率输出到所述输出放大器的上变频器，其特征在于还包括：

用于监测所述输出放大器的输出电平的监控器；

存贮器，用于以数字数据的形式预先存贮所述前置补偿器的非线性失真特性，并且以数字数据的形式存储当在所述输出放大器的输出电平的输出频谱中产生了最大交调失真(IMD)的时候测量失真补偿功率；

用于输出和控制存贮在所述存贮器内的给定的非线性失真特性数字数据的失真控制器，该数字数据与所述的监控器的输出电平相对应；

数/模转换器，它将所述失真控制器输出的非线性失真特性数字数据转换成模拟信号，并将所述转换后的数据施加于所述前置补偿器。

2.如权利要求1中所述的装置，其特征在于：所述存贮器里写入的电可擦可编程只读存贮器数据如下面的<表1>所示的那样与所述输出电平相对应。

                        <表1>

3.一种用于控制无线电通信发射机中前置补偿器的非线性失真特性的方法，其特征在于包括以下步骤：

(a)建立了所述的发射机后，将双音信号作为调制信号输入前置补偿器；

(b)作了(a)步以后，再缓慢地调节用于调节所述前置补偿器非线性失真特性的失真控制电压，并且把所述调节后的值加到所述前置补偿器；

(c)作了(a)步和(b)步以后，再分析该发射机输出放大器的输出电平的功率频谱；

(d)测量在上述步骤(c)中产生非线性失真的最大抑制的时候所述输出放大器的输出功率控制信号；

(e)将与失真控制电压相对应的所述输出功率控制信号转换成数字数据，并将它们写入所述存贮器；

(f)响应与加到所述前置补偿器的调制信号相对应的所述输出放大器的所述输出电平的所述输出控制信号而输出所述存贮器的指定的数字数据；

(g)将步骤(f)中的数字数据转换成模拟失真控制电压，并将该失真控制电压输出到所述前置补偿器。

4.如权利要求3中所述方法，其特征在于：所述步骤(d)的实现方法是在步骤(c)中当非线性失真特性频谱被抑制超过60毫瓦分贝时测量所述输出放大器的所述输出功率控制信号。

5.一种在只读存贮器中存贮用于控制无线电通讯发射机的前置补偿器的非线性失真特性的数字数据的装置，其特征在于包括：

用来产生双音信号的双音发生器，该双音信号的组成于加在所述前置补偿器上的调制信号相同；

用来产生由测量者变更的失真控制信号的值的失真控制信号发生器；

通过输入失真控制信号发生器的失真控制信号及双音发生器的双音信号而完成预补偿功能的前置补偿器；

所述将前置补偿器输出信号频率转换成无线电频段的上变频器；

其失真特性与前置补偿器相反的用于放大上变频器的输出信号并输出所放大了的信号的输出放大器；

频谱分析仪，用来通过功率谱分析所述输出放大器的功率电平，当产生最大的内调制抑制时，测量失真控制电压，将测到的失真控制电压转换成二进制数字，并将该数字写入所述的只读存贮器。

表1     输出电平(毫瓦分贝)     失真控制电压(Vc)       地址A4     A3      A2     A1     A0 存贮数据(Hexa)     31     -12 1      1       1      1      1                  FF     30     -9.45 1      1       1      1      0                  C8     29     -7.35 1      1       1      0      1                  9C     28     -5.75 1      1       0      0      0                  7B     27     -4.60 1      1       0      1      1                  61     26     -3.70 1      1       0      1      0                  4E     25     -3.05 -1     -11     0      0      1                  41     24     -2.55 1      1       0      0      0                  36     23     -2.15 1      0       1      1      1                  2E     22     -1.85 1      0       1      1      0                  27     21     -1.60 1      0       1      0      1                  22     20     -1.35 1      0       1      0      0                  1D     19     -1.24 1      0       0      1      1                  18     28     -1.11 1      0       0      1      0                  16     17     -1.02 1      0       0      0      1                  12     16     -0.86 1      0       0      0      0                  0C     15     0 0      1       1      1      1                  00     14     0 0      1       1      1      0                  00     13     0 0      1       1      0      1                  00     12     0 0      1       1      0      0                  00     11     0 0      1       0      1      1                  00

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