CN1430425A - 前馈式线性功率放大器的自适应跟踪抵消控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种前馈式线性功率放大器的自适应跟踪抵消控制方法，它至少包括将导频信号插入一前馈式线性功率放大器的自适应跟踪抵消控制装置的抵消环路，无信号时，实时检测导频抵消效果，自适应跟踪过程参照导频进行；当有信号时，实时检测信号的抵消效果，自适应跟踪过程参照实际信号进行。在主环和误差环分别进行自适应模拟闭环检测和跟踪控制。本发明能够克服现有固定导频参照技术以及实际信号参照技术各自的缺点，根据工作状态自动切换固定导频参照方式与实际信号参照方式，具有自适应检测和控制能力，跟踪速度快，最终可使工作信号与互调产物抵消的效果最佳，并且它处理方式及控制结构简单，检测精度高，处理速度快，可靠性高。

Description

前馈式线性功率放大器的自适应跟踪抵消控制方法及装置

技术领域

本发明涉及一种采用前馈技术实现线性功率放大器信号抵消跟踪控制的方法及装置，尤其是一种参照导频跟踪和实际工作信号自适应控制技术的前馈式线性功率放大器自适应跟踪抵消控制方法及装置。属于移动通信技术领域。

背景技术

由于大量采用数字调制技术，现代移动通信系统对位于发信机末端的功率放大器线性度要求集聚增加。一般来说，为保证功率放大器的线性特性，完全采用高功率放大器功率回退实现的线性功率放大器(通称高功放一HPA)，由于功放管完全工作在线性段(即纯A类)，不但直流转换效率很低(一般不会超过5％)，而且工作信号动态范围很小(因为一般要从功放管的1dB压缩点回退至少20dB，即最大输出功率的1％使用)。因此，现在广泛使用各种线性化手段(譬如前馈技术、预失真技术等)实现线性功率放大器，特别是结合目前在移动通信领域大量使用的LDMOS(横向扩展金属氧化半导体)大功率放大器，使功放管工作在AB类状态，不仅能够提高系统直流转换效率(可达7％-15％)，增加信号工作动态范围，而且由于系统功耗降低，设备可靠性提高，应用领域拓展。

前馈技术是二十世纪七十年代发展起来的一种功率放大器线性化手段，因为采用此技术不仅实现性能指标高(工作频带宽、线性化效果好)，而且技术成熟，实现难度较小，设计风险较低，所以在各种领域得到广泛应用。

前馈线性功率放大器主要采用两个信号抵消环路——主环和误差环实现功率放大器的线性化目的。主环使用输入取样信号反相抵消消除功率放大器输出取样信号中的载频成分，提取功率放大器非线性互调失真信息，得到误差信号；误差环则将误差信号放大调整至与功率放大器输出中互调信号相等的电平，并在系统输出端与功率放大器输出信号反相抵消，消除功率放大器输出信号中的互调分量，得到纯净的大功率射频信号。

信号抵消的原理就是两个幅度相等、相位相差180度的信号的模拟相加，而抵消效果直接由两路信号的幅度和相位(偏离180度)误差决定。在线性功率放大器的主环和误差环信号抵消过程中，由于主功率放大器和误差放大器的增益和时延特性会随系统的供电电压、环境温度、输出功率、工作频率等因数发生变化，参加抵消的信号无法以固定的幅度和相位姿态保证最佳的抵消效果，因此需要两个具有自适应能力的电路机制分别跟踪放大器增益和延时变化并控制主环和误差环的幅度和相位响应，以保证载频和互调信号的最佳抵消。

目前用于前馈线性化方案的自适应控制技术主要有两类：

一是完全参照实际工作信号的自适应控制技术。系统检测实际工作载频信号抵消效果，控制调整主环中的幅度和相位调节部件，以保证工作载频信号的最佳抵消；检测互调抵消效果，调整误差环中的幅度和相位调节部件，以保证互调信号的最佳抵消。这种方案可以在国家专利98107377.8中检索到，其的优点是理论跟踪效果最佳(因为系统跟踪是完全参照实际工作信号进行的)。但是由于现代移动通信系统，特别是CDMA移动通信系统，实际工作射频信号变化范围很广(尤其对于多载频工作环境)，另外，由于系统中采用很多新技术(譬如可变速率和话音激活等)，使这种变化的范围和速度进一步增大。因此，对实际工作信号的跟踪，要求检测和控制系统以及幅度和相位调整部件响应速度及精度非常高。所以此项技术实现的难度和复杂程度很高，研制开发风险很大；

二是参照导频信号的自适应控制技术。在信号抵消环路中引入导频信号，实时检测导频抵消效果，控制幅度和相位调整部件，以跟随信号放大电路变化的幅频特性。这种技术虽然具有无法完全仿真实际工作信号(即实际信号抵消总无法达到理想效果)的缺陷，但是由于技术成熟，实现难度小，采用一些补偿手段后，可达到近似理想的效果，目前被广泛采用。

而导频参照也有两种方式：

一是扫频方式。从抵消环路输入端引入一个幅度固定、频率在系统工作频带内扫描变化的导频信号，在输出端同步检测抵消剩余导频信号并相应调整环路中的幅度和相位调节部件控制电压，以保证导频信号始终最佳的抵消效果。这种方法可见于美国专利US5130663“Feed forward amplifier network withfrequency swept pilot tone”。由于跟踪控制在整个工作频带内动态扫描进行并取均值，所以自适应操作最大程度近似了信号放大电路的实际工作状态，可达到非常好的效果。但是由于扫频源实现的难度较大，而且扫频速度如何与跟踪控制速度最佳配合也是一大难题，控制实现算法比较复杂。这对控制硬件成本、降低开发和生产难度都是非常不利的；

二是定频方式。将一个固定幅度、频率的导频信号引入抵肖环路，并实时检测导频信号抵消效果，控制环路幅度、相位调整部件，使导频抵消最佳。这种方法虽然仿真实际信号工作结果较差，但由于实现简单、生产成本低的优点，目前仍被广泛使用。

发明内容

本发明的主要目的是针对现有技术之不足而提供一种前馈式线性功率放大器的自适应跟踪抵消控制方法及装置，它能够克服现有固定导频参照技术以及实际信号参照技术各自的缺点，基于固定导频参照技术并结合实际信号参照技术，实现前馈式线性功率放大器互调抵消控制。

本发明的又一目的在于提供一种前馈式线性功率放大器的自适应跟踪抵消控制方法及装置，它能够根据工作状态自动切换固定导频参照方式与实际信号参照方式，具有自适应检测和控制能力，跟踪速度快，最终可使工作信号与互调产物抵消的效果最佳。

本发明的另一目的在于提供一种前馈式线性功率放大器的自适应跟踪抵消控制方法及装置，它处理方式及控制结构简单，检测精度高，处理速度快，可靠性高。

本发明的再一目的在于提供一种前馈式线性功率放大器的自适应跟踪抵消控制方法及装置，它通用性较强，容易实现，成本较低。

为此本发明提供如下技术方案实现上述目的：

本发明的主要思想在于：将主导频和误差导频分别插入前馈式线性功率放大器自适应跟踪抵消控制装置抵消的主环路和误差环路。无信号时，主环路和误差环路分别实时检测主导频和误差导频的导频信号抵消效果，自适应跟踪过程参照导频进行；当有信号时，主环路实时检测实际信号的抵消效果；误差环路实时检测误差导频信号抵消效果，自适应跟踪过程参照实际信号进行。

具体地，包括以下几个步骤：

第一步，构造矢量调制器；

第二步，构造导频发生及引入电路；

第三步，构造正交鉴相电路；

第四步，建立自适应抵消的闭环检测和跟踪控制电路；

第五步，调谐自适应抵消跟踪效果。

所述的步骤一构造矢量调制器进一步包括如下过程：

首先，构造两个性能完全相同的双相位调制器；两个PIN二极管通过正交负载合成，形成一个双相位调制器，它具有衰减量可在一定范围内连续变化、相移量却只有相差180°的两种阶跃状态的性能；

其次，建立矢量调制器并引入信号抵消环路；两个双相位调制器正交矢量合成一个矢量调制器，它具有衰减量可在一定范围内变化、相移量能够0ˉ360°连续可调，而且衰减量与相移量的调整是连锁而不是独立进行的，然后以这种矢量调制器分别作为两个信号抵消环路中的幅度和相位调整部件，插入参加两路抵消信号的一个传输通道中，实现主环和误差环的幅度和相位外部控制调整功能。

所述的步骤二构造导频发生及引入电路进一步包括如下过程：

首先，建立两个导频(主导频和误差导频)发生电路；压控振荡器(VCO)产生的单点射频信号通过电调衰减器的幅度调整后输出一路导频信号，两个完全独立的导频信号分别作为主导频和误差导频；

其次，构造导频引入电路；在两个环路输入通道中插入定向耦合器，即可将主导频和误差导频分别耦合引入主环和误差环中。

所述的步骤三构造正交鉴相电路进一步可概括为：依据正交鉴相原理，建立一组级连的正交极化、射频混频、中频鉴相、低通滤波、偏置放大电路，检测两路输入射频信号的幅度和相位误差，生成两个正交的直流电压。

所述的步骤四建立自适应抵消的闭环检测和跟踪控制电路进一步包括如下过程：

首先，构造检测射频信号的取样电路；在信号抵消点前后通道中插入定向耦合器，取样参加抵消的一路输入信号和抵消输出信号；

其次，检测取样信号的幅度和相位误差；两个取样信号分别进入正交鉴相器的两个输入端，检测抵消前后信号的幅度和相位差；

然后，生成矢量调制器控制电压；正交鉴相器输出的、相互正交的两路电流电压分别馈入矢量调制器对应控制脚，形成主环和误差环自适应抵消的模拟闭环检测和跟踪控制电路。

所述的步骤五调谐自适应抵消跟踪效果进一步包括如下过程：

首先，调节正交鉴相器输出控制电压，使矢量调制器工作于幅度、相位响应与控制电压特性正交平衡的象限，达到信号抵消的闭环自适应跟踪控制效果；

然后，调整导频输出频率、幅度，使工作载频信号及互调产物抵消的效果最佳。

本发明提供的线性功率放大器装置包括五个电路模块：输入模块(32)、主功放模块(33)、载波抵消模块(34)、互调抵消模块(35)、自适应跟踪控制模块(36)。

所述的输入模块(32)进一步包括：耦合器1(321)、功分器1(322)；

所述的主功放模块(33)进一步包括：耦合器2(331)、主功放(332)；

所述的载波抵消模块(34)进一步包括：耦合器3(341)、延时线2(343)、耦合器6(344)、矢量调制器1(346)、功分器2(347)；

所述的互调抵消模块(35)进一步包括：延时线1(351)、耦合器4(352)、耦合器5(353)、矢量调制器2(354)、误差放大器(355)、耦合器7(356)；

所述的自适应跟踪控制模块(36)包括自适应跟踪控制器(361)；

所述的输入模块(32)负责馈入系统输入信号(31)，并将主导频(323)引入系统输入通道，然后将系统输入信号(含有主导频)等分成两路信号——抵消主信号(324)和驱动主信号(325)，分别送给载波抵消模块(34)和主功放模块(33)；主功放模块(33)负责将误差导频信号(334)引入驱动主信号(325)中，并进行功率放大，馈送主功放输出信号(333)给载波抵肖模块(34)；载波抵消模块则将主功放输出信号(333)取样后，与经过延时线2(343)延时和矢量调制器1(346)幅度、相位调制的抵消主信号(324)抵消消除掉其中的载波成分(包括主导频)，得到误差信号(348)送入互调抵消模块(35)，另外还取样矢量调制前的部分抵消主信号(324)给自适应跟踪控制模块(36)；互调抵消模块(35)负责将载波抵消模块(34)直通的主功放输出信号(342)延时后送至耦合器4(352)，与经过幅度、相位调制和线性放大的误差信号在此完成互调分量的抵消，并将抵消结果取样送给自适应跟踪控制器(361)，直通作为系统输出信号(37)输出，另外该模块还将放大后的误差信号取样作为误差取样信号(366)送给自适应跟踪检测器(361)；自适应跟踪检测器(361)负责产生主导频(323)和误差导频(334)，并将取样抵消主信号(345)与误差取样信号(366)进行正交鉴相得到相互正交的控制电压362、363给矢量调制器1(346)，将误差取样信号(366)与互调抵消结果取样信号(367)进行正交鉴相得到相互正交的控制电压364、365给矢量调制器2(354)，闭环控制它们的幅度、相位调制特性。

根据上述技术方案分析可知，本发明基于固定导频参照跟踪技术，并结合正交鉴相和矢量调制手段，实现信号前馈抵消自适应跟踪控制的方法和基于此方法实现的一种线性功率放大器装置，具有如下明显的优点：

一、成本低廉，技术难度小。本发明基于固定导频参照方式，而且由于采用相关检测手段，对导频频率和幅度稳定性要求极低，最普通的VCO输出即可满足系统要求。另外，本发明采用的正交鉴相加矢量调制闭环自适应控制方法，构成简单，技术成熟，不需要任何特殊或专用的电路或器件，非常容易实现。

二、性能优良，跟踪精度高。本发明选取导频频点位于线性功放工作频带外，不会占用系统频率资源，造成本系统的固定频率干扰。同时，由于线性功率放大器一般位于基站发信机与天线双工器之间，合理设置导频幅度和频率，在保证跟踪控制精度的基础上，依靠滤波器的带外抑制能力，随工作信号一体输出的导频功率信号不会造成带外干扰。另外，本发明采用准实际信号参照方案实现信号跟踪，由于导频信号幅度比实际工作信号小很多(一般小20ˉ30dB)，所以当线性功率放大器无工作载频信号输入时，自适应跟踪控制过程参照导频进行，而一旦有工作载频信号输入，自适应跟踪系统将以导频跟踪结果为基础立即跳至实际信号参照方式，以实际信号的幅度和相位信息为依据，实时跟踪系统状态变化，调整环路参数。因此，系统跟踪结果不仅速度快，而且跟踪效果好。当然这种技术是在不增加系统成本和电路复杂程度的基础上实现的。

三、技术通用性很好。本发明的关键技术之一就是正交鉴相和矢量调制技术。一般的抵消输出导频检测方法为窄带滤波加检波取样，即利用窄带滤波器从抵消输出信号中滤出抵消剩余导频信号，然后用检波取样电路获取剩余的导频信息。本发明采用正交相关鉴相加低通滤波直接从抵消输出信号中提取参加抵消的两路信号的幅度和相位误差信息，不仅电路简单而且检测精度高；一般的幅度和相位控制方式是将幅度调整和相位调整作为两个独立部件分别控制，控制过程不仅复杂而且速度慢、实现电路烦琐。本发明采用一种幅度和相位连锁调整的矢量调制器一起实现幅度和相位调整，不仅电路简单而且控制灵敏。这两种技术结合使用，可直接实现模拟方式的抵消检测和控制，不需要任何数字处理过程，信号处理方式简单、速度快、可靠性高、成本低廉，而且不使用任何专用器件，适用于任何调制方式通信系统的射频功率放大器线性化机制。

附图说明

图1是本发明的方法流程图；

图2是现有前馈式线性功率放大器装置结构图；

图3是本发明前馈式线性功率放大器装置结构图；

图4是本发明图3中自适应跟踪检测控制器的原理结构图；

图5是本发明图3中矢量调制器的原理结构图；

图6是本发明图5中双相位调制器的特性曲线图；

图7是本发明图3中矢量调制器的特性曲线图；

图8是本发明图4中正交鉴相器的原理结构图；

图9、10是本发明检测控制系统的衰减量与控制电压特性曲线图；

图11、12是本发明检测控制系统的相移量与控制电压特性曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

图1是本发明的方法流程图，具体反映了本发明提供的前馈线性功率放大器自适应抵消跟踪控制方法的实现步骤，进一步可以描述如下：

第一步，构造矢量调制器；矢量调制器是一种衰减量和相移量可以受外部控制电路连锁变化的幅度和相位调整部件，衰减量可以在一定范围内连续变化，相移量能够实现在0ˉ360度连续调整，不仅结构简单，而且控制灵敏度高，非常适用于同时需要幅度和相位调整的控制机制(譬如动态信号抵消环路)，因此本发明选择该电路作为信号抵消自适应控制的具体实现部件；

第二步，构造导频发生及引入电路；由于本发明采用相关鉴相技术进行信号检测，而且导频仅作为辅助参考跟踪信号(无工作载频信号时，环路跟踪参考导频信号，有工作载频信号则立即跳转至实际信号跟踪方式)，因此对导频信号的幅度和相位稳定性要求非常低，普通的VCO输出即可满足；

第三步，构造正交鉴相电路；本发明采用的幅度和相位调整部件——矢量调制器需要一组相互正交的控制电压来控制其性能变化，正交鉴相电路输出正好具有此特性，因此一般都是将这两种电路配对使用的，而且正交鉴相电路具有鉴相灵敏度高、抑制镜像噪声的优点，所以，本发明采用正交鉴相电路检测参加抵消信号的幅度和相位误差；

第四步，建立自适应抵消的闭环检测和跟踪控制电路；本发明使用抵消剩余信号与抵消前信号(其中一路)进行正交鉴相，并配以辅助电路将鉴相结果转换成为矢量调制器控制电压，控制矢量调制器的衰减和相移量，从而达到闭环自适应的跟踪效果；

第五步，调谐自适应抵消跟踪效果；本发明的关键就是要找到检测与控制闭合环路的幅度和相位平衡点，并且使两个平衡点和而为一，因此设计电路中具备足够的调谐环节。

图2是现有前馈式线性功率放大器装置结构图。输入射频信号通过功分器(1)等分后，一路给主功率放大器(2)放大输出，一路经延时线2(6)延时并通过电调衰减器1(7)和电调移相器1(8)进行幅度和相位调整后送入和路器(9)与取样耦合器(3)取样的主功放输出信号抵消消除掉主功放输出取样信号中输入射频信号成分，只留下由于主功率放大器(2)非线性产生的互调失真作为误差信号输出；误差信号通过电调衰减器2(10)和电调移相器2(11)的幅度和相位调整及误差放大器(12)线性放大后，由定向耦合器(5)进入主通道，与经过延时线1(4)延时的取样耦合器(3)直通主功放输出信号抵消消除主功放输出信号中的互调产物，得到满足系统要求的高线性大功率信号输出。

前面已经提到，所谓信号抵消就是两路幅度相等、相位相差180°信号的模拟相加，电调衰减器1(7)和电调移相器1(8)就是为了外部控制补偿在和路器(9)处参加抵消的两路信号的幅度和相位误差(利用电调衰减器7的电控幅度调整功能和电调移相器8的电控相位调整功能)，同样电调衰减器2(10)和电调移相器2(11)被用来补偿在定向耦合器(5)处参加抵消的两路信号幅度和相位误差。由于系统工作载频信号是在一定频率范围、幅度动态内以变化姿态出现的，而主功率放大器(2)和误差放大器(12)  的幅度相位响应随工作频率和幅度非线性变化(即存在AM-AM(调幅-调幅)和AM-PM(调幅-调相)调制特性)，同时主功率放大器(2)和误差放大器(12)的幅度和相位特性还会受工作电压、环境温度以及器件老化等因数影响发生变化，所以电调衰减器1(7)和电调移相器1(8)及电调衰减器2(10)和电调移相器2(11)的控制电压不能为固定电平，而应实时变化，以适应主功率放大器(2)、误差放大器(12)的幅度和相位特性变化时仍保持最佳信号抵消效果的根本需要。

通过上面分析，可以得出结论：前馈式线性功率放大器要实现在一定工作频带、信号动态范围内最佳的线性化指标，最关键的技术在于实时跟踪信号放大电路幅度和相位变化特性的自适应控制手段。因此需要在图1方案基础上再加入具有自适应跟踪能力的检测和控制电路。

图3是本发明前馈式线性功率放大器装置结构图。输入射频信号(31)首先进入输入模块(32)，在输入模块(32)中，通过耦合器1(312)将来自自适应跟踪检测控制模块(36)的主导频(323)引入输入通道，并由功分器1(322)等分为抵消主信号(324)和驱动主信号(325)分别进入载波抵消模块(34)和主功放模块(33)；在主功放模块(33)中，由耦合器2(331)引入的来自自适应跟踪检测控制模块(36)的误差导频(334)与驱动主信号(325)一起进入主功放(332)进行功率放大，得到大功率的、包含工作载频信号和主功放非线性互调失真信号的主功放输出信号(333)给载波抵消模块(34)；在载波抵消模块(34)中，耦合器3(341)的直通信号(342)输出给互调抵消模块(35)，取样信号下传给功分器2(347)，与经过延时线2(343)延时、耦合器6(344)直通、矢量调制器1(346)幅度和相位调整的抵消主信号(324)进行信号抵消，消除掉主功放输出取样信号中的载频成分，得到主功放非线性失真产物的代表——误差信号(348)给互调抵消模块(35)，同时耦合器6的取样延时抵消主信号(345)给自适应跟踪检测控制模块(36)；误差信号(345)进入互调抵消模块后，通过矢量调制器2调制、误差放大器(355)线性放大和耦合器7(356)直通，由耦合器4(352)耦合进入主通道，与载波抵消模块(34)直通的主功放输出信号(342)经过延时线1(351)延时到来的大功率信号抵消消除掉非线性失真产物，得到线性化的大功率射频信号，并经过耦合器5(353)取样，取样信号(367)给自适应跟踪控制器(361)，直通信号作为系统输出信号(37)输出；自适应跟踪控制模块(36)只包含一个自适应跟踪控制器(361)，它产生主环和误差环需要的主导频(323)和误差导频(334)，并检测主环和误差环信号抵消效果，控制环路中的矢量调制器，达到自适应抵消的跟踪控制目标，它的原理构成见图4及说明。

图4是图3所示装置结构中的自适应跟踪控制器的原理构成。它包括主环检测控制模块(41)和误差环检测控制模块(42)两部分电路，其中每一部分均包括一个正交鉴相器(主环的411、误差环的412)和一个导频产生电路(主环的压控振荡器1(413)加电调衰减器3(412)、误差环的压控振荡器2(423)加电调衰减器4(422))。这部分电路的工作机理是：主环检测控制模块(41)通过正交鉴相器1(411)检测取样抵消主信号(345)和误差放大输出取样信号(366)幅度、相位差，实时监测载波信号抵消效果(有工作载频信号时监测信号，无信号时监测主导频)，产生矢量调制器1(346)的控制电压362、363并送入对应控制脚，从而，达到闭环控制主环信号抵消的自适应效果；误差环检测控制模块(42)通过正交鉴相器2(421)检测误差放大输出取样信号(366)和互调抵消输出取样信号的幅度、相位差，实时监测互调抵消效果(有信号时监测互调产物，无信号时监测误差导频)，产生矢量调制器2(354)的控制电压364、365并送入相应控制脚，从而，达到闭环控制误差环互调抵消的自适应效果。

图5是图3所示装置中矢量调制器的原理构成。矢量调制器是由两个双相位调制器正交合成得到的一种衰减量连续可调、相移量0-360°可变的幅度相位连锁调谐部件，它包括3dB电桥(52)、和路器(55)、双相位调制器1(53)和双相位调制器2(54)。双相位调制器是将两个具有正向直流电压控制下阻抗由开路态向短路态发生纯阻性变化特性的PIN二极管正交负载合成的一种衰减量连续可调、相位只有完全相反的两种状态(定义为0°态和180°态)电调衰减器，其控制特性如图6所示。相应地，两个双相位调制器正交合成得到图7所示的矢量调制器特性。

图6是双相位调制器的特性曲线图。随着控制电压的增加，其衰减量由小到大再由大到小变化，相位特性却只有从一种固定状态(0°态)到另一种完全相反的固定状态(180°态)的跳变。

图7是本发明采用矢量调制器的特性曲线图。两个正交(相位相差90°)的信号衰减矢量模拟相加，达到一种衰减量A在一定范围内可调、相移量θ在0ˉ360°之间连续变化的矢量调制效果。

图8是图4所示自适应跟踪检测控制器中采用的正交鉴相器的原理构成图。由于在比较高的射频频率范围难以直接实现鉴相运算，需要先将其降至较低的频率，再完成鉴相操作，本发明所采用的鉴相电路正是基于这一原理实现的，当然本发明还结合正交合成技术，实现了一个正交鉴相电路。它包括三个电路模块：正交混频模块(81)、鉴相模块(82)和本振模块(83)。在正交混频模块中，一路参加鉴相的信号(345或366)经过3dB电桥(811)被分成两路幅度相等、相位相差90°的信号，分别与经过混频器3(815)混入中频本振(818)偏移频率并由功分器(814)同相等分的另一路参加鉴相信号(366或367)混频，得到两个相互正交的中频信号813、817；在鉴相模块中，813和817分别经过中频放大器1(821)和中频放大器2(826)放大，输入鉴相器1(822)和鉴相器2(827)，同时与中频本振(818)鉴相，鉴相输出分别由低通滤波器1(823)和低通滤波器2(828)滤除非直流成分，再与一可调直流电压(825)相加后通过电位器824和829的中心抽头输出直流控制电压362、363或364、365；另外，本振模块由中频振荡器(831)和低通滤波器3(832)组成，为正交混频和鉴相过程提供中间载体信号——中频本振(818)，即在正交混频时，给一路参加混频信号加入中频偏移，使混频结果中频信号携带出两路参加混频信号的幅度和相位误差信息，并在后续的鉴相过程中与同样的中频本振(818)信号鉴相得到代表参加混频信号的幅度和相位误差信息的直流电压。

图9和图10是本发明提出的自适应跟踪控制过程最终应达到的两种幅度控制平衡状态。控制电压与矢量调制器幅度响应(即衰减量)特性正好相反时，控制将达到平衡，当然这种平衡会有两种状态，如图9和10，而实际只能选择一种，这正是本发明中调谐工作所要完成的任务之一。

图11和图12是本发明提出的自适应跟踪控制过程最终应达到的两种相位控制平衡状态。控制电压与矢量调制器相位响应(即相移量)特性正好相反时，控制将达到平衡，当然这种平衡会有两种状态，如图11和12，而实际只能选择一种，这正是本发明中调谐工作所要完成的另一个任务。

从图5可以看出矢量调制器在每个象限(共有I、II、III和IV四个象限)的控制特性是各不相同的。假设因为主功放(332)或误差放大器(355)的幅度性能(及增益)变化导致矢量衰减器1(346)或矢量衰减器2(354)的衰减量不合适，相应会导致抵消输出变化，即366或367的模值变化(但相角不变)，必然可以找到一个矢量调制器衰减量变化特性与控制电压变化特性正好相反(如图8和图9所示)的象限。图中的B和B’即为闭环锁定的平衡点。同样，假设因为主功放(332)或误差放大器(355)的相移特性变化，导致矢量衰减器1(346)或矢量衰减器2(354)相移量不合适，相应会导致抵消输出变化，即366或367的模值和相角变化，必然可以找到一个矢量调制器相移量变化特性与控制电压变化特性正好相反(如图10和图11所示)的象限。图中的P和P’即为闭环锁定的平衡点。实际工作中，主功放(332)或误差放大器(355)幅度和相位特性可能随时发生变化，如何找到并使B或B’与P或P’位于同一象限并和而为一就是本发明提供方法得以实现的关键所在。本发明电路设计中已考虑了充分调试手段，按如下调试可以调试实现此关键技术：

第一步，调节825点电压找到主环和误差环的幅度平衡点B或B’；

第二步，调节414和424点电压找到主环和误差环的相位平衡点P或P’；

第三步，调节825点与414和424点电压，使幅度和相位平衡点位于同一象限；

第四步，调节824和829，使幅度平衡点和相位平衡点重合。

另外，因为本发明所采用导频信号频率位于系统工作频带之外，抵消不能为导频最佳点，因此系统调试时应在系统工作频带中心点加工作信号，并使输出功率最大，然后调节824和829，同时观测系统输出，以实际信号和互调抵消最佳为目标。

以上实施例仅用以说明本发明而非限制，尽管参照以上较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改、变形或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (20)

1、一种前馈式线性功率放大器的自适应跟踪抵消控制方法，其特征在于：它至少包括：将导频信号插入一前馈式线性功率放大器的自适应跟踪抵消控制装置抵消环路，无信号时，实时检测导频抵消效果，自适应跟踪过程参照导频进行；当有信号时，实时检测信号的抵消效果，自适应跟踪过程参照实际信号进行。

2、如权利要求1所述的前馈式线性功率放大器的自适应跟踪抵消控制方法，其特征在于：插入的导频信号分为主导频和误差导频，主导频信号插入系统的输入口，误差导频是插入主功放输入端。

3、如权利要求2所述的前馈式线性功率放大器的自适应跟踪抵消控制方法，其特征在于：导频信号为将单点射频信号经过幅度调整后耦合引入系统射频通道。

4、如权利要求1或2或3所述的前馈式线性功率放大器的自适应跟踪抵消控制方法，其特征在于：实时检测导频抵消效果包括在主环实时检测主导频抵消效果，在误差环实时检测误差导频抵消效果。

5、如权利要求1所述的前馈式线性功率放大器的自适应跟踪抵消控制方法，其特征在于：实时检测信号的抵消效果为在主环实时检测实际信号抵消效果，在误差环实时检测误差导频抵消效果。

6、如权利要求1所述的前馈式线性功率放大器的自适应跟踪抵消控制方法，其特征在于：对主环和误差环分别进行自适应模拟闭环检测和跟踪控制。

7、如权利要求6所述的前馈式线性功率放大器的自适应跟踪抵消控制方法，其特征在于：自适应模拟闭环检测为将参加抵消的一路输入信号和抵消输出信号取样给一自适应控制装置。

8、如权利要求5或6所述的前馈式线性功率放大器的自适应跟踪抵消控制方法，其特征在于：自适应模拟闭环跟踪控制为调节导频输出，使工作信号和互调产物抵消效果最佳。

9、如权利要求8所述的前馈式线性功率放大器的自适应跟踪抵消控制方法，其特征在于：调节导频输出为分别调节主导频和误差导频。

10、如权利要求7所述的前馈式线性功率放大器的自适应跟踪抵消控制方法，其特征在于：自适应模拟闭环检测包括采用正交鉴相技术产生两个正交的支流电压分别给主环和误差环的幅度相位调整器，直接从抵消输出信号中提取参加抵消的两路信号的幅度和相位误差信息。

11、如权利要求10所述的前馈式线性功率放大器的自适应跟踪抵消控制方法，其特征在于：正交鉴相进一步包括低通滤波以及对直流偏置及幅度的调整。

12、如权利要求6所述的前馈式线性功率放大器的自适应跟踪抵消控制方法，其特征在于：自适应模拟闭环跟踪控制采用矢量调制方法实现幅度和相位的连锁调整，进行抵消控制。

13、如权利要求10或11或12所述的前馈式线性功率放大器的自适应跟踪抵消控制方法，其特征在于：矢量调制的输入信号为正交鉴相的输出信号，直接在模拟方式实现抵消检测和控制。

14、一种前馈式线性功率放大器的自适应跟踪抵消控制装置，它至少包括一含第一功分器的输入模块，由第一延时线、第一幅度相位调整模块的主功放模块、构成主环，以及由第二延时线、第二幅度相位调整模块的构成的误差环，主环和误差环中间为第一耦合模块、第二功分器构成的载波抵消模块，第二耦合器构成的信号输出端，其特征在于：所述的主环和误差环信号的取样输出信号接自适应跟踪检测控制器，自适应跟踪检测控制器输出导频信号给输入模块、主功放模块的输入端，自适应跟踪检测控制器用于检测导频和信号的抵消效果。

15、如权利要求14所述的前馈式线性功率放大器的自适应跟踪抵消控制装置，其特征在于：所述的自适应跟踪检测控制器输出控制信号给第一及第二幅度相位调整模块，用以控制信号的抵消效果。

16、如权利要求14所述的前馈式线性功率放大器的自适应跟踪抵消控制装置，其特征在于：所述的自适应跟踪检测控制器包括主环检测控制模块以及误差环检测控制模块，分别由第一、第二正交鉴相器以及电调衰减器、压控振荡器构成，用于产生主导频信号和误差导频信号，检测抵消效果。

17、如权利要求16所述的前馈式线性功率放大器的自适应跟踪抵消控制装置，其特征在于：所述的正交鉴相器包括正交混频模块、本振模块以及输入接正交混频模块输出的鉴相模块。

18、如权利要求17所述的前馈式线性功率放大器的自适应跟踪抵消控制装置，其特征在于：所述的正交混频模块由依序连接3dB电桥、两个中间混频器、功分器以及输出混频器组成；其中，中间混频器输出接鉴相模块的输入，3dB电桥输出接主环和误差环的取样信号，输出混频器的输入接输出端取样信号。

19、如权利要求17所述的前馈式线性功率放大器的自适应跟踪抵消控制装置，其特征在于：所述的鉴相模块由依序连接作为输入的两路中频放大器、鉴相器以及作为输出的低通滤波器构成，输出接第一或第二幅度相位调整模块。

20、如权利要求14或15或16所述的前馈式线性功率放大器的自适应跟踪抵消控制装置，其特征在于：所述的第一或第二幅度相位调整模块包括依序连接的3dB电桥、两个双相位调制器以及和路器，其双相位调制器为衰减量连续可调、相位完全相反，并且相位在0-360可变的幅度相位连锁调节。

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