CN200973069Y

CN200973069Y - 前馈功率放大电路及其邻道功率的提取装置

Info

Publication number: CN200973069Y
Application number: CN 200620016203
Authority: CN
Inventors: 张雄飞
Original assignee: Shenzhen Guoren Communication Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Guoren Communication Co Ltd
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2016-11-30

Abstract

本实用新型公开一种前馈功率放大电路的邻道功率的提取装置，其中，前馈功率放大电路包括：信号提取环路，将输入信号进行信号提取，产生一个误差信号；信号对消环路，将信号提取环路产生的误差信号与主信号对消，输出一个放大信号；邻道接收机，通过一耦合器与信号对消环路的输出端耦接，提取功率放大器本身产生的交调分量信号，并将交调分量信号预处理后传给微处理器，微处理器依据交调分量信号产生控制信号提取环路、信号对消环路的控制信号，使信号提取环路、信号对消环路对输入功率放大器的输入信号进行调整而使其输出信号的交调分量减小。本实用新型的前馈控制电路具有电路结构简单、可靠性高、抗干扰能力强的优点。

Description

前馈功率放大电路及其邻道功率的提取装置

技术领域

本实用新型涉及改善功率放大器的非线性技术，尤其是涉及一种前馈功率放大电路、以及前馈功率放大电路中邻道功率的提取装置。

背景技术

随着通信技术的发展，特别是第三代通信系统的开发应用及蓝牙技术的研发涌现，要求射频(Radio Frequency，RF)或微波功率放大器(Power Amplifier，PA，简称功放)有很好的线性特性，而用来表示线性特性的参数往往是三阶交调产物的功率电平。这是由于功率放大器是一种非线性器件，不管其工作在线性区(即弱非线性区)还是在非线性区(即强非线性区)，其都会产生非线性产物，只不过工作在线性区时，非线性产物功率电平较低，一般可以只考虑其三阶交调量即可；而当其工作在或接近1dB增益压缩点时，其非线性产物功率电平就很高，此时，五阶交调量(IMD5)甚至七阶交调量(IMD7)都必须予以考虑。

功率放大器是射频系统的关键部件，也是产生非线性的主要部件，因此改善功率放大器的非线性具有重大意义。尤其是对于应用在基站和手机中的射频功率放大器，在维持可接受的功率附加效率的条件下，采取有效的办法来减小其交调产物的功率电平往往是非常必要的。

目前，改善功率放大器非线性的常用方法有前馈法和反馈法。其中，反馈法是出现较早的一种方法，但由于反馈法采用了闭环反馈的结构，以至使功率放大器的增益下降，因此，反馈法已较少用于改善功率放大器非线性。而目前广泛用于改善功率放大器非线性的采取前馈法。

请参见图1所示，为现有的一种采用前馈法改善功率放大器非线性的前馈控制电路的示意图。

前馈放大器的信号提取环路10包括功分器11、功放12、耦合器13、延时线14、矢量调制器15、合路器16和衰减器17；输入信号经过第一环的信号提取环路10后，在合路器16的输出端产生比较纯净的误差信号；误差信号经过由延时线21、合路器22、矢量调制器23和辅助功放24组成的信号对消环路20后与主信号对消，最后得到一个失真量很小的放大信号。

为了达到对环路的幅度和相位调整的目的，通常引入由功分器31、矢量调制器32、耦合器33和合路器34组成的第三信号对消环路提取由功率放大器本身产生的交调分量。

虽然前馈技术可有效改善功率放大器的线性度，同时可获得较大的带宽，适用于第三代移动通信系统的多载波/宽带工作方式，但是，采用前馈技术的功率放大器的系统的结构庞大、电路结构控制复杂、系统可靠性不高以及成本较高等缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种前馈功率放大电路，以及一种功率放大电路中邻道功率的提取装置。

为解决上述问题，本实用新型公开一种前馈功率放大电路，包括：

微处理器；

信号提取环路，将输入功率放大器的输入信号进行信号提取，产生一个误差信号；

信号对消环路，将信号提取环路产生的误差信号与主信号对消，输出一个放大信号；

邻道接收机，与微处理器连接，并通过一耦合器与信号对消环路的输出端耦接，用于提取功率放大器本身产生的交调分量信号，并将交调分量信号传给微处理器，微处理器依据交调分量信号产生控制信号提取环路、信号对消环路的控制信号，使信号提取环路、信号对消环路对输入功率放大器的输入信号进行调整而使其输出信号的交调分量减小。

较优地，所述邻道接收机具体包括：

带通滤波器，与微处理器连接，过滤主信号的镜像分量；

混频器，连接带通滤波器以及一振荡器，将带通滤波器的输出信号与振荡器产生的本振信号混频，输出一个中频信号；

至少一个放大器以及至少一个声表面滤波器，其中，放大器与声表面滤波器串接，将从混频器输出的中频信号进行放大处理；

真值检波器，接收经过放大器进行放大处理的中频信号，将该信号转化为直流电压并输出至微处理器。

较优地，所述邻道接收机包括两个级连的中频放大器。

较优地，所述振荡器与微处理器连接，根据微处理器的控制产生相应频率的本振信号，使混频器输出的中频信号的中心频率恒定。

较优地，所述前馈功率放大器还包括：

低通滤波器，连接与微处理器与所述邻道接收机中真值检波器之间，过滤真值检波器输出直流电压信号中包含的交流分量。

本实用新型还公开了一种功率放大电路中邻道功率的提取装置，提取放大器信道两侧的功率来衡量功率放大器的交调分量，包括：

带通滤波器，与功率放大器中的微处理器连接，过滤主信号的镜像分量；

真值检波器，接收经过放大器进行放大处理的中频信号，将该信号转化为直流电压信号并输出。

较优地，所述提取装置包括两个级连的中频放大器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、由于器件的离散性、工作环境变化等参数的影响使得这个调整相当复杂，因此，本实用新型的前馈功率放大电路的结构简单，降低了系统调整的复杂性，省掉了调试的麻烦；

2、由于模拟器件在应用过程中，其参数会随时间、温度等变化而发生漂移，而本实用新型的前馈控制电路中，减少第三信号对消环路，提高系统的可靠性；

3、根据实践经验知道，系统中有射频信号相位多次发生变化时，电磁兼容(EMC)设计变得更加困难，而本实用新型接收机去掉了第三信号对消环路中的相位调整器件，提高了系统的抗干扰能力。

附图说明

图1为现有的一种采用前馈法改善功率放大器非线性的前馈放大器的电路示意图；

图2为本实用新型的前馈功率放大电路结构示意图；

图3为本实用新型的功率放大电路中邻道功率的提取装置的电路结构示意图；

图4为本实用新型的一个较佳实施例的电路结构示意图。

具体实施方式

功率放大器的干扰分量的主要部分都集中信道的两侧，也就是邻道范围内，因此，只要准确提取邻道内的信号功率，就能衡量放大器输出的交调分量；并利用提取的交调分量作为前馈控制系统的控制信号依据，通过前馈控制系统对输入功率放大器的输入信号进行处理，就能够使功率放大器输出端输出的放大信号中的交调分量消除，从而改善射频功率放大器非线性。

请参考图2所示，为本实用新型的前馈功率放大电路结构示意图。与图1所示的现有技术相比，本实用新型的前馈控制电路在于，将前馈控制系统中的第三信号对消环路完全去掉，增加了邻道接收机30。具体来说，本实用新型的前馈功率放大电路包括：

微处理器50；

信号提取环路10，包括功分器11、功放(即：功率放大器)12、耦合器13、延时线14、矢量调制器15、合路器16和衰减器17。其中，输入信号从功分器11的输入端输入，将输入信号分为两路，其中一路输入信号作为功放12的输入信号，经过功放12的放大，从耦合器13输出；另一路输入信号通过延时线14以及经过矢量调制器15进行幅度和相位自适应调整后，进入合路器16；合路器16将其与耦合器13输出的信号经过衰减器17输出后，将两者进行信号对消，产生一个误差信号。

信号对消环路20，包括延时线21、合路器22、矢量调制器23和辅助功放24。其中，耦合器13输出的信号经过延时线21，作为合路器22的一路输入信号；而合路器16的输出信号，经过矢量调制器23进行幅度和相位自适应调整，并由辅助功放24进行放大，作为合路器22的另一路输入信号；合路器22将两路输入信号对消，输出一个放大信号；

信号对消环路20输出的信号经过耦合器40耦合，输出至邻道接收机30。

邻道接收机30，与微处理器50连接，用于提取功率放大器本身产生的交调分量信号，并将交调分量信号传给微处理器；

所述微处理器50依据交调分量信号产生控制信号提取环路、信号对消环路10和20的控制信号，使信号提取环路、信号对消环路10和20对输入功率放大器的输入信号进行调整而使其输出信号消除交调分量。

所述邻道接收机30即为提取功率放大器邻道功率的提取装置，请参见图3所示，具体为：

耦合器40输出的主信号首先通过一个带通滤波器31，由带通滤波器31过滤主信号中的镜像分量；然后，主信号在混频器32中与压控振荡器33产生的本振信号混频得到一个中频信号，并由中频放大器34适当放大，该中频信号是一个频带很宽的信号。

同时，为了准确提取邻道功率，避免主信号对邻道信号的干扰，需要设法抑制远大于邻道信号的主信号，因此采用两个中频声表面滤波器35和37级连的方式得到很高的带外抑制能力；为了满足声表面滤波器的工作参数要求，邻道接收机30中用中频放大器36进行增益的调整；声表面滤波器35和37的插入损耗很大，因此在真值检波器39以前也引入了一个中频放大器38进行调整增益。

其中，真值检波器39接收经过放大器38进行放大处理的中频信号，将该信号转化为直流电压并输出至微处理器。

请同时参考图4以及图2所示，为本实用新型的一个较佳的实施例。

首先，从耦合器40的输出3dbm～5dbm信号通过半柔性电缆进入邻道接收机30的输入端口，进入带通滤波器31以抑制镜像频率成分；然后，由压控振荡器33产生的本振信号经过射频放大器45放大驱动后，进入混频器32，混频器32将带通滤波器31的输出信号，以及经过放大器45放大的本振信号进行混频处理，输出包括射频信号以及中心频率为160MHZ的中频信号；用低通滤波器41提取其中的中频信号，并由中频放大34进行适当的放大之后，通过中频声表面滤波器35抑制幅度很强的主信号，得到一个非常微弱的邻道信号；后级中频放大器36继续放大调整邻道信号电平至合适状态。

为了进一步抑制主信号对邻道信号的干扰，用第二级中频声表面滤波器37进行二次滤波，用中频放大器42补偿中频声表面滤波器37的插入损耗并调整到合适的电平。

为满足真值检波器39的应用需求，在中频放大器42和真值检波器39之间，串接一个单端转双端的变压器42；真值检波器39将中频信号转换成了相应的直流电压，但其中夹杂了频率丰富的交流分量，因此需要用低通滤波器43滤除交流分量，在A/D转换器44的输入端得到一个稳定的直流信号，采样处理，并将采样数据发至微控制器50。

根据不同的电压样本，由微控制器50动态调整2个矢量调制器15和23的控制参数。微控制器根据接收机30输入端口的信号中心频率，改变压控振荡器33的控制参数，使混频器32输出的中频信号中心频率保持在160MHZ。

综上，本实用新型与现有技术相比：

在传统前馈功放电路结构中，第三信号对消环路信号的提取方法是在输入、输出端分别提取幅度基本相等的两个信号，通过调节矢量调制器32使两个信号的相位相反，在合路器34中达到对消的目的，最后得到功率放大器产生的交调分量。

而本实用新型采用邻道接收机30的方式则彻底去掉了第三信号对消环路，利用邻道接收机30来提取功率放大器产生的交调分量，因此，本实用新型具有如下有益效果：

Claims

1、一种前馈功率放大电路，通过前馈控制电路改善功率放大器的非线性，包括：

微处理器；

其特征在于，还包括：

2、根据权利要求1所述的前馈功率放大电路，其特征在于，所述邻道接收机具体包括：

带通滤波器，与微处理器连接，过滤主信号的镜像分量；

真值检波器，接收经过放大器进行放大处理的中频信号，将该信号转化为直流电压信号并输出至微处理器。

3、根据权利要求2所述的前馈功率放大电路，其特征在于，所述邻道接收机包括两个级连的中频放大器。

4、根据权利要求2所述的前馈功率放大电路，其特征在于，所述振荡器与微处理器连接，根据微处理器的控制产生相应频率的本振信号，使混频器输出的中频信号的中心频率恒定。

5、根据权利要求2或3或4所述的前馈功率放大电路，其特征在于，所述前馈功率放大器还包括：

6、一种功率放大电路中邻道功率的提取装置，提取放大器信道两侧的功率来衡量功率放大器的交调分量，其特征在于，包括：

真值检波器，接收经过放大器进行放大处理的中频信号，将该信号转化为直流电压并输出。

7、根据权利要求6所述的功率放大电路中邻道功率的提取装置，其特征在于，所述提取装置包括两个级连的中频放大器。

8、根据权利要求6所述的功率放大电路中邻道功率的提取装置，其特征在于，所述振荡器与微处理器连接，根据微处理器的控制产生相应频率的本振信号，使混频器输出的中频信号的中心频率恒定。