CN209676201U - 一种自适应射频功放预失真系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种自适应射频功放预失真系统，包括校正电路、混频电路、第一滤波电路、功率放大电路、耦合和衰减电路、以及第二滤波电路，校正电路的第一输入端与中频信号电连接，第二输入端与第二滤波电路的输出端电连接，输出端与混频电路的第一输入端电连接，混频电路的第一输出端与第一滤波电路的输入端电连接，第二输出端与第二滤波电路的输入端电连接，第二输入端与耦合和衰减电路的输出端电连接，第一滤波电路的输出端与功率放大电路的输入端电连接，功率放大电路的输出端与耦合和衰减电路的输入端电连接。本系统能够解决现有无线通信系统中，信号经过功率放大器产生失真分量，从而影响无线通信系统的ACLR指标的技术问题。
Description
技术领域
本实用新型属于功率放大器技术领域，更具体地，涉及一种自适应射频功放预失真系统。
背景技术
在现有的无线通信系统中，功率放大器是被普遍使用的电子设备。任何信号经过功率放大器时，都会产生失真分量，从而影响无线通信系统的相邻频道泄漏(AdjacentChannel Leakage Ratio，简称ACLR)指标，对其他设备造成干扰，同时影响接收机的误码率。
实用新型内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种自适应射频功放预失真系统，其目的在于，解决现有无线通信系统中，信号经过功率放大器产生失真分量，从而影响无线通信系统的ACLR指标、对其他设备造成干扰、同时影响接收机的误码率的技术问题。
为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种自适应射频功放预失真系统，包括校正电路、混频电路、第一滤波电路、功率放大电路、耦合和衰减电路、以及第二滤波电路，校正电路的第一输入端与中频信号电连接，第二输入端与第二滤波电路的输出端电连接，输出端与混频电路的第一输入端电连接，混频电路的第一输出端与第一滤波电路的输入端电连接，第二输出端与第二滤波电路的输入端电连接，第二输入端与耦合和衰减电路的输出端电连接，第一滤波电路的输出端与功率放大电路的输入端电连接，功率放大电路的输出端与耦合和衰减电路的输入端电连接。
优选地，校正电路包括射频功率放大器线性化电路、第一π型衰减器、以及第二π型衰减器，射频功率放大器线性化电路的第一射频输入端与中频信号电连接，射频输出端与第一π型衰减器电连接，第二射频输入端与第二π型衰减器电连接。
优选地，混频电路包括第一混频器、第一功率放大器、功率分配器、晶体振荡器、第二功率放大器、以及第二混频器，第一混频器和第一功率放大器的一端电连接，第一功率放大器的另一端连接到功率分配器的一个输出端，功率分配器的输入端与晶体振荡器电连接，功率分配器的另一个输出端连接到第二功率放大器的一端，第二功率放大器的另一端与第二混频器电连接。
优选地，第一滤波电路包括顺序串联连接的第一带通滤波器、第二带通滤波器、以及第一低通滤波器；
优选地，功率放大电路包括顺序串联连接的第三π型衰减器、功率放大器驱动器、以及第三功率放大器。
优选地，耦合和衰减电路包括彼此串联连接的耦合器和第四π型衰减器，其中耦合器的工作频率是输入其信号的频率的3至5倍，同时方向性大于15dB。
优选地，第二滤波电路包括顺序串联连接的第二低通滤波器、第三低通滤波器、以及第四功率放大器。
优选地，中频输入的工作频率范围是698-3800MHz。
总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)由于本实用新型处理后的信号的幅度与信号经过功率放大电路后产生的非线性产物的幅度相同，相位相反，因此能够很好的抵消功率放大电路输出的信号的非线性特性(即ACLR指标)，从而使整个预失真系统更容易满足3GPP协议中关于ACLR的要求；
(2)本实用新型提出的射频预失真技术适用于工作频率在4.8-4.9GHz的5G通信系统；
(3)本实用新型提出的射频预失真技术概念同样适用于工作频率在698-3800MHz范围之外的其他线性化通信系统。
附图说明
图1是本实用新型自适应射频功放预失真系统的模块框图；
图2是本实用新型自适应射频功放预失真系统的具体电路图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
1-校正电路；2-混频电路；3-第一滤波电路；4-功率放大电路；5-耦合和衰减电路；6-第二滤波电路；11-射频功率放大器线性化电路；12-第一π型衰减器；13-第二π型衰减器；21-第一混频器；22-第一功率放大器；23-功率分配器；24-晶体振荡器；25-第二功率放大器；26-第二混频器；31-第一带通滤波器；32-第二带通滤波器；33-第一低通滤波器；41-第三π型衰减器；42-功率放大器驱动器；43-第三功率放大器；51-耦合器；52-第四π型衰减器；61-第二低通滤波器；62-第三低通滤波器；63-第四功率放大器。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，本实用新型的自适应射频功放预失真系统包括校正电路1、混频电路2、第一滤波电路3、功率放大电路4、耦合和衰减电路5、以及第二滤波电路6。
校正电路1的第一输入端与中频(Intermediate frequency，简称IF)信号电连接，第二输入端与第二滤波电路6的输出端电连接，输出端与混频电路2的第一输入端电连接。在本实用新型中，中频输入的频率范围是698-3800MHz。
混频电路2的第一输出端与第一滤波电路3的输入端电连接，第二输出端与第二滤波电路6的输入端电连接，第二输入端与耦合和衰减电路5的输出端电连接。
第一滤波电路3的输出端与功率放大电路4的输入端电连接。
功率放大电路4的输出端与耦合和衰减电路5的输入端电连接。
如图2所示，本实用新型中的校正电路1包括射频功率放大器线性化电路11(其型号是Maxim Integrated公司生产的RFPAL系列的SC1905芯片，也可采用RFPAL系列的SC1894，SC2200等芯片)、第一π型衰减器12、以及第二π型衰减器13，其中射频功率放大器线性化电路11的第一射频输入端与中频信号电连接，射频输出端与第一π型衰减器12电连接，第二射频输入端与第二π型衰减器13电连接。
混频电路2包括第一混频器21、第一功率放大器22、功率分配器23、晶体振荡器24、第二功率放大器25、以及第二混频器26。
第一混频器21和第一功率放大器22的一端电连接，第一功率放大器22的另一端连接到功率分配器23的一个输出端，功率分配器23的输入端与晶体振荡器24电连接，功率分配器23的另一个输出端连接到第二功率放大器25的一端，第二功率放大器25的另一端与第二混频器26电连接。
第一混频器21和第二混频器26相同，型号均为微型电路(Mini-circuits)公司生产的ZX05-762H-S+，其工作频段均为2.3至7.6GHz，要求具有较高的线性指标，不能引入额外的非线性产物，因此其三阶交调截取点(Output Third-order Intercept Point，简称IIP3)大于23dBm，且要求其具有较宽的通过带宽，不能影响校正信号的输出，通过带宽至少大于3-5倍的信号载波带宽。
第一功率放大器22和第二功率放大器25相同，型号均为微型电路公司生产的ZX60-24+，工作频段为5到20GHz。
功率分配器23的型号为微型电路公司生产的ZX10-2-183-S+，其工作频段为1500至18000MHz。
晶体振荡器24的工作频段为7.04至8.04GHz。
第一滤波电路3包括顺序串联连接的第一带通滤波器31、第二带通滤波器32、以及第一低通滤波器33。第一带通滤波器31和第二带通滤波器32的型号均为微型电路公司生产的VBFZ-5500+，其工作频段在4.9至6.2GHZ，第一低通滤波器33的型号为微型电路公司生产的VLF-5500+。
功率放大电路4包括顺序串联连接的第三π型衰减器41、功率放大器驱动器42、以及第三功率放大器43。
功率放大器驱动器42的型号为微型电路公司生产的ZVE-8G+，其工作频段为2至8GHz。第三功率放大器43的型号为Skyworks Solutions Inc公司生产的SKY66288，其工作频段为2至8GHz。
耦合和衰减电路5包括彼此串联连接的耦合器51和第四π型衰减器52，其中耦合器51的工作频率必须是输入其信号的频率范围的3-5倍，同时方向性必须大于15dB，以保证信号和非线性产物能够无损通过。
在本实用新型中，所有π型衰减器均相同，其工作频率范围均满足为698-3800MHz。
第二滤波电路6包括顺序串联连接的第二低通滤波器61、第三低通滤波器62、以及第四功率放大器63。
第二低通滤波器61的型号为微型电路公司生产的VLF-2250，其工作频率为2.25GHz。
第三低通滤波器62的型号为微型电路公司生产的SLP-2400+，其工作频率为2.4GHz。
第四功率放大器63和第三功率放大器43完全相同。
本实用新型的工作原理如下：
载波在经过功率放大电路4放大之后，产生了非线性产物，随后载波和非线性产物通过耦合和衰减电路5采样，得到采样后的载波和非线性产物的信号功率较小，频率和整个预失真系统的输出频率相同，之后，经过第二滤波电路6混频之后，获得的载波和非线性产物频率落入校正电路1的目标范围，随后，由于校正电路1的IF输入是线性的，仅含有载波，而通过第二滤波电路6混频处理后输入到校正电路1的载波和非线性产物是非线性的，因此经过校正电路1的处理后，产生和该非线性产物幅度相同、相位相反的信号，该信号通过混频电路2混频到预失真系统的目标频率，随后经过第一滤波电路3滤除混频的杂波分量后，输入到功率放大电路4。此时，输入到功率放大电路4的信号的幅度，与载波经过功率放大电路后产生的非线性产物的幅度相同，相位相反，因此能够很好的抵消功率放大电路输出的信号的非线性特性(即ACLR指标)，从而使整个预失真系统更容易满足3GPP协议中关于ACLR的要求。
一般地，功率放大器的效率越高，非线性产物越严重。因此，本电路能够改善输出的非线性指标，能够使功率放大器提高效率，节能减排，降低成本。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种自适应射频功放预失真系统，包括校正电路、混频电路、第一滤波电路、功率放大电路、耦合和衰减电路、以及第二滤波电路，其特征在于，
校正电路的第一输入端与中频信号电连接，第二输入端与第二滤波电路的输出端电连接，输出端与混频电路的第一输入端电连接；
混频电路的第一输出端与第一滤波电路的输入端电连接，第二输出端与第二滤波电路的输入端电连接，第二输入端与耦合和衰减电路的输出端电连接；
第一滤波电路的输出端与功率放大电路的输入端电连接；
功率放大电路的输出端与耦合和衰减电路的输入端电连接。
2.根据权利要求1所述的自适应射频功放预失真系统，其特征在于，
校正电路包括射频功率放大器线性化电路、第一π型衰减器、以及第二π型衰减器；
射频功率放大器线性化电路的第一射频输入端与中频信号电连接，射频输出端与第一π型衰减器电连接，第二射频输入端与第二π型衰减器电连接。
3.根据权利要求1所述的自适应射频功放预失真系统，其特征在于，
混频电路包括第一混频器、第一功率放大器、功率分配器、晶体振荡器、第二功率放大器、以及第二混频器；
第一混频器和第一功率放大器的一端电连接，第一功率放大器的另一端连接到功率分配器的一个输出端；
功率分配器的输入端与晶体振荡器电连接，功率分配器的另一个输出端连接到第二功率放大器的一端，第二功率放大器的另一端与第二混频器电连接。
4.根据权利要求1所述的自适应射频功放预失真系统，其特征在于，第一滤波电路包括顺序串联连接的第一带通滤波器、第二带通滤波器、以及第一低通滤波器。
5.根据权利要求1所述的自适应射频功放预失真系统，其特征在于，功率放大电路包括顺序串联连接的第三π型衰减器、功率放大器驱动器、以及第三功率放大器。
6.根据权利要求1所述的自适应射频功放预失真系统，其特征在于，耦合和衰减电路包括彼此串联连接的耦合器和第四π型衰减器，其中耦合器的工作频率是输入其信号的频率的3至5倍，同时方向性大于15dB。
7.根据权利要求1所述的自适应射频功放预失真系统，其特征在于，第二滤波电路包括顺序串联连接的第二低通滤波器、第三低通滤波器、以及第四功率放大器。
8.根据权利要求1所述的自适应射频功放预失真系统，其特征在于，中频输入的工作频率范围是698-3800MHz。
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| CN115118562A (zh) * | 2021-12-10 | 2022-09-27 | 西北大学 | 双目标优化自适应射频预失真系统及方法 |
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