CN209881741U - 一种采用自适应模拟预失真技术的通信装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了通信装置领域的一种采用自适应模拟预失真技术的通信装置，包括一射频功放模块以及一自适应模拟预失真模块；所述射频功放模块包括一数控衰减器、一增益放大器、一第一LDMOS功放管、一第二LDMOS功放管、一第三LDMOS功放管、一分路定向电桥、一合路定向耦合器、一隔离器以及一MCU；所述自适应模拟预失真模块包括一第一定向耦合器、一第二定向耦合器、一信号延时电路、一射频输入信号匹配电路、一预失真补偿电路、一预失真输出匹配电路以及一功放反馈信号匹配电路。本实用新型的优点在于：提升了射频功放模块的输出功率。

Description

一种采用自适应模拟预失真技术的通信装置

技术领域

本实用新型涉及通信装置领域，特别指一种采用自适应模拟预失真技术的通信装置。

背景技术

随着通信技术的发展，对通信装置有了更高的要求。其中的GSM专网通信系统就需要提供功率更大、效率更高以及覆盖更广的通信装置。通信装置的射频功放模块作为最接近天线的重要器件，是GSM专网通信系统中起关键作用的组件，其线性度和效率非常重要，决定了系统信号覆盖范围的大小以及通信质量的好坏。

依据3GPP标准要求，GSM专网通信系统带内互调应达到-36dBm，而行业内的GSM专网通信系统的最大输出功率只能达到33dBm。按照目前的实际需求，满足大范围、高质量覆盖的GSM专网通信系统而言，33dBm的输出功率偏低，采用传统的技术不能满足GSM专网通信系统的大功率输出覆盖的要求。

为了满足3GPP标准下能够输出更大功率，本发明提供一种采用自适应模拟预失真技术的通信装置，采用自适应模拟预失真技术，利用调制信号的包络产生两个非线性函数,依据射频功放反馈的非线性信号，插入与之相反的幅值和相位从而抵消射频功放的非线性失真，进而实现输出更大的功率。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种采用自适应模拟预失真技术的通信装置，实现提升射频功放模块的输出功率。

本实用新型是这样实现的：一种采用自适应模拟预失真技术的通信装置，包括一射频功放模块以及一自适应模拟预失真模块；所述射频功放模块包括一数控衰减器、一增益放大器、一第一LDMOS功放管、一第二LDMOS功放管、一第三LDMOS功放管、一分路定向电桥、一合路定向耦合器、一隔离器以及一MCU；所述自适应模拟预失真模块包括一第一定向耦合器、一第二定向耦合器、一信号延时电路、一射频输入信号匹配电路、一预失真补偿电路、一预失真输出匹配电路以及一功放反馈信号匹配电路；

所述增益放大器的输入端与数控衰减器的输出端连接，输出端与所述第一定向耦合器的输入端连接；所述信号延时电路的输入端与第一定向耦合器的输出端连接，输出端与所述第二定向耦合器的输入端连接；所述射频输入信号匹配电路的输入端与第一定向耦合器的输出端连接，输出端与所述预失真补偿电路的输入端连接；所述预失真补偿电路的输入端与功放反馈信号匹配电路的输出端连接，输出端与所述预失真输出匹配电路的输入端连接；所述第二定向耦合器的输入端与预失真输出匹配电路的输出端连接，输出端与所述第一LDMOS功放管的输入端连接；所述分路定向电桥的输入端与第一LDMOS功放管的输出端连接，输出端与所述第二LDMOS功放管以及第三LDMOS功放管的输入端连接；所述合路定向耦合器的输入端与第二LDMOS功放管以及第三LDMOS功放管的输出端连接，输出端与所述功放反馈信号匹配电路以及隔离器的输入端连接；所述MCU分别与数控衰减器、增益放大器、第一LDMOS功放管、第二LDMOS功放管以及第三LDMOS功放管连接。

进一步地，所述数控衰减器包括一电容C6、一电容C7、一电容C8、一电容C13、一电容C16、一电容C17、一电阻R6、一电阻R12、一电阻R13、一电阻R18、一电阻R19、一电阻R20、一电阻R21、一电阻R22、一电阻R25、一电阻R26、一电阻R29、一三极管V3以及一衰减器芯片U3；

所述衰减器芯片U3的引脚0、1、11、12、15、16、17、18、19以及20均接地；所述电容C7的一端与衰减器芯片U3的引脚2连接，另一端与所述电阻R6以及电阻R13连接，所述电容C6与电阻R6以及电阻R12连接，所述电阻R12以及电阻R13均接地；所述电阻R18的一端与衰减器芯片U3的引脚3连接，另一端接地；所述电阻R25的一端与衰减器芯片U3的引脚3连接，另一端与所述MCU连接；所述电阻R21的一端与衰减器芯片U3的引脚4连接，另一端与所述MCU连接；所述电阻R22的一端与衰减器芯片U3的引脚4连接，另一端接地；所述三极管V3的集电极与衰减器芯片U3的引脚5连接，发射极接地，集电极与所述电阻R26连接；所述电阻R26分别与电阻R29以及MCU连接，所述电阻R29接地；所述衰减器芯片U3的引脚6、7、8、9、10、13均分别与电阻R19、电阻R20、电容C13、电容C16以及电容C17连接，所述电阻R19、电容C13、电容C16以及电容C17均接地；所述电容C8的一端与衰减器芯片U3的引脚14连接，另一端与所述增益放大器连接。

进一步地，所述衰减器芯片U3的型号为PE4306。

进一步地，所述功放反馈信号匹配电路包括一电容C170、一电容C178、一电容C179、一电容C180、一电容C181、一电感L21、一电感L22、一电感L25、一电感L26以及一功放芯片Z9；

所述功放芯片Z9的引脚1分别与电容C178以及合路定向耦合器连接，所述电容C178接地；所述电容C170的一端与功放芯片Z9的引脚2连接，另一端接地；所述功放芯片Z9的引脚3分别与电感L22以及电容C181连接；所述功放芯片Z9的引脚4分别与电感L26以及电容C181连接；所述功放芯片Z9的引脚5接地；所述电容C180的一端与电感L21以及电感L22连接，另一端与所述电感L25以及电感L26连接；所述电容179的一端与电感L21以及预失真补偿电路连接，另一端与所述电感L25以及预失真补偿电路连接。

进一步地，所述功放芯片Z9的型号为BD0810J50150A00。

进一步地，所述MCU的型号为ATMEGA32。

进一步地，所述第一LDMOS功放管的型号为BLP9G0722-20G；所述第二LDMOS功放管以及第三LDMOS功放管的型号为BLF7G10L-250。

进一步地，所述射频输入信号匹配电路、预失真输出匹配电路以及功放反馈信号匹配电路的型号均为BD0810J50150A00。

进一步地，所述所述预失真补偿电路的型号为SC1894；所述信号延时电路的型号为DL246。

本实用新型的优点在于：

1、通过所述射频功放模块以及自适应模拟预失真模块连接组成一个闭环系统；所述自适应模拟预失真模块作为射频功放模块的预失真处理器，预失真处理经射频功放模块初步调整后的射频信号，并把预失真后的信号耦合输出至所述射频功放模块，对所述射频功放模块的非线性进行精确校准和补偿，进而输出高线性、互调指标好的射频信号，并且提升输出功率，提升信号的覆盖范围。

2、通过所述第一LDMOS功放管、第二LDMOS功放管以及第三LDMOS功放管的功率回退实现较高的互调要求，且线性度高；三阶互调达到-60dBc，五阶互调达到-75dBc，七阶及七阶以上的互调值为-75dBc，再配合自适应模拟预失真模块，可实现在GSM900M频段范围内的任意频点均满足3GPP标准的互调指标-36dBm。

3、通过所述增益放大器、第一LDMOS功放管、第二LDMOS功放管以及第三LDMOS功放管的三级功率放大，极大的提高了所述射频功放模块的输出功率。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型一种采用自适应模拟预失真技术的通信装置的电路原理框图。

图2是本实用新型数控衰减器的电路图。

图3是本实用新型功放反馈信号匹配电路的电路图。

图4是本实用新型第一LDMOS功放管的电路图。

具体实施方式

请参照图1至图4所示，本实用新型一种采用自适应模拟预失真技术的通信装置的较佳实施例，包括一射频功放模块以及一自适应模拟预失真模块；所述射频功放模块包括一数控衰减器、一增益放大器、一第一LDMOS功放管、一第二LDMOS功放管、一第三LDMOS功放管、一分路定向电桥、一合路定向耦合器、一隔离器以及一MCU(微控制单元)；所述自适应模拟预失真模块包括一第一定向耦合器、一第二定向耦合器、一信号延时电路、一射频输入信号匹配电路、一预失真补偿电路、一预失真输出匹配电路以及一功放反馈信号匹配电路；所述MCU可连接一些控制电路，例如DATT控制、RS485通信、ALC控制、温度补偿控制、功率检测、温度检测和射频开关控制，此部分作为中央处理器提供控制、监测与通信功能；

所述增益放大器的输入端与数控衰减器的输出端连接，输出端与所述第一定向耦合器的输入端连接；所述信号延时电路的输入端与第一定向耦合器的输出端连接，输出端与所述第二定向耦合器的输入端连接；所述射频输入信号匹配电路的输入端与第一定向耦合器的输出端连接，输出端与所述预失真补偿电路的输入端连接；所述预失真补偿电路的输入端与功放反馈信号匹配电路的输出端连接，输出端与所述预失真输出匹配电路的输入端连接；所述第二定向耦合器的输入端与预失真输出匹配电路的输出端连接，输出端与所述第一LDMOS功放管的输入端连接；所述分路定向电桥的输入端与第一LDMOS功放管的输出端连接，输出端与所述第二LDMOS功放管以及第三LDMOS功放管的输入端连接；所述合路定向耦合器的输入端与第二LDMOS功放管以及第三LDMOS功放管的输出端连接，输出端与所述功放反馈信号匹配电路以及隔离器的输入端连接；所述MCU分别与数控衰减器、增益放大器、第一LDMOS功放管、第二LDMOS功放管以及第三LDMOS功放管连接。通过所述射频功放模块以及自适应模拟预失真模块连接组成一个闭环系统；所述自适应模拟预失真模块作为射频功放模块的预失真处理器，预失真处理经射频功放模块初步调整后的射频信号，并把预失真后的信号耦合输出至所述射频功放模块，对所述射频功放模块的非线性进行精确校准和补偿，进而输出高线性、互调指标好的射频信号，并且提升输出功率，提升信号的覆盖范围。

通过所述第一LDMOS功放管、第二LDMOS功放管以及第三LDMOS功放管的功率回退实现较高的互调要求，且线性度高；三阶互调达到-60dBc，五阶互调达到-75dBc，七阶及七阶以上的互调值为-75dBc，再配合自适应模拟预失真模块，可实现在GSM900M频段范围内的任意频点均满足3GPP标准的互调指标-36dBm。

通过所述增益放大器、第一LDMOS功放管、第二LDMOS功放管以及第三LDMOS功放管的三级功率放大，极大的提高了所述射频功放模块的输出功率。

所述数控衰减器包括一电容C6、一电容C7、一电容C8、一电容C13、一电容C16、一电容C17、一电阻R6、一电阻R12、一电阻R13、一电阻R18、一电阻R19、一电阻R20、一电阻R21、一电阻R22、一电阻R25、一电阻R26、一电阻R29、一三极管V3以及一衰减器芯片U3；

所述衰减器芯片U3的引脚0、1、11、12、15、16、17、18、19以及20均接地；所述电容C7的一端与衰减器芯片U3的引脚2连接，另一端与所述电阻R6以及电阻R13连接，所述电容C6与电阻R6以及电阻R12连接，所述电阻R12以及电阻R13均接地；所述电阻R18的一端与衰减器芯片U3的引脚3连接，另一端接地；所述电阻R25的一端与衰减器芯片U3的引脚3连接，另一端与所述MCU连接；所述电阻R21的一端与衰减器芯片U3的引脚4连接，另一端与所述MCU连接；所述电阻R22的一端与衰减器芯片U3的引脚4连接，另一端接地；所述三极管V3的集电极与衰减器芯片U3的引脚5连接，发射极接地，集电极与所述电阻R26连接；所述电阻R26分别与电阻R29以及MCU连接，所述电阻R29接地；所述衰减器芯片U3的引脚6、7、8、9、10、13均分别与电阻R19、电阻R20、电容C13、电容C16以及电容C17连接，所述电阻R19、电容C13、电容C16以及电容C17均接地；所述电容C8的一端与衰减器芯片U3的引脚14连接，另一端与所述增益放大器连接。

所述衰减器芯片U3的型号为PE4306。

所述数控衰减器用于射频链路对输入信号的增益进行预衰减，通过SPI接口与所述MCU连接，其可控增益范围为0～30db。输入的射频信号经过匹配电容C6后，与π型衰减阻值电路(电阻R12、电阻R6以及电阻R13)相连，信号会固定衰减；固定衰减后的信号经匹配电容C7进入PE4306。PE4306工作电压为5V，其外围电路匹配对应的电阻R19、电阻R20、电容C13、电容C16以及电容C17；其控制采用SPI控制，通过DATA、CLK、LE-PA三线与所述MCU连接。

所述功放反馈信号匹配电路包括一电容C170、一电容C178、一电容C179、一电容C180、一电容C181、一电感L21、一电感L22、一电感L25、一电感L26以及一功放芯片Z9；

所述功放芯片Z9的引脚1分别与电容C178以及合路定向耦合器连接，所述电容C178接地；所述电容C170的一端与功放芯片Z9的引脚2连接，另一端接地；所述功放芯片Z9的引脚3分别与电感L22以及电容C181连接；所述功放芯片Z9的引脚4分别与电感L26以及电容C181连接；所述功放芯片Z9的引脚5接地；所述电容C180的一端与电感L21以及电感L22连接，另一端与所述电感L25以及电感L26连接；所述电容179的一端与电感L21以及预失真补偿电路连接，另一端与所述电感L25以及预失真补偿电路连接。

所述功放芯片Z9的型号为BD0810J50150A00。

所述功放反馈信号匹配电路作为自适应模拟预失真模块反馈信号处理电路，将所述合路定向耦合器耦合输出的一路射频反馈信号转换为一对差分信号，经过差分网络传输给所述预失真补偿电路。差分网络匹配对应的电容C179、电容C180、电容C181、电感L21、电感L22、电感L25以及电感L26。

所述MCU的型号为ATMEGA32。

所述第一LDMOS功放管的型号为BLP9G0722-20G；所述第二LDMOS功放管以及第三LDMOS功放管的型号为BLF7G10L-250。

所述第一LDMOS功放管作为第二LDMOS功放管以及第三LDMOS功放管的前级增益放大电路，可通过所述MCU调节栅压，以保证所述第二LDMOS功放管以及第三LDMOS功放管的输入信号的增益。所述第二LDMOS功放管以及第三LDMOS功放管是整个通信装置中最重要的器件，用于兼顾一定的线性指标要求下输出功率，同时带内互调较好，所述第二LDMOS功放管以及第三LDMOS功放管组成平衡放大的架构。

所述射频输入信号匹配电路、预失真输出匹配电路以及功放反馈信号匹配电路的型号均为BD0810J50150A00。

所述所述预失真补偿电路的型号为SC1894；所述信号延时电路的型号为DL246。

所述第一定向耦合器以及第二定向耦合器的型号均为XC0900P-10S；所述增益放大器的型号为ASW205；所述分路定向电桥以及合路定向耦合器的型号均为CMX09A03；所述隔离器用于隔离反射信号，在具体实施时，只要从现有技术中选择能实现此功能的隔离器即可，并不限于何种型号，这是本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可获得的。

本实用新型工作原理：

射频信号由所述数控衰减器输入，并经过所述增益放大器进行功率调整后输入自适应模拟预失真模块，所述合路定向耦合器的信号也输入自适应模拟预失真模块，即所述自适应模拟预失真模块实时采样输入信号和反馈信号；输入信号的其中一路依次通过所述第一定向耦合器以及射频输入信号匹配电路产生一对差分信号输入到预失真补偿电路，输入信号的另一路经过所述信号延时电路传输给第二定向耦合器进行耦合输出；反馈信号通过所述功放反馈信号匹配电路产生一对差分信号输入到预失真补偿电路；所述预失真补偿电路依据输入信号和反馈信号自适应确定射频功放模块的非线性特性，产生基于输入信号的修正函数，进而得到预失真补偿信号，并通过所述预失真输出匹配电路以及第二定向耦合电路耦合输出至第一LDMOS功放管；

所述分路定向电桥将第一LDMOS功放管输出的功率进行分路推送给第二LDMOS功放管以及第三LDMOS功放管，并经所述合路定向耦合器进行汇合后，通过所述隔离器输出经放大后的信号。

综上所述，本实用新型的优点在于：

1、通过所述射频功放模块以及自适应模拟预失真模块连接组成一个闭环系统；所述自适应模拟预失真模块作为射频功放模块的预失真处理器，预失真处理经射频功放模块初步调整后的射频信号，并把预失真后的信号耦合输出至所述射频功放模块，对所述射频功放模块的非线性进行精确校准和补偿，进而输出高线性、互调指标好的射频信号，并且提升输出功率，提升信号的覆盖范围。

2、通过所述第一LDMOS功放管、第二LDMOS功放管以及第三LDMOS功放管的功率回退实现较高的互调要求，且线性度高；三阶互调达到-60dBc，五阶互调达到-75dBc，七阶及七阶以上的互调值为-75dBc，再配合自适应模拟预失真模块，可实现在GSM900M频段范围内的任意频点均满足3GPP标准的互调指标-36dBm。

3、通过所述增益放大器、第一LDMOS功放管、第二LDMOS功放管以及第三LDMOS功放管的三级功率放大，极大的提高了所述射频功放模块的输出功率。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。

Claims (9)

1.一种采用自适应模拟预失真技术的通信装置，其特征在于：包括一射频功放模块以及一自适应模拟预失真模块；所述射频功放模块包括一数控衰减器、一增益放大器、一第一LDMOS功放管、一第二LDMOS功放管、一第三LDMOS功放管、一分路定向电桥、一合路定向耦合器、一隔离器以及一MCU；所述自适应模拟预失真模块包括一第一定向耦合器、一第二定向耦合器、一信号延时电路、一射频输入信号匹配电路、一预失真补偿电路、一预失真输出匹配电路以及一功放反馈信号匹配电路；

所述增益放大器的输入端与数控衰减器的输出端连接，输出端与所述第一定向耦合器的输入端连接；所述信号延时电路的输入端与第一定向耦合器的输出端连接，输出端与所述第二定向耦合器的输入端连接；所述射频输入信号匹配电路的输入端与第一定向耦合器的输出端连接，输出端与所述预失真补偿电路的输入端连接；所述预失真补偿电路的输入端与功放反馈信号匹配电路的输出端连接，输出端与所述预失真输出匹配电路的输入端连接；所述第二定向耦合器的输入端与预失真输出匹配电路的输出端连接，输出端与所述第一LDMOS功放管的输入端连接；所述分路定向电桥的输入端与第一LDMOS功放管的输出端连接，输出端与所述第二LDMOS功放管以及第三LDMOS功放管的输入端连接；所述合路定向耦合器的输入端与第二LDMOS功放管以及第三LDMOS功放管的输出端连接，输出端与所述功放反馈信号匹配电路以及隔离器的输入端连接；所述MCU分别与数控衰减器、增益放大器、第一LDMOS功放管、第二LDMOS功放管以及第三LDMOS功放管连接。

2.如权利要求1所述的一种采用自适应模拟预失真技术的通信装置，其特征在于：所述数控衰减器包括一电容C6、一电容C7、一电容C8、一电容C13、一电容C16、一电容C17、一电阻R6、一电阻R12、一电阻R13、一电阻R18、一电阻R19、一电阻R20、一电阻R21、一电阻R22、一电阻R25、一电阻R26、一电阻R29、一三极管V3以及一衰减器芯片U3；

所述衰减器芯片U3的引脚0、1、11、12、15、16、17、18、19以及20均接地；所述电容C7的一端与衰减器芯片U3的引脚2连接，另一端与所述电阻R6以及电阻R13连接，所述电容C6与电阻R6以及电阻R12连接，所述电阻R12以及电阻R13均接地；所述电阻R18的一端与衰减器芯片U3的引脚3连接，另一端接地；所述电阻R25的一端与衰减器芯片U3的引脚3连接，另一端与所述MCU连接；所述电阻R21的一端与衰减器芯片U3的引脚4连接，另一端与所述MCU连接；所述电阻R22的一端与衰减器芯片U3的引脚4连接，另一端接地；所述三极管V3的集电极与衰减器芯片U3的引脚5连接，发射极接地，集电极与所述电阻R26连接；所述电阻R26分别与电阻R29以及MCU连接，所述电阻R29接地；所述衰减器芯片U3的引脚6、7、8、9、10、13均分别与电阻R19、电阻R20、电容C13、电容C16以及电容C17连接，所述电阻R19、电容C13、电容C16以及电容C17均接地；所述电容C8的一端与衰减器芯片U3的引脚14连接，另一端与所述增益放大器连接。

3.如权利要求2所述的一种采用自适应模拟预失真技术的通信装置，其特征在于：所述衰减器芯片U3的型号为PE4306。

4.如权利要求1所述的一种采用自适应模拟预失真技术的通信装置，其特征在于：所述功放反馈信号匹配电路包括一电容C170、一电容C178、一电容C179、一电容C180、一电容C181、一电感L21、一电感L22、一电感L25、一电感L26以及一功放芯片Z9；

所述功放芯片Z9的引脚1分别与电容C178以及合路定向耦合器连接，所述电容C178接地；所述电容C170的一端与功放芯片Z9的引脚2连接，另一端接地；所述功放芯片Z9的引脚3分别与电感L22以及电容C181连接；所述功放芯片Z9的引脚4分别与电感L26以及电容C181连接；所述功放芯片Z9的引脚5接地；所述电容C180的一端与电感L21以及电感L22连接，另一端与所述电感L25以及电感L26连接；所述电容179的一端与电感L21以及预失真补偿电路连接，另一端与所述电感L25以及预失真补偿电路连接。

5.如权利要求4所述的一种采用自适应模拟预失真技术的通信装置，其特征在于：所述功放芯片Z9的型号为BD0810J50150A00。

6.如权利要求1所述的一种采用自适应模拟预失真技术的通信装置，其特征在于：所述MCU的型号为ATMEGA32。

7.如权利要求1所述的一种采用自适应模拟预失真技术的通信装置，其特征在于：所述第一LDMOS功放管的型号为BLP9G0722-20G；所述第二LDMOS功放管以及第三LDMOS功放管的型号为BLF7G10L-250。

8.如权利要求1所述的一种采用自适应模拟预失真技术的通信装置，其特征在于：所述射频输入信号匹配电路、预失真输出匹配电路以及功放反馈信号匹配电路的型号均为BD0810J50150A00。

9.如权利要求1所述的一种采用自适应模拟预失真技术的通信装置，其特征在于：所述预失真补偿电路的型号为SC1894；所述信号延时电路的型号为DL246。