CN210693867U - 数字预失真处理电路和信号处理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及数字预失真处理电路和信号处理设备，数字预失真处理电路包括窄带扩频模组、数字预失真模组和滤波模组。窄带扩频模组用于将输入的窄带射频信号扩频为宽带射频信号。宽带射频信号的带宽为预设带宽。数字预失真模组用于对宽带射频信号进行数字预失真线性化处理，得到线性化后的宽带射频信号；预设带宽位于数字预失真模组的最佳对消带宽内。滤波模组用于对线性化后的宽带射频信号进行信号滤波，得到线性化后的窄带射频信号。实现了对窄带射频信号的数字预失真线性化处理，大大提升了数字预失真系统对于窄带射频信号的对消能力。

Description

数字预失真处理电路和信号处理设备

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，特别是涉及一种数字预失真处理电路和信号处理设备。

背景技术

随着移动通信技术的迅猛发展，4G和5G通信系统逐渐成为主流，这也使得无线通信频段变得越来越拥挤，信号的峰均比PAR越来越高。为了在有限的频谱范围内容纳更多的通信信道，就会要求采用频谱利用率高的传输技术。而由于功率放大器本身存在非线性，会对通信频段内的其他通信信道产生干扰，影响频谱利用率。因此，为了解决频谱利用率和功放的非线性问题，业内常采用的解决方案主要是CFR削峰技术以及功放的线性化技术。

其中，功放的线性化技术中的数字预失真技术则有着重要的应用地位，在现代无线通信中扮演着关键性的角色。然而，在实现本实用新型的过程中，发明人发现：传统的数字预失真系统对于窄带射频信号的对消能力较差。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统的数字预失真系统所存在的上述问题，提供一种数字预失真处理电路和一种信号处理设备。

为实现上述目的，本实用新型实施例采用以下技术方案：

一方面，本实用新型实施例提供一种数字预失真处理电路，包括：

窄带扩频模组，用于将输入的窄带射频信号扩频为宽带射频信号；宽带射频信号的带宽为预设带宽；

数字预失真模组，用于对宽带射频信号进行数字预失真线性化处理，得到线性化后的宽带射频信号；预设带宽位于数字预失真模组的最佳对消带宽内；

滤波模组，用于对线性化后的宽带射频信号进行信号滤波，得到线性化后的窄带射频信号。

在其中一个实施例中，窄带扩频模组包括合路器和扩频信号源，合路器的第一输入端口用于接收窄带射频信号，合路器的第二输入端口连接扩频信号源的输出端；

扩频信号源用于在接收到预失真系统的主控制器输出的指示信号后，向合路器输出目标带宽的宽带信号，合路器用于将宽带信号与窄带射频信号合路，并将得到的宽带射频信号输出至数字预失真模组。

在其中一个实施例中，窄带扩频模组还包括第一耦合器、功率检测器和功率衰减器；

第一耦合器的输入端口用于接收窄带射频信号，第一耦合器的输出端口连接合路器的第一输入端口，第一耦合器的耦合端口连接功率检测器的输入端口，功率衰减器的输入端连接扩频信号源的输出端，功率衰减器的输出端连接合路器的第二输入端口；

功率检测器用于检测窄带射频信号的信号功率并传输至主控制器，功率衰减器用于接收到主控制器输出的功率调节信号后，将通过的宽带信号的信号功率衰减至小于窄带射频信号的信号功率。

在其中一个实施例中，窄带扩频模组还包括第一射频开关和第二射频开关；

第一射频开关的动触点用于接入窄带射频信号，第一射频开关的第一静触点连接第一耦合器的输入端口，第一射频开关的第二静触点连接第二射频开关的第一静触点；

第二射频开关的第二静触点连接合路器的合路端口，第二射频开关的动触点连接数字预失真模组的输入端口。

在其中一个实施例中，滤波模组为滤波器，滤波器的输入端口连接数字预失真模组的输出端口，滤波器的输出端口用于对外输出线性化后的窄带射频信号。

在其中一个实施例中，上述的数字预失真处理电路还包括第三射频开关，第三射频开关的动触点连接数字预失真模组的输出端口，第三射频开关的第一静触点连接滤波器的输入端口，第三射频开关的第二静触点用于对外输出未经扩频处理且线性化后的宽带射频信号。

在其中一个实施例中，数字预失真模组包括变频转换模块、数字预失真模块、数模转换器、第一混频器、射频功率放大器、第二耦合器、第二混频器、第一本振源、第一模数转换器和自适应控制器；

变频转换模块、数字预失真模块、数模转换器、第一混频器、射频功率放大器和第二耦合器依次串联，变频转换模块的输入端口连接窄带扩频模组的输出端口；

第二耦合器的输出端口连接滤波模组的输入端口，第二耦合器的耦合端口连接第二混频器的输入端口，第二混频器的输出端口通过第一模数转换器连接自适应控制器的第一输入端口，自适应控制器的第二输入端口连接变频转换模块的输出端口，自适应控制器的反馈输出端口连接数字预失真模块的反馈输入端口；

第一本振源的输出端口分别连接第一混频器和第二混频器的本振输入端口。

在其中一个实施例中，变频转换模块包括第三混频器、第二本振源、第二模数转换器和数字下变频器；

第三混频器、第二模数转换器和数字下变频器依次串联，第三混频器的输入端口连接窄带扩频模组的输出端口，第三混频器的本振输入端口连接第二本振源的输出端口，数字下变频器的输出端口分别连接数字预失真模块的输入端口和自适应控制器的第二输入端口。

另一方面，还提供一种信号处理设备，包括上述的数字预失真处理电路。

在其中一个实施例中，上述的信号处理设备还包括主控制器，数字预失真处理电路的窄带扩频模组包括扩频信号源、功率检测器和功率衰减器；

主控制器用于向扩频信号源输出指示信号，以及用于接收功率检测器传输的信号功率，并向功率衰减器输出功率调节信号。

在其中一个实施例中，数字预失真处理电路还包括第三射频开关，窄带扩频模组还包括第一射频开关和第二射频开关；

主控制器分别电连接第一射频开关和第二射频开关的开关控制端，以及第三射频开关的开关控制端，主控制器还用于分别向第一射频开关、第二射频开关和第三射频开关输出开关控制信号。

在其中一个实施例中，信号处理设备为基放设备、直放站设备、射频拉远设备、轨道功放设备、一体化功放和接收机中的任一种。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下技术效果：

上述数字预失真处理电路和信号处理设备，通过采用窄带扩频模组和滤波模组，与数字预失真模组进行电路优化设计，可以使得输入的射频信号为窄带射频信号时，对窄带射频信号进行扩频，以将窄带射频信号扩频至带宽位于数字预失真模组的最佳对消带宽内的宽带射频信号。进而，数字预失真模组可以对该宽带射频信号正常有效地进行数字预失真线性化处理，最后通过宽带射频信号对数字预失真线性化处理后的宽带射频信号进行信号滤波，去掉宽带射频信号中的扩频成分即可得到线性化后的窄带射频信号，实现对窄带射频信号的数字预失真线性化处理，大大提升了数字预失真系统对于窄带射频信号的对消能力。

附图说明

图1为现有的数字预失真处理技术的波形原理图；

图2为现有的数字预失真处理系统的电路结构示意图；

图3为一个实施例中数字预失真处理电路的第一结构示意图；

图4为一个实施例中数字预失真处理电路的第二结构示意图；

图5为一个实施例中数字预失真处理电路的第三结构示意图；

图6为一个实施例中数字预失真处理电路的第四结构示意图；

图7为一个实施例中数字预失真处理电路的第五结构示意图；

图8为一个实施例中数字预失真处理电路的第六结构示意图；

图9为一个实施例中数字预失真处理电路的第七结构示意图；

图10为一个实施例中信号处理设备的数字预失真处理电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体地实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

数字预失真(DPD)是目前无线通信系统中最基本的模块之一。通过减少功率放大器在其非线性区运行时产生的失真，可以使得功率放大器的效率得到大幅提升。数字预失真技术既可以应用在数字通信系统的基带部分，也可以应用在射频部分，且数字预失真技术还可以利用自适应原理自动跟踪、补偿功率放大器由于温度、栅压等因素改变而造成的误差。数字预失真技术中现有的基带数字域信号处理算法性能高，可以得到良好的线性化效果，具有线性化效果好、设计灵活且适用性强等特点。与Doherty功放配合使用能最大化提升数字预失真系统的效率，因此已逐渐成为目前线性化技术的主流，在现代无线通信中扮演着关键性的角色。

如图1所示的是数字预失真系统中的波形原理图，其中，两个对称的PA曲线(也即功放曲线)叠加后，即可得到等号右边的高度线性曲线，对应数字预失真处理后输出的线性化曲线。由于功放工作在非线性区时，输出压缩将出现AM-AM，AM-PM失真曲线，DPD要做的工作就是输出与AM-AM,AM-PM方向相反的曲线，从而达到预失真的效果。根据功放的非线性特性(幅度和相位失真)，对输入功放的信号进行相反的失真处理，两个非线性失真功能相结合，即可实现高度线性且无失真的系统。在数字基带上进行预失真处理的称为数字预失真，在模拟电路上进行预失真处理的则称为模拟预失真。如图2所示，数字预失真系统的预失真器(Predistorter)是在数字域对PA(也即功放)的非线性进行处理。通过预失真器产生一个和PA曲线相对称的曲线，再与PA曲线进行叠加，即可使得输出后的PA曲线线性度更优，对消非线性，如图2中等号右边的曲线所示。

如图2所示的是常规的数字预失真线性化技术常用的一种数字预失真线系统的电路结构图，工作原理为：输入的射频信号通过下变频器进行下变频后，通过模数转换器转换为数字信号，再经过数字下变频器转化为下变频后的数字信号进入数字预失真模块，也称数字预失真芯片。同时，从射频输出端耦合得到的输出射频信号，经过反馈侧的下变频器和模数转换器处理后，由输出射频信号转换为对应的数字信号并进入数字预失真自适应控制器。数字预失真自适应控制器自适应比较输出对应的数字信号与输入对应的数字信号，这两种信号之间的差别并自适应校准，然后送入数字预失真模块。最后，在数字预失真模块输出端输出一个已经过矫正后的数字信号，该数字信号已经包含了射频功率放大器(也即图2中的射频功放，同前述所讲的功放)的数字预失真信号。最后，把该数字信号经过数模转换器和上变频器处理后，输入射频功率放大器进行放大输出，从而使得射频功率放大器的线性度指标得以提升。

对于现有的数字预失真系统，其具有一定的工作带宽(也即对消带宽)，发明人在实践过程中发现，信号的带宽太宽或者太窄对数字预失真系统的对消能力是有影响的。若一个信号的带宽太窄，例如目前使用的NB-IoT(窄带物联网)信号，带宽只有180kHz，传统的数字预失真系统对如此窄的窄带信号的对消能力会很差。基于此，本申请将提供一下技术方案加以解决：

请参阅图3，在一个实施例中，提供了一种数字预失真处理电路100，包括窄带扩频模组12、数字预失真模组14和滤波模组16。窄带扩频模组12用于将输入的窄带射频信号扩频为宽带射频信号。宽带射频信号的带宽为预设带宽。数字预失真模组14用于对宽带射频信号进行数字预失真线性化处理，得到线性化后的宽带射频信号。预设带宽位于数字预失真模组14的最佳对消带宽内。滤波模组16用于对线性化后的宽带射频信号进行信号滤波，得到线性化后的窄带射频信号。

可以理解，窄带扩频模组12可以是本领域中具备信号带宽扩展功能的电路模块或者器件，例如混频器、合路器或者其组合电路等，可以根据设定的信号带宽大小来将输入的信号的带宽扩展至所需的带宽。数字预失真模组14为本领域中常规的数字预失真器(芯片)，不同型号的数字预失真模组14的具体电路结构会有所不同，可以提供不同性能的预失真线性化处理功能，具体的数字预失真模组14的结构可以由实际应用中依应用指标的需要而选择的数字预失真器的具体电路结构来确定。滤波模组16为滤波带宽对应于窄带扩频模组12的扩频带宽的滤波器或滤波电路模块，例如但不限于单个或多个的滤波器，或者还可以设置有滤波后放大功能的综合滤波电路模块。

具体的，不同的数字预失真模组14具有不同的最佳对消带宽，若输入的射频信号的带宽在数字预失真模组14的最佳对消带宽内，则数字预失真模组14对该射频信号的对消性能较好。而在实际应用中常会出现输入的射频信号的带宽超窄的场合，因此在接收到输入的信号为窄带射频信号的应用场合中，可以预先根据窄带射频信号的带宽大小来设置窄带扩频模组12的扩频参数，例如窄带扩频模组12中自主产生的或者从外部信号源接收且用于扩频的信号的带宽大小，以便对输入的窄带射频信号扩频至预设带宽的宽带射频信号。

在实际应用中还可以在窄带扩频模组12的输入端设置一个信号带宽检测器件来自动检测输入的射频信号的带宽大小，并将检测到的带宽大小上报给数字预失真处理电路100所应用的设备的主控制器，由该主控制器来判断当前输入的射频信号是宽带射频信号还是窄带射频信号。若是宽带射频信号(也即信号带宽已位于数字预失真模组14的最佳对消带宽内的射频信号)，则主控制器无需控制窄带射频信号，宽带射频信号无需经过窄带扩频模组12，而是直接进入数字预失真模组14进行预失真处理后并对外输出。此处的对外输出可以是不经过滤波模组16直接输出，也可以是经过滤波模组16后再对外输出。若是窄带射频信号时，该主控制器即可以按照预先设定的扩频参数表来调节窄带扩频模组12的扩频参数，以便对输入的窄带射频信号扩频至预设带宽的宽带射频信号。扩频参数表中预先存储了不同带宽的窄带射频信号进行扩频时所需的扩频带宽大小，窄带扩频模组12在接收到主控制器输出的控制信号后，即可按照扩频带宽大小来对窄带射频信号进行扩频。

经过窄带扩频模组12扩频后对应得到的宽带射频信号进入数字预失真模组14，由数字预失真模组14完成数字预失真线性化处理，从而得到线性化后的宽带射频信号输出。此后，线性化后的宽带射频信号进入滤波模组16进行滤波处理，滤除线性化后的宽带射频信号中的扩频成分，也即窄带扩频模组12对输入的窄带射频信号进行扩频时，叠加到该窄带射频信号中的信号成分。线性化后的宽带射频信号经过滤波模组16滤波后，输出的即为已经经过有效的数字预失真线性化处理后的窄带射频信号。

通过采用窄带扩频模组12和滤波模组16，与数字预失真模组14进行电路优化设计，可以使得输入的射频信号为窄带射频信号时，对窄带射频信号进行扩频，以将窄带射频信号扩频至带宽位于数字预失真模组14的最佳对消带宽内的宽带射频信号。进而，数字预失真模组14可以对该宽带射频信号正常有效地进行数字预失真线性化处理，最后通过宽带射频信号对数字预失真线性化处理后的宽带射频信号进行信号滤波，去掉宽带射频信号中的扩频成分即可得到线性化后的窄带射频信号，实现对窄带射频信号的数字预失真线性化处理，大大提升了数字预失真系统，也即基于数字预失真模组14改进而来的数字预失真处理电路100，对于窄带射频信号的对消能力。

请参阅图4，在一个实施例中，窄带扩频模组12包括合路器122和扩频信号源124。合路器122的第一输入端口用于接收窄带射频信号。合路器122的第二输入端口连接扩频信号源124的输出端。扩频信号源124用于在接收到预失真系统的主控制器输出的指示信号后，向合路器122输出目标带宽的宽带信号。合路器122用于将宽带信号与窄带射频信号合路，并将得到的宽带射频信号输出至数字预失真模组14。

可以理解，扩频信号源124为本领域中常规的信号源，可以按照预先设定的信号带宽或者实时接收主控制器输出的信号带宽控制信号，来产生对应带宽的信号。目标带宽是指为了将输入的窄带射频信号的带宽扩频至预设带宽，所需叠加的信号带宽。可以由人工依据实际应用场景中输入的窄带射频信号的带宽及其扩频需要，手动地预先设定扩频信号源124产生的信号的带宽为目标带宽，也可以由主控制器按照预先设定的扩频参数表来为扩频信号源124自动设定。预失真系统的主控制器也即是指数字预失真处理电路100所应用的设备中，为数字预失真处理过程提供控制功能的主控制器，通常为应用的设备中固有的主控制芯片。

具体的，在本实施例中，采用合路器122和扩频信号源124对输入的窄带射频信号进行扩频处理。输入的窄带射频信号经过合路器122的第一输入端口进入合路器122，同时，扩频信号源124产生一路目标带宽的宽带信号并经合路器122的第二输入端口，输出给合路器122，合路器122将输入的窄带射频信号和目标带宽的宽带信号进行合路，以将输入的窄带射频信号扩频成一个预设带宽的宽带射频信号。为了更直观地理解前述的扩频过程，以频点是1842.5MHz且带宽为160kHz的输入的窄带射频信号，扩频信号源124产生的宽带信号X1的带宽为2MHz，中心频点1844.5MHz为例，输入的窄带射频信号Pin与扩频信号源124产生的宽带信号X1在合路器122中合路后，变成一个预设带宽的宽带信号(Pin+X1)，然后输出至数字预失真模组14进行数字预失真线性化处理，即可在数字预失真模组14的最佳对消带宽内实现对输入的窄带射频信号Pin的线性化。宽带射频信号的预设带宽可以小于或等于数字预失真模组14的最佳对消带宽，等于时对消效果可达到最佳。

通过上述的合路器122与扩频信号源124的应用，可以高效且简便地实现输入的窄带射频信号的扩频处理，无需利用本领域中相对复杂的扩频技术来实现输入的窄带射频信号的扩频处理，电路结构简单且效率更高。

请参阅图5，在一个实施例中，窄带扩频模组12还包括第一耦合器126、功率检测器128和功率衰减器129。第一耦合器126的输入端口用于接收窄带射频信号。第一耦合器126的输出端口连接合路器122的第一输入端口。第一耦合器126的耦合端口连接功率检测器128的输入端口。功率衰减器129的输入端连接扩频信号源124的输出端。功率衰减器129的输出端连接合路器122的第二输入端口。功率检测器128用于检测窄带射频信号的信号功率并传输至主控制器。功率衰减器129用于接收到主控制器输出的功率调节信号后，将通过的宽带信号的信号功率衰减至小于窄带射频信号的信号功率。

可以理解，上述的第一耦合器126、功率检测器128和功率衰减器129均是本领域中常规的信号处理器件，各器件的具体种类与型号可以根据实际应用的场景中，对输入的窄带射频信号的扩频处理的需要与应用成本等进行选择。

具体的，由于叠加到输入的窄带射频信号的目标带宽的宽带信号，在经过数字预失真模组14处理输出后，是需要滤除掉的，而目标带宽的宽带信号的功率大于输入的窄带射频信号的信号功率，则会导致得到的宽带射频信号的信号功率过大，使得数字预失真模组14的工作电流增大，能源消耗随之攀升；而且输入的窄带射频信号相对于目标带宽的宽带信号而言变为了次要信号，数字预失真模组14对窄带射频信号成分的处理效果也会有所下降。因此，需要控制目标带宽的宽带信号的功率小于输入的窄带射频信号的信号功率，在一些实践应用场景中，宽带信号的功率比输入的窄带射频信号的信号功率小3dB左右，即可以较好地避免数字预失真模组14的工作电流增大，且数字预失真模组14对窄带射频信号成分的处理效果不受功率大小的影响。

输入的窄带射频信号经过第一耦合器126进入合路器122，同时在第一耦合器126上耦合出部分输入的窄带射频信号到功率检测器128，功率检测器128即可获得输入的窄带射频信号的信号功率并传输给主控制器，以便主控制器按照输入的窄带射频信号的信号功率大小，来控制功率衰减器129对扩频信号源124输出的宽带信号的衰减量大小，以使宽带信号的信号功率小于输入的窄带射频信号的信号功率，例如输入的窄带射频信号的信号功率为0dB，那么功率衰减器129则将扩频信号源124输出的宽带信号的信号功率衰减至-3dB，此后在合路器122中完成这两个信号的合路输出。如此，通过上述第一耦合器126、功率检测器128和功率衰减器129的应用，合路输出的宽带射频信号的信号功率适中，可以有效降低数字预失真模组14的能耗，进一步提升数字预失真处理效果。

请参阅图6，在一个实施例中，窄带扩频模组12还包括第一射频开关127和第二射频开关125。第一射频开关127的动触点用于接入窄带射频信号。第一射频开关127的第一静触点连接第一耦合器126的输入端口。第一射频开关127的第二静触点连接第二射频开关125的第一静触点。第二射频开关125的第二静触点连接合路器122的合路端口。第二射频开关125的动触点连接数字预失真模组14的输入端口。

可以理解，在本实施例中，可以采用两个射频开关来进行信号传输路径的选择与切换。输入的射频信号由第一射频开关127进入数字预失真处理电路100。若输入的射频信号为宽带射频信号，也即数字预失真处理电路100工作在普通的数字预失真处理模式，输入的射频信号无需经过扩频处理，即可直接进入数字预失真模组14进行处理并输出。输入的射频信号为窄带射频信号，也即数字预失真处理电路100工作在窄带对消模式，输入的射频信号需经过扩频处理，方可进入数字预失真模组14进行处理并输出。

具体的，在普通的数字预失真处理模式下，第一射频开关127的动触点和第二静触点之间闭合，第二射频开关125的动触点和第一静触点闭合，从形成一条不经过第一耦合器126至合路器122的信号直通通路，输入的射频信号经过第一射频开关127和第二射频开关125直接进入数字预失真模组14进行本领域常规的数字预失真线性化处理。以数字预失真模组14的电路结构采用如图2所示的数字预失真线系统的电路结构为例，输入的射频信号经过第一射频开关127和第二射频开关125后，进入下变频器和模数变换器，以及数字下变频器处理后，把输入的射频信号变为数字信号进入数字预失真模块和数字预失真自适应控制器。而从射频功放的输出端口处的耦合器耦合出来的一部分输出射频信号，则作为反馈信号经过反馈链路中的下变频器和模数转换器处理后，把该反馈信号也转换为数字信号送入数字预失真自适应控制器。

数字预失真自适应控制器通过自带的算法比对输入的射频信号对应的数字信号，与反馈信号对应的数字信号之间的差别，自动跟踪并推算出两者的预失真信号，并把该预失真信号通过与数字预失真模块之间的交互，把该预失真信号叠加到输入的射频信号对应的数字信号中。最后数字预失真模块输出经过预失真矫正后的数字信号。该预失真矫正后的数字信号经过数模转换器和上变频器转换为对应的射频信号，并通过射频功放进行放大和输出。射频功放输出后的射频信号也即线性化后的射频信号，也会通过耦合器耦合一部分信号作为反馈信号，以便数字预失真自适应控制器通过反馈信号确定数字预失真的对消效果，并进行不断的回环反馈进行迭代优化数字预失真线性化处理效果。

在窄带对消模式下，第一射频开关127的动触点和第一静触点之间闭合，第二射频开关125的动触点和第二静触点闭合，从形成一条经过第一耦合器126至合路器122的信号扩频通路，输入的射频信号经过第一射频开关127和第一耦合器126后，进入合路器122，同时第一耦合器126耦合出部分输入的射频信号给到功率检测器128。功率检测器128即可获得输入的窄带射频信号的信号功率并传输给主控制器，以便主控制器控制功率衰减器129对扩频信号源124输出的宽带信号的衰减量大小，以使宽带信号的信号功率小于输入的窄带射频信号的信号功率，此后在合路器122中完成输入的射频信号与宽带信号的合路输出。输出的宽带射频信号经过第二射频开关125进入数字预失真模组14，以进行数字预失真线性化处理。

第一射频开关127和第二射频开关125的触点之间的闭合动作可以由人工拨动来实现，也可以由主控制器按照预设的工作模式(也即普通的数字预失真处理模式或窄带对消模式)下，对应的开关控制逻辑来自动控制。通过上述第一射频开关127和第二射频开关125的设置，可以快速实现输入的不同带宽的射频信号所对应的信号通路的切换，以分别对应实现输入的宽带射频信号或窄带射频信号的数字预失真处理。

在一个实施例中，滤波模组16为滤波器，滤波器的输入端口连接数字预失真模组14的输出端口，滤波器的输出端口用于对外输出线性化后的窄带射频信号。

可以理解，在本实施例中，可以直接采用单个滤波器来实现对数字预失真模组14输出的宽带射频信号的滤波处理。滤波器的工作带宽可以根据所需要滤除的信号频率来确定，也即可以由叠加到输入的窄带射频信号上的宽带信号的带宽来确定，以确保数字预失真模组14输出的宽带射频信号中的窄带射频信号成分通过，而宽带信号成分则被滤除。

通过上述滤波器的应用，电路结构简单且可以达到较佳的滤波效果，利于降低数字预失真处理电路100的生产成本。

请参阅图7，在一个实施例中，上述的数字预失真处理电路100还包括第三射频开关18。第三射频开关18的动触点连接数字预失真模组14的输出端口。第三射频开关18的第一静触点连接滤波器的输入端口。第三射频开关18的第二静触点用于对外输出未经扩频处理且线性化后的宽带射频信号。

可以理解，在数字预失真模组14的输出端口侧，还可以接入一个射频开关，与第一射频开关127和第二射频开关125联动，从而使得不需要经过扩频处理再进行数字预失真线性化处理输出的宽带射频信号，可以不经过滤波器而直接对外输出；相应的，在经过扩频处理后再进行数字预失真线性化处理输出的宽带射频信号，则经过第三射频开关18进入滤波器滤波后再对外输出。

为了更容易且直观地理解上述方案，提供一种应用场景下数字预失真处理电路100的详细工作过程：数字预失真处理电路100上电启动并初始化，可由人工确定并选定工作模式；若选择普通的数字预失真处理模式，则第一射频开关127的动触点和第二静触点之间闭合，第二射频开关125的动触点和第一静触点闭合，第三射频开关18的动触点和第二静触点闭合，输入的射频信号进入数字预失真模组14进行数字预失真线性化处理并直接通过第三射频开关18的第二静触点对外输出。

若选择窄带对消模式，则第一射频开关127的动触点和第一静触点之间闭合，第二射频开关125的动触点和第二静触点闭合，第三射频开关18的动触点和第一静触点闭合，主控制器读取功率检测器128检测到的信号功率大小，控制扩频信号源124输出的宽带信号，根据功率检测器128检测到的信号功率大小，调节功率衰减器129的衰减量大小，使得宽带信号的信号功率小于输入的窄带射频信号的信号功率，合路后得到对应的宽带射频信号并送入数字预失真模组14进行数字预失真线性化处理。最后，线性化后的宽带射频信号通过第三射频开关18的第一静触点，进入滤波器滤波后对外输出。

通过应用上述的第三射频开关18，可以更好地控制输出侧射频信号的滤波与否，提高数字预失真处理电路100的信号传输效率。

请参阅图8，在一个实施例中，数字预失真模组14包括变频转换模块141、数字预失真模块142、数模转换器143、第一混频器144、射频功率放大器145、第二耦合器146、第二混频器147、第一本振源148、第一模数转换器149和自适应控制器150。变频转换模块141、数字预失真模块142、数模转换器143、第一混频器144、射频功率放大器145和第二耦合器146依次串联。变频转换模块141的输入端口连接窄带扩频模组12的输出端口。第二耦合器146的输出端口连接滤波模组16的输入端口。第二耦合器146的耦合端口连接第二混频器147的输入端口。第二混频器147的输出端口通过第一模数转换器149连接自适应控制器150的第一输入端口。自适应控制器150的第二输入端口连接变频转换模块141的输出端口。自适应控制器150的反馈输出端口连接数字预失真模块142的反馈输入端口。第一本振源148的输出端口分别连接第一混频器144和第二混频器147的本振输入端口。

可以理解，变频转换模块141可以是本领域中具备模拟信号下变频、模拟信号转换为数字信号以及数字下变频功能的电路模块或者集成芯片，具体可以根据输入的射频信号的频率、下变频的频率高低以及数字下变频的频率高低等进行选择。数字预失真模块142、数模转换器143、第一混频器144、射频功率放大器145和第二耦合器146，以及第二混频器147、第一本振源148、第一模数转换器149和自适应控制器150等器件均可以是本领域中传统的常规器件，例如图2中所示的各相应器件，具体型号可以根据实际应用场景中，传输信号的特性来进行对应选择。

具体的，输入的宽带射频信号可以是窄带射频信号输入并经过窄带扩频模组12扩频后输出的宽带射频信号，也可以是正常输入且无需扩频处理的宽带射频信号，该输入的宽带射频信号首先经过变频转换模块141进行信号的转换，以将输入的宽带射频信号经过下变频、模数转换以及数字下变频等转换后，变为下变频后的数字信号进入数字预失真模块142，也可称数字预失真芯片。数字预失真模块142进而对下变频后的数字信号进行预失真处理后，经处理后的数字信号依次经过数模转换器143、第一混频器144、射频功率放大器145和第二耦合器146进行输出。

同时，从第二耦合器146上耦合得到的输出射频信号，经过第二混频器147和第一模数转换器149处理后，由输出射频信号转换为对应的数字信号并进入自适应控制器150(也即常规的数字预失真自适应控制器150)。自适应控制器150自适应比较输出对应的数字信号与变频转换模块141输出的数字信号之间的差别并自适应校准，然后送入数字预失真模块142。最后，在数字预失真模块142的输出端输出一个已经过矫正后的数字信号，该数字信号已经包含了射频功率放大器145的数字预失真信号，如此进行不断的回环反馈进行迭代优化和数字预失真线性化处理。最后，把矫正后的数字信号先经过数模转换器143转为模拟信号，再经第一混频器144上变频处理(也即叠加第一本振源148的本振信号)后输入射频功率放大器145进行放大输出。

若输入的宽带射频信号为窄带射频信号输入并经过窄带扩频模组12扩频后输出的宽带射频信号，则射频功率放大器145输出的宽带射频信号经过第三射频开关18的第一静触点进入滤波器进行滤波，以滤除扩频时叠加的扩频信号(也即目标带宽的宽带信号)，剩下的窄带射频信号即为经过数字预失真线性化后的窄带射频信号，用以对外输出。若输入的宽带射频信号为正常输入且无需扩频处理的宽带射频信号，则射频功率放大器145输出的宽带射频信号，也即未经扩频处理且线性化后的宽带射频信号，可经过第三射频开关18的第二静触点直接对外输出。通过应用上述的数字预失真模组14进行信号的数字预失真处理，应用成本不高且适用性较高。

请参阅图9，在一个实施例中，变频转换模块141包括第三混频器1411、第二本振源1412、第二模数转换器1413和数字下变频器1414。第三混频器1411、第二模数转换器1413和数字下变频器1414依次串联。第三混频器1411的输入端口连接窄带扩频模组12的输出端口。第三混频器1411的本振输入端口连接第二本振源1412的输出端口。数字下变频器1414的输出端口分别连接数字预失真模块142的输入端口和自适应控制器150的第二输入端口。

可以理解，在本实施例中，第三混频器1411也即是图2中所示的下变频器或者是同类不同型号的变频器。同理，第二模数转换器1413也即是图2中所示的模数转换器或者是同类不同型号的模数转换器。数字下变频器1414也即是图2中所示的数字下变频器1414或者是同类不同型号的数字下变频器1414。第二本振源1412也即是图2中所示的本振源或者是同类不同型号的本振源。上述各器件的具体型号可以根据输入射频信号的处理需要进行选择，只要能够确保输入的射频信号的变频与转换功能即可。

具体的，窄带扩频模组12的第二射频开关125输出的宽带射频信号，可以是窄带射频信号输入并经过窄带扩频模组12扩频后输出的宽带射频信号，也可以是正常输入且无需扩频处理的宽带射频信号，具体由输入的射频信号以及第一射频开关127和第二射频开关125选通的信号传输路径决定。第二射频开关125输出的宽带射频信号先后经过第三混频器1411、第二模数转换器1413和数字下变频器1414的信号转换后，形成对应的数字信号输入至数字预失真模块142进行后续处理。通过应用上述的第三混频器1411、第二本振源1412、第二模数转换器1413和数字下变频器1414进行宽带射频信号的变频与转换处理，可以进一步降低应用成本并提高适用性。

在一个实施例中，提供一种信号处理设备，包括上述的数字预失真处理电路100。

可以理解，关于本实施例中数字预失真处理电路100的具体限定，可以参见上文中对于数字预失真处理电路100各相应实施例的限定，在此不再赘述。信号处理设备可以是本领域中各种使用到数字预失真技术，且需要提升数字预失真的窄带对消性能的信号传输于处理设备。本领域可以理解不同种类的信号处理设备，除了包括上述的数字预失真处理电路100之外，还可以包括其他组成部件，例如设备主控板、电源、机箱、天线以及其他功能的部件等，具体可以根据数字预失真处理电路100所应用的具体信号处理设备本身的固有结构来确定。

通过应用上述的数字预失真处理电路100，可以使得输入的射频信号为窄带射频信号时，对窄带射频信号进行扩频，以将窄带射频信号扩频至带宽位于数字预失真模组14的最佳对消带宽内的宽带射频信号。进而，数字预失真模组14可以对该宽带射频信号正常有效地进行数字预失真线性化处理，最后通过宽带射频信号对数字预失真线性化处理后的宽带射频信号进行信号滤波，去掉宽带射频信号中的扩频成分即可得到线性化后的窄带射频信号，实现对窄带射频信号的数字预失真线性化处理，大大提升了数字预失真系统对于窄带射频信号的对消能力。

请参阅图10，在一个实施例中，上述的信号处理设备还包括主控制器201。数字预失真处理电路100的窄带扩频模组12包括扩频信号源124、功率检测器128和功率衰减器129。主控制器201用于向扩频信号源124输出指示信号，以及用于接收功率检测器128传输的信号功率，并向功率衰减器129输出功率调节信号。

其中，主控制器201为信号处理设备上已有的控制器，可以按照预先设定的数字预失真处理模式来自动控制整个数字预失真处理过程，例如对模式(正常宽带射频信号输入下的非扩频模式，或者窄带射频信号输入下的扩频模式)的选择，并完成相应的射频开关的选通切换、扩频信号源124的宽带信号产生的触发、功率衰减器129的衰减功率大小的指示以及数字预失真模块142的预失真过程调控等。主控制器201可以是MCU，也可以是CPU，还可以是本领域中常用的可编程逻辑器件。

可以理解，在上述实施例中，各射频开关的选通切换、扩频信号源124的宽带信号产生的触发以及功率衰减器129的衰减功率大小的设定等，均可以通过人工手动地提前设置，也可以通过外置的独立控制器来自动完成(只需按照手动设置的方式，通过指令预先设置到该独立控制器中即可)，然而，在本实施例中，可以直接将各射频开关的控制端、扩频信号源124的控制端、功率检测器128的输出端和功率衰减器129的控制端分别接入信号处理设备自带的主控制器201，即可由主控制器201按照预先设定自动完成整个数字预失真处理过程的控制。

通过上的主控制器201，可以自动实现扩频信号源124的输出指示，以使扩频信号源124在需要产生目标带宽的宽带信号时，快速输出目标带宽的宽带信号到合路器122，以完成对输入的窄带射频信号的合路扩频处理。同时，主控制器201还可以依据功率检测器128传输的信号功率，自动控制功率衰减器129对目标带宽的宽带信号的功率衰减，以确保目标带宽的宽带信号的信号功率小于输入的窄带射频信号，以便限制合路扩频后对应输出的宽带射频信号的信号功率，减少后续数字预失真处理链路中的工作电流，从而有效节省整个设备的能源。如此，通过主控制器201的接入应用，可以更好地提升数字预失真处理的性能。

在一个实施例中，如图10所示，数字预失真处理电路100还包括第三射频开关18。窄带扩频模组12还包括第一射频开关127和第二射频开关125。主控制器201分别电连接第一射频开关127和第二射频开关125的开关控制端，以及第三射频开关18的开关控制端。主控制器201还用于分别向第一射频开关127、第二射频开关125和第三射频开关18输出开关控制信号。

可以理解，关于本实施例中的第三射频开关18、第一射频开关127和第二射频开关125的解释说明，可以参照上述数字预失真处理电路100的相应实施例中的第三射频开关18、第一射频开关127和第二射频开关125的解释说明，本实施例中不再展开赘述。

具体的，主控制器201上有多个控制引脚，第三射频开关18、第一射频开关127和第二射频开关125各自的开关控制端均可以直接或者间接地电连接至主控制器201上的控制引脚，以便接收主控制器201分别输出的开关控制信号。第三射频开关18、第一射频开关127和第二射频开关125分别接收到开关控制信号后，即切换各自的动触点与静触点之间的闭合状态，从而形成相应的信号通路。通过上述各射频开关与主控制器201之间的电路连接，可以自动完成各射频开关的选通切换的控制，从而有效提高信号处理设备中不同带宽输入信号的数字预失真处理模式切换的效率。

在一个实施例中，信号处理设备为基放设备、直放站设备、射频拉远设备、轨道功放设备、一体化功放和接收机中的任一种。

可以理解，应用上述数字预失真处理电路100的信号处理设备，可以是本领域中的基放设备(也即通信系统中基站里的功率放大设备)、直放站设备、射频拉远设备、轨道功放设备、一体化功放(也即射频功率放大设备与其他功放相关的元件集合在同一个结构底座形成的一体化功放设备)和接收机中的任意一种，以提升设备的数字预失真窄带对消性能。本领域技术人员可以理解，前述列举的仅是其中几种信号处理设备，上述的数字预失真处理电路100还可以应用在其他需要提升数字预失真窄带对消性能的设备中。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种数字预失真处理电路，其特征在于，包括：

窄带扩频模组，用于将输入的窄带射频信号扩频为宽带射频信号；所述宽带射频信号的带宽为预设带宽；

数字预失真模组，用于对所述宽带射频信号进行数字预失真线性化处理，得到线性化后的宽带射频信号；所述预设带宽位于所述数字预失真模组的最佳对消带宽内；

滤波模组，用于对所述线性化后的宽带射频信号进行信号滤波，得到线性化后的窄带射频信号。

2.根据权利要求1所述的数字预失真处理电路，其特征在于，所述窄带扩频模组包括合路器和扩频信号源，所述合路器的第一输入端口用于接收所述窄带射频信号，所述合路器的第二输入端口连接所述扩频信号源的输出端；

所述扩频信号源用于在接收到预失真系统的主控制器输出的指示信号后，向所述合路器输出目标带宽的宽带信号，所述合路器用于将所述宽带信号与所述窄带射频信号合路，并将得到的所述宽带射频信号输出至所述数字预失真模组。

3.根据权利要求2所述的数字预失真处理电路，其特征在于，所述窄带扩频模组还包括第一耦合器、功率检测器和功率衰减器；

所述第一耦合器的输入端口用于接收所述窄带射频信号，所述第一耦合器的输出端口连接所述合路器的第一输入端口，所述第一耦合器的耦合端口连接所述功率检测器的输入端口，所述功率衰减器的输入端连接所述扩频信号源的输出端，所述功率衰减器的输出端连接所述合路器的第二输入端口；

所述功率检测器用于检测所述窄带射频信号的信号功率并传输至所述主控制器，所述功率衰减器用于接收到所述主控制器输出的功率调节信号后，将通过的所述宽带信号的信号功率衰减至小于所述窄带射频信号的信号功率。

4.根据权利要求3所述的数字预失真处理电路，其特征在于，所述窄带扩频模组还包括第一射频开关和第二射频开关；

所述第一射频开关的动触点用于接入所述窄带射频信号，所述第一射频开关的第一静触点连接所述第一耦合器的输入端口，所述第一射频开关的第二静触点连接所述第二射频开关的第一静触点；

所述第二射频开关的第二静触点连接所述合路器的合路端口，所述第二射频开关的动触点连接所述数字预失真模组的输入端口。

5.根据权利要求1至4任一项所述的数字预失真处理电路，其特征在于，所述滤波模组为滤波器，所述滤波器的输入端口连接所述数字预失真模组的输出端口，所述滤波器的输出端口用于对外输出线性化后的所述窄带射频信号。

6.根据权利要求5所述的数字预失真处理电路，其特征在于，还包括第三射频开关，所述第三射频开关的动触点连接所述数字预失真模组的输出端口，所述第三射频开关的第一静触点连接所述滤波器的输入端口，所述第三射频开关的第二静触点用于对外输出未经扩频处理且线性化后的宽带射频信号。

7.根据权利要求1所述的数字预失真处理电路，其特征在于，数字预失真模组包括变频转换模块、数字预失真模块、数模转换器、第一混频器、射频功率放大器、第二耦合器、第二混频器、第一本振源、第一模数转换器和自适应控制器；

所述变频转换模块、所述数字预失真模块、所述数模转换器、所述第一混频器、所述射频功率放大器和所述第二耦合器依次串联，所述变频转换模块的输入端口连接所述窄带扩频模组的输出端口；

所述第二耦合器的输出端口连接所述滤波模组的输入端口，所述第二耦合器的耦合端口连接所述第二混频器的输入端口，所述第二混频器的输出端口通过所述第一模数转换器连接所述自适应控制器的第一输入端口，所述自适应控制器的第二输入端口连接所述变频转换模块的输出端口，所述自适应控制器的反馈输出端口连接所述数字预失真模块的反馈输入端口；

所述第一本振源的输出端口分别连接所述第一混频器和所述第二混频器的本振输入端口。

8.根据权利要求7所述的数字预失真处理电路，其特征在于，所述变频转换模块包括第三混频器、第二本振源、第二模数转换器和数字下变频器；

所述第三混频器、所述第二模数转换器和所述数字下变频器依次串联，所述第三混频器的输入端口连接所述窄带扩频模组的输出端口，所述第三混频器的本振输入端口连接所述第二本振源的输出端口，所述数字下变频器的输出端口分别连接所述数字预失真模块的输入端口和所述自适应控制器的第二输入端口。

9.一种信号处理设备，其特征在于，包括权利要求1所述的数字预失真处理电路。

10.根据权利要求9所述的信号处理设备，其特征在于，还包括主控制器，所述数字预失真处理电路的窄带扩频模组包括扩频信号源、功率检测器和功率衰减器；

所述主控制器用于向所述扩频信号源输出指示信号，以及用于接收所述功率检测器传输的信号功率，并向所述功率衰减器输出功率调节信号。

11.根据权利要求10所述的信号处理设备，其特征在于，所述数字预失真处理电路还包括第三射频开关，所述窄带扩频模组还包括第一射频开关和第二射频开关；

所述主控制器分别电连接所述第一射频开关和所述第二射频开关的开关控制端，以及所述第三射频开关的开关控制端，所述主控制器还用于分别向所述第一射频开关、所述第二射频开关和所述第三射频开关输出开关控制信号。

12.根据权利要求9至11任一项所述的信号处理设备，其特征在于，所述信号处理设备为基放设备、直放站设备、射频拉远设备、轨道功放设备、一体化功放和接收机中的任一种。

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