CN2935629Y - 一种rf基波抵消电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种RF基波抵消电路，其特征在于：包括电桥1和电桥5，所述电桥1连接在电路的输入端，所述电桥5连接在电路的输出端；包括上、下两个支路，均连接在所述电桥1和电桥5之间，都连接有失真发生器、固定衰减器和可调衰减器。该电路保证了基波抵消的效果，大大降低了调试量，可用于预失真功放中，改善功放的线性指标，提高功放的效率。

Description

一种RF基波抵消电路

技术领域

本实用新型涉及一种RF基波抵消电路，具体涉及一种利用电桥的基波抵消电路。

背景技术

RF(射频)基波抵消电路，主要用于RF线性功率放大器(简称功放)，在RF线性功放中，功放线性化的方法有：功率回退法，预失真法，前馈法，反馈法等。其中预失真法和前馈法都需要一个RF基波抵消电路，现有的RF基波抵消技术多采用从主路上取出一个信号，经过延时，与主路上通过失真发生器的信号合成，当主路信号与延时后的信号幅度相等而相位相差180°时便会使基波分量得到抵消，从而只保留了失真分量。现有的基波抵消电路存在电路复杂、调试麻烦、抵消效果差等缺点。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是如何提供一种RF基波抵消电路，该电路保证了基波抵消的效果，大大降低了调试量，可用于预失真功放中，能改善功放的线性指标，能提高功放的效率。

本实用新型所提出的技术问题是这样解决的：提供一种RF基波抵消电路，其特征在于：包括电桥1和电桥5，所述电桥1连接在电路的输入端，所述电桥5连接在电路的输出端；包括上、下两个支路，均连接在所述电桥1和电桥5之间，都连接有失真发生器、固定衰减器和可调衰减器。

按照本实用新型所提供的RF基波抵消电路，其特征在于，所述电桥1的端口A连接RF信号的输入端，端口B连接匹配负载6，负载6接地；所述电桥5的输出端口H作为RF信号的输出端，端口G连接匹配负载10，负载10接地。

按照本实用新型所提供的RF基波抵消电路，其特征在于，所述电桥1端口D与电桥5的端口E之间顺次串联失真发生器2、固定衰减器3和可调衰减器4；所述电桥1的端口C与电桥5的端口F之间顺次串联固定衰减器7、失真发生器8和可调衰减器9。

按照本实用新型所提供的RF基波抵消电路，其特征在于，所述电桥1端口D与电桥5的端口E之间顺次串联固定衰减器3、失真发生器2和可调衰减器4；所述电桥1的端口C与电桥5的端口F之间顺次串联失真发生器8、固定衰减器7和可调衰减器9。

按照本实用新型所提供的RF基波抵消电路，其特征在于，所述可调衰减器4与可调衰减器9完全相同；所述失真发生器2与失真发生器8完全相同；固定衰减器3与固定衰减器7完全相同；上下支路的线路长度相等。

按照本实用新型所提供的RF基波抵消电路，其特征在于，所述两个支路中的一个支路用于产生失真信号，而另一个支路用于延时，对于产生失真信号的那一路，用较大功率的信号来产生失真，将电桥1的一个输出端的信号不衰减或少衰减，然后送到失真发生器2；对于延时的那一路，用较小功率的信号，将电桥1的另一个输出端的信号进行较大的衰减然后送到失真发生器8。

本实用新型所提供的RF基波抵消电路，采用了双电桥基波抵消电路，用于预失真功放中可以改善了功放的线性指标，提高了功放的效率。该电路有如下特点：

1.采用双电桥，在输入端和输出端各用一个，利用电桥两臂的90°固有相差来实现基波抵消；

2.该电路分成上下两路，其中一个支路是主路，用于产生失真后的信号，主要有三阶分量和五阶分量。另一个支路是提供一个不失真的信号，其延时与上边支路相等；

3.上下两个支路所用的元器件型号和数量相同，其连接顺序有差别；

4.上下支路均用一个小功率放大器构成失真发生器，产生失真后的信号；

5.一个支路的信号流程是先通过失真发生器，然后通过衰减器，另一个支路是先通过衰减器然后通过失真发生器。

附图说明

图1是本实用新型所提供的RF基波抵消电路的第一实施例的电路图；

图2是本实用新型所提供的RF基波抵消电路的三阶交调示意图；

图3是本实用新型所提供的RF基波抵消电路的输入信号与输出基波以及输出三阶分量关系图；

图4是本实用新型所提供的RF基波抵消电路的第二实施例的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型所提供的RF基波抵消电路作详细说明。

图1是本实用新型所提供的RF基波抵消电路的第一实施例的电路图，其中，1、电桥，2、失真发生器，3、固定衰减器，4、可调衰减器，5、电桥，6、匹配负载，7、固定衰减器，8、失真发生器，9、可调衰减器，10、匹配负载，A、B、C、D：电桥1的端口，E、F、G、H：电桥5的端口。RF信号从电桥1的输入端A输入，经过电桥1后分成两路C和D，C和D两路信号大小相等，相位相差90°。从电桥1的端口D输出的信号送到失真发生器2，产生一定的失真信号，然后到固定衰减器3，将功率适当降低，再送到可调衰减器4，以便在一定范围内对信号功率进行调节，然后送到电桥5的端口E。负载6和负载10分别作电桥1和电桥5的匹配负载。

电桥各端口的理论关系见下表：

设输入信号初相为θ，根据上表，上支路中，电桥1的端口D相位也为θ，设失真发生器2的固定相移为θ2，固定衰减器3的固定相移为θ3，可调衰减器4的固定相移为θ4，则送到电桥5的端口E的信号相位是(θ+θ2+θ3+θ4)，则通过上边支路而从电桥5的端口H输出的信号相位是(θ+θ2+θ3+θ4)。

在下支路中，电桥1的端口C输出的信号先送到固定衰减器7，再送到失真发生器8，再送到可调衰减器9，然后送到电桥5的端口F。

电桥1的端口C输出的信号相位是θ-90°，设固定衰减器7的固定相移为θ7失真发生器8的固定相移为θ8，，可调衰减器9的固定相移为θ9，而上下两路各部分所用的元器件型号和数量以及电路参数都完全相同，即失真发生器2和失真发生器8相同，固定衰减器3和固定衰减器7相同，可调衰减器4和可调衰减器9相同，且上下支路的线路长度相等。所以通过下边支路而从电桥5的端口H输出的信号相位是[(θ-90°)+θ7+θ8+θ9]-90°＝[(θ+θ2+θ3+θ4)-180°]。则可见从上边支路到电桥5的端口H的信号与从下边支路到电桥5的端口H的信号相位相差180°，而信号幅度相等，则基波信号会在电桥5的端口H完全抵消。

图2是本实用新型所提供的RF基波抵消电路的三阶交调示意图，对一个非线性器件来说，其输出的三阶分量和五阶分量随输入信号的增大而急剧增大。三阶交调抑制比(IMD3，简称三阶交调)：指放大器输出信号的基波分量与三阶交调分量的功率比的分贝值，用IMD3表示。其中，F1和F2是输入的两个功率相等而频率不同的信号通过放大器放大后的输出分量，对于理想放大器，其输出应该只包含F1和F2。但实际的放大器由于存在失真，其输出就不仅仅只包含F1和F2，而是包含了众多新的频率分量。对系统影响较大的主要有F3，F4，F5，F6等。其中，F3＝2*F1-F2，F4＝2*F2-F1。F5＝3*F1-2*F2，F6＝3*F2-2*F1。它们都是由于器件的非线性，使F1和F2在放大的过程中产生各种频率组合(又称为交调)而成的。F3和F4就被称为三阶交调分量，而F5和F6就被称为五阶交调分量。

图3是本实用新型所提供的RF基波抵消电路的输入信号与输出基波以及输出三阶分量关系图。曲线A表示基波信号的输出功率随输入功率的变化关系，它的斜率为1。它和纵坐标有一个交点，表示在输入功率为0dBm时输出功率的值，也就是在输入功率为0dBm时放大器的增益G；曲线B表示三阶分量随输入功率的变化关系，它的斜率为3；曲线C表示曲线A基波信号的线性段的理论上的延伸，它和三阶分量的延伸曲线有一个交点，这个交点称为三阶交调截止点(OIP3)。在输出功率为P0时该放大器的IMD3有如下公式：

IMD3＝P0-IM3＝(OIP3-P0)2

IM3＝3*P0-2*OIP3

从图3可知，当输入功率增大1dB时，输出的基波功率相应增大1dB，而输出三阶分量则增大3dB，输出IMD3则降低2dB。

现在回过头来再分析本实用新型的第一实施例的失真信号的情况。在图1中，失真发生器2是一个非线性电路，当信号通过它时会产生一定的失真。设它的OIP3＝P1，增益为G，输入基波信号功率为Pin，输出基波信号功率为Pout。为了避免使失真发生器2进入饱和区(图3中曲线A的弯曲段)，我们选择适当的器件和输入功率，使其满足OIP3＞＞Pout，这时有如下关系式成立：

Pout＝Pin+G

输出的三阶交调功率为IM3＝3*Pout-2*OIP3

再设固定衰减器3的衰减量为A1，可调衰减器4的衰减量为A2，由于这两个电路均可以看成是线性电路，因此信号通过它们后不会产生新的交调分量，并且各频率分量的幅度、相位等均保持原有的相对关系，则从可调衰减器4输出的基波信号功率和三阶交调功率分别为：

Pout(4)＝Pout-A1-A2＝Pin+G-A1-A2

IM3(4)＝IM3-A1-A2＝3*Pout-2*OIP3-A1-A2

在图1另一个支路中，设失真发生器8的输出功率为Pout`，输出三阶交调分量功率为IM3`。由于失真发生器8与失真发生器2完全相同，固定衰减器3和固定衰减器7相同，可调衰减器4和可调衰减器9相同。而电桥的两个输出端C和D的输出功率也相等，故有如下关系式成立：

Pout`＝(Pin-A1)+G＝Pout-A1

输出的三阶交调功率为：

IM3`＝3*Pout`-2*OIP3＝(3*Pout-2OIP3)-3*A1＝IM3-3*A1

则从可调衰减器9输出的基波信号功率和三阶交调功率分别为：

Pout(9)＝Pout`-A2＝(Pout-A1)-A2＝Pin+G-A1-A2＝Pout(4)

IM3(9)＝IM3`-A2＝(IM3-3*A1)-A2＝(IM3-A1-A2)-2*A1＝IM3(4)-2*A1

因此送到电桥5的E和F两个端口的基波信号功率相等，而三阶交调分量功率不相等，上边支路的三阶交调功率要比下边支路的三阶交调功率大(2*A1)分贝。

五阶交调分量的计算与三阶交调分量的计算类似，所不同的是三阶分量与基波分量是3倍关系，而五阶分量与基波分量的功率是5倍关系。

故信号在通过本实用新型所提供RF基波抵消电路处理后，上下两支路的基波分量功率相等，而相位相差180°，故基波分量被抵消了；而三阶分量和五阶分量由于上下两路的功率不同，无法抵消。故输出端只剩下三阶和五阶交调分量。

需要指出的是，要保证本实用新型所提供RF基波抵消电路的基波抵消效果，必须要保证上下两路尽可能对称，即上下两路的三个功能模块相同，而且要选用性能指标好的电桥，且上下支路的线路长度相等。只要保证了电路的一致性，该电路完全可以实现相位的免调试，而只需对上下两路的功率进行微调即可，一般是固定其中一路，而调整另一路，比如将可调衰减器4固定而调整可调衰减器9。

图4是本实用新型所提供的RF基波抵消电路的第二实施例的电路图。它与本实用新型所提供的RF基波抵消电路的第一实施例的电路的区别在于将第一实施例电路的上下两路交换而成，工作原理和工作方式相同。

Claims (6)

1、一种RF基波抵消电路，其特征在于：

A.包括电桥(1)和电桥(5)，所述电桥(1)连接在电路的输入端，所述电桥(5)连接在电路的输出端；

B.包括上、下两个支路，所述上、下两个支路均连接在所述电桥(1)和电桥(5)之间，都连接有失真发生器、固定衰减器和可调衰减器。

2、根据权利要求1所述的RF基波抵消电路，其特征在于，所述电桥(1)的端口(A)连接RF信号的输入端，端口(B)连接匹配负载(6)，负载(6)接地；所述电桥(5)的输出端口(H)作为RF信号的输出端，端口(G)连接匹配负载(10)，负载(10)接地。

3、根据权利要求1或2所述的RF基波抵消电路，其特征在于，所述电桥(1)端口(D)与电桥(5)的端口(E)之间顺次串联失真发生器(2)、固定衰减器(3)和可调衰减器(4)；所述电桥(1)的端口(C)与电桥(5)的端口(F)之间顺次串联固定衰减器(7)、失真发生器(8)和可调衰减器(9)。

4、根据权利要求1或2所述的RF基波抵消电路，其特征在于，所述电桥(1)端口(D)与电桥(5)的端口(E)之间顺次串联固定衰减器(3)、失真发生器(2)和可调衰减器(4)；所述电桥(1)的端口(C)与电桥(5)的端口(F)之间顺次串联失真发生器(8)、固定衰减器(7)和可调衰减器(9)。

5、根据权利要求3所述的RF基波抵消电路，其特征在于，所述可调衰减器(4)与可调衰减器(9)完全相同；所述失真发生器(2)与失真发生器(8)完全相同；固定衰减器(3)与固定衰减器(7)完全相同。

6、根据权利要求4所述的RF基波抵消电路，其特征在于，所述可调衰减器(4)与可调衰减器(9)完全相同；所述失真发生器(2)与失真发生器(8)完全相同；固定衰减器(3)与固定衰减器(7)完全相同。

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