專利名稱：純硬件電路實現自適應控制的前饋功放裝置的制作方法
技術領域：
純硬件電路實現自適應控制的前饋功放裝置技術領域：
本發明是關于一種自適應控制電路，特別是純硬件電路實現自適應控制 的前饋功放裝置。背景技術：
現代無線通信為提高信道的頻譜利用率，采用愈來愈復雜的數字調制， 導致信號呈現出非恒定包絡調制、高峰-均比以及大動態幅度變化等特性。而 多元矢量調制和解調過程要求鏈路極低的傳輸誤差，這就要求作為傳輸鏈路 中重要環節的射頻功率放大器必須保持足夠的線性特性。前饋技術，由于其 具有高校準精度，高穩定度以及不受帶寬限制等優點，成為了改善寬帶信號 線性度時所采用的主要技術。1 .前饋原理及自適應的重要性最基本的前饋放大器原理如圖1所示。它由2個環路組成環路1由功 分器、主功率^L大器(主功放)、耦合器、衰減器、第一延時、減法器組成。 輸入的RF信號，即2個純凈的載波信號，經功分器后被分成兩支路信號上 分支路為主功放支路，純凈的RF載波信號經過該支路后產生放大后的栽波信 號和互調失真信號；下分支路為附支路，純凈的RF載波信號經過該支路后被 延時，主功放支路輸出的非線性失真信號經耦合器、衰減器，與附支路輸出 的信號在減法器中合成，而提取出由于主功放非線性放大所產生的互調失真 信號。因此，這一環路又稱為RF載波信號消除環路。環路2,也叫失真信號消除環路，由第二延時、誤差功率放大器(誤差 功放)、衰減器、耦合器、減法器組成。同樣也有兩條分支支路上分支路將 主功放輸出的非線性失真信號延時后送入減法器；下分支路將環路l提取出 的互調失真信號進行放大，也送入減法器，則此時輸出的信號就是放大的線 性的射頻信號。由此可知，要實現前饋功放的良好抵消，必須保證幅度、相 位和時延的匹配，如果出現功率變化、直流偏置電壓、溫度變化及器件老化 等均會造成抵消失靈。為此，必須在系統中考慮自適應抵消技術，使抵消能 夠跟得上內外環境及其它參量的變化。2.自適應前饋射頻功率放大器及硬件實現方法有很多自適應方法譬如，中國專利申請號00122412.3，名稱為利用導頻 的前饋線性功率放大方法及裝置揭露了 一種前饋功放自適應控制方法，但存 在使用多個PLL鎖相環路，結構復雜，不利于進一步減小體積，另外，由于 使用了多個振蕩器，為了安全隔離，振蕩器間也需要單獨的空間分別放置， 也阻礙了前饋放大器的進一步小型化。需要軟件及算法支持，設計和生產成 本提高，風險加大。另外，由于采用太復雜的電路或引入較多的軟件處理， 會使環路的鎖定時間延長，影響環路的實時跟蹤和對消。引入過多的器件， 增加了設備出現故障的概率，不利于設備的穩定工作，且生產工藝復雜，不 利于大批量生產。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題在于提供一種簡單有效的完全硬件的前 饋功放自適應控制電路。本實用新型是通過以下技術方案解決上述技術問題的純硬件電路實現 自適應控制的前饋功放裝置，包括對載波信號消除的環路一以及對失真信號 消除的環路二，環路一控制與環路一相連，環路二控制與環^各二相連，環路 一控制以及環路二控制為純硬件電路，均包括一正相移相橋、 一對積分器、 一對低通濾波器以及一對象限轉換器，正相移向橋的兩輸出端分別依次與積 分器、低通濾波器以及象限轉換器相連。所述環路一包括功分器、耦合器一、調節器一、主功放、耦合器二、衰 減器、減法器以及第一延時，射頻信號一路經功分器，到第一延時器，再到 環路一控制的第一端，另一路經耦合器一、調節器一、主功放、耦合器二、 衰減器到減法器一輸出一個失真信號，該失真信號最后到達環路一控制的第 二端，環路一控制輸出一個幅度偏差電壓或相位偏差電壓，該電壓送至調節 器一； 所述環路二包括耦合器一、調節器一、主功放、耦合器二、衰減器、減 法器一、調節器二、誤差功放、減法器二、第二延時器以及耦合器三，導頻 信號源發出兩路信號， 一路送至環路二控制的第一端，另經耦合器一耦合至 主功放，再由主功放放大，放大后的信號分為兩路， 一路經第二延時器到減 法器二，另一路經耦合器二、衰減器、減法器一、調節器二到誤差功放，再 由誤差功放放大后到減法器二，減法器二輸出的信號通過耦合器三反饋至環 路二控制的第二端，環路二控制輸出一個幅度偏差電壓或相位偏差電壓，該電壓送至調節器二。調節器一以及調節器二采用集成器件構成的笛卡爾調整器。本實用新型的優點在于解決了現有技術的線性化方法中所存在的復雜 化缺陷，提供一種簡單有效的完全硬件的自適應抵消方法，在保證前饋系統 完全的自適應功能下，使得硬件構成極其簡單，降低調試難度，成本低廉， 開發及批量生產風險很小。
下面參照附圖結合實施例對本實用新型作進一步的描述。圖l是現有最基本的前饋放大器原理圖。圖2是現有自適應前饋射頻功率放大器電路原理圖。圖3是本實用新型純硬件電路實現自適應控制的前饋功放裝置的結構框圖。圖4是本實用新型中環路一控制的硬件構成框圖。圖5是現有常見的誤差調節采用的分立器件結構圖。圖6是本實用新型誤差調節采用集成器件構成的笛卡爾調整器的結構圖。圖7是環路^^消狀況曲線。
具體實施方式
請參閱圖3所示，本實用新型純硬件電路實現自適應控制的前饋功放裝 置的自適應環節主要由環路一控制、調節器一、環路二控制、調節器二、及
兩個耦合器等組成兩個閉環鏈路，從而實現環路的自動調整及控制的，具體 連接方式如下所述。該前饋功放裝置可以采用現有的各種連接方式，既包括環路一以及環路二兩個環路，環路一的連接方式為功分器的兩端分別連到耦合器一以及第 一延時器，第一延時器輸出端連接至減法器一的第一輸入端，耦合器一以及 調節器一、主功放、耦合器二依次串行連接，耦合器二的第一輸出端通過一 衰減器連接到減法器一的第二輸入端。環路一控制與環路一相連，環路一控 制的第一輸入端與第一延時器的輸出端相連，環路一控制的第二端與減法器 一的輸出端連接。環路二的連接方式為環路二也包括依次串行連接的耦合器一、調節器 一、主功放、耦合器二，以及連接到耦合器二的第一輸出端的衰減器及減法 器一，耦合器二的第二輸出端通過一第二延時器連接到減法器二的第一輸入 端，減法器一的輸出端同時連接到調節器二的輸入端，調節器二的輸出端通 過一誤差功放輸入到減法器二的第二輸入端，減法器二的輸出端連到耦合器 三的輸入端。環路二控制與環路二相連， 一導頻信號源分別發出信號至耦合 器一 以及環路二控制的第 一端，耦合器三的輸出端連到環路二控制的第二端， 下面分別闡述它們的作用以及工作原理。環路一控制及調節器一的作用是為了糾正環路一由于某種原因而導致環 路的相位偏差或幅度偏差而設的。環路二控制及調節器二的作用是為了糾正 環路二由于某種原因而導致環路的相位偏差或幅度偏差而設的。環路一控制以及環路二控制采用純硬件構成，其硬件構成框圖均如圖4 所示，第一端信號F1經過正交移相橋后生成兩路相位差為90。的正交信號， 分別與第二端信號F2相乘，得到一個僅與信號幅度偏差的相關參量AI及一 個僅與信號相位偏差的相關參量A (J)，該參量將分別^c送往由高速運放構成的積分器進行積分，該運放擁有200MHz的帶寬及1600V/ps轉換速率，高速 運放帶來的好處是能將兩個基本的誤差源-電壓噪聲和諧波失真-都降至最 低，且閉環響應速度快，使得由于某種原因而引起閉環鏈路出現的幅度或相 位偏差能被及時有效的糾正。由運放組成的低通濾波器，能濾除積分器輸出 的高次諧波分量，從而有效的降低該諧波對調節器的影響，加強環路抵消效 果。由低通濾波器輸出的電壓經過象限轉換器轉換后，得到一組僅與環路幅度偏差及相位偏差的電壓參量VAI和VA小，該值將#>送至調節器一或者調 節器二進行誤差調節。常見的誤差調節采用分立器件分別構成的幅度及相位調整器串聯使用， 如圖5所示，存在著調整相位或幅度時會相聯變化，不易調整，且分立器件 的使用不利于系統的小型化。本系統中的調節器一以及調節器二采用集成器件構成的笛卡爾調整器如 圖6所示。該笛卡爾調節器可實現幅度2-30dB/相位0-360度的調節范圍，且調整 時相互關聯較小，便于調節，由于采用集成器件利于系統的進一步的小型化 及降低調試難度，有利于批量生產。環路一自適應過程射頻信號RFin—路經功分器，到第一延時器，再到 環路一控制的第一端；另一路經耦合器一、調節器一、主功放、耦合器二、 衰減器到減法器一輸出一個失真信號，最后到達環路一控制的第二端。設某一時刻，由于外界環境引起主功放幅度偏差AI1或相位偏差A (H,導致環路 一控制的正交積分輸出一個幅度偏差電壓II或相位偏差電壓Ql,該電壓送 至調節器一進行幅度或相位的調節，從而實現系統的自適應調節，達到環路 一的幅度和相位的平衡穩定狀態。環路二的自適應過程為導頻信號源發出兩路信號， 一路送至環路二控 制的第一端；另經耦合器一耦合至主功放通道，再由主功放放大，放大后的 信號分為兩路， 一路經第二延時到失真抵消的減法器二，另一路經耦合器二、 衰減器、減法器一、調節器二到誤差功放，再由誤差功放放大至與主功放輸 出的幅度相等的量，在減法器二中與主功放輸出的信號抵消，最后，輸出的 信號通過耦合器三反饋至環路二控制的第二端，該信號與導頻信號正交得出 幅度偏差量AI2或相位偏差量A (J)2，導致環路二控制的正交積分輸出一個幅 度偏差電壓12或相位偏差電壓Q2，該電壓分量送至調節器二，以對環路二 出現的幅度偏差或相位偏差進行自適應調節。由于導頻信號被置于帶外，將
被濾波器濾除，所以不會對系統造成影響。環路:J氐消狀況曲線如圖7所示，結果表明，本系統簡單有效，可降低設 計和生產成本，便于批量生產及調試。
權利要求1. 純硬件電路實現自適應控制的前饋功放裝置，包括對載波信號消除的 環路一以及對失真信號消除的環路二，環路一控制與環路一相連，環路二控制與環路二相連，其特征在于環路一控制以及環路二控制均包括一正相移 相橋、 一對積分器、 一對低通濾波器以及一對象限轉換器，正相移向橋的兩 輸出端分別依次與積分器、低通濾波器以及象限轉換器相連。
2. 如權利要求1所述的純硬件電路實現自適應控制的前饋功放裝置，其特 征在于所述環路一包括功分器、耦合器一、調節器一、主功放、耦合器二、 衰減器、減法器以及第一延時，射頻信號一路經功分器，到第一延時器，再 到環路一控制的第一端，另一路經耦合器一、調節器一、主功放、耦合器二、 衰減器到減法器一輸出一個失真信號，該失真信號最后到達環路一控制的第 二端，環路一控制輸出一個幅度偏差電壓或相位偏差電壓，該電壓送至調節 器一；所述環路二包括耦合器一、調節器一、主功放、耦合器二、衰減器、減 法器一、調節器二、誤差功放、減法器二、第二延時器以及耦合器三，導頻 信號源發出兩路信號， 一路送至環路二控制的第一端，另經耦合器一耦合至 主功放，再由主功放放大，放大后的信號分為兩路， 一路經第二延時器到減 法器二，另一路經耦合器二、衰減器、減法器一、調節器二到誤差功放，再 由誤差功放放大后到減法器二，減法器二輸出的信號通過耦合器三反饋至環 路二控制的第二端，環路二控制輸出一個幅度偏差電壓或相位偏差電壓，該 電壓送至調節器二。
3. 如權利要求2所述的純硬件電路實現自適應控制的前饋功放裝置，其特 征在于調節器一以及調節器二采用集成器件構成的笛卡爾調整器。
專利摘要本實用新型提供一種純硬件電路實現自適應控制的前饋功放裝置，包括對載波信號消除的環路一以及對失真信號消除的環路二，環路一控制與環路一相連，環路二控制與環路二相連，環路一控制以及環路二控制為純硬件電路，均包括一正相移相橋、一對積分器、一對低通濾波器以及一對象限轉換器，正相移向橋的兩輸出端分別依次與積分器、低通濾波器以及象限轉換器相連。解決了現有技術的線性化方法中所存在的復雜化缺陷，提供一種簡單有效的完全硬件的自適應抵消方法。
文檔編號H03F1/32GK201039090SQ20072000689
公開日2008年3月19日 申請日期2007年4月24日 優先權日2007年4月24日
發明者李衛校 申請人:福建三元達通訊有限公司