平衡放大系統和天線系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種平衡放大系統和天線系統。該放大系統包括線性處理單元、放大通道和反饋通道；放大通道包括同頻合路器和N路放大器。所述反饋通道包括信號合成器和N條反饋支路；第j路放大器的輸出端與第j條反饋支路的輸入端連接，且每條反饋支路的輸出端分別連接至信號合成器的輸入端，信號合成器的輸出端連接至線性處理單元；其中，j為大于等于1且小于等于N之間的每一個自然數；N條反饋支路中至少有一條反饋支路中設置有相位補償電路，相位補償電路用于對從所述系統的輸出端進入到所在的反饋支路的干擾信號進行反相補償，對反饋支路連接的放大器的輸出信號進行正相補償；每條反饋支路輸出的干擾信號相互抵消。
【專利說明】平衡放大系統和天線系統
【技術領域】
[0001]本發明實施例涉及電子技術，尤其涉及一種平衡放大系統和天線系統。
【背景技術】
[0002]如圖1所示的四路平衡放大系統架構，在輸入端，輸入信號經線性處理單元處理后進入同頻合路器11，由同頻合路器11將輸入信號分支后輸出給兩個放大器12 ;在輸出端，通常由一個同頻合路器11對兩路放大器的輸出端進行合路。另外，輸出端的反饋通道中包括用于控制線性處理單元的控制模塊，控制模塊通過系統的輸出信號對線性處理單元進行控制。同頻合路器可以是3dB電橋，通常為90度的3dB電橋。平衡式放大器具有下面的優點:功放的一致性好；合路端口的駐波好；功放穩定性高；平衡式放大器由多個通道合路，每個通道的功率較小，因此平衡式放大器可采用小功率器件實現；平衡式放大器可采用諧波調諧技術來提升功放效率；帶寬性能好等諸多優點。
[0003]為了避免從輸出端進入的外界信號影響反饋通道中線性處理單元的性能，如圖1所示，現有平衡放大系統，在輸出端和反饋通道之間設置了一個環形器13或隔離器，以隔離外界信號對反饋通道的干擾。由于環形器或隔離器的增加，使得平衡放大系統的成本提聞。
【發明內容】
[0004]本發明實施例提供一種平衡放大系統和天線系統，用于降低平衡放大系統的成本，同時消除外界信號對放大系統中線性處理單元的干擾。
[0005]第一方面，本發明實施例提供一種平衡放大系統，包括:線性處理單元、放大通道和反饋通道；所述放大通道包括合路器和N路放大器；第i路放大器的輸入端和第i+Ι路放大器的輸入端分別接入同一個合路器的輸出端，第i路放大器的輸出端和第i+Ι路放大器的輸出端通過一個合路器合路；N為偶數，i為小于N的所有奇數；所述系統的輸入信號經所述線性處理單元處理后進入所述放大通道，其特征在于:
[0006]所述反饋通道包括信號合成器和N條反饋支路；所述反饋通道用于耦合所述系統的輸出信號并處理所耦合的信號，將處理后的信號輸入到所述線性處理單元；所述線性處理單元，用于將系統的輸入信號與系統的輸出信號進行對比，使所述系統成為線性化系統；
[0007]第j路放大器的輸出端與第j條反饋支路的輸入端連接，且每條反饋支路的輸出端分別連接至所述信號合成器的輸入端，所述信號合成器的輸出端連接至所述線性處理單元；其中，j為大于等于I且小于等于N之間的每一個自然數；
[0008]所述N條反饋支路中至少有一條反饋支路中設置有相位補償電路，所述相位補償電路用于對從所述系統的輸出端進入到所在的反饋支路的干擾信號進行反相補償，對所述反饋支路連接的放大器的輸出信號進行正相補償；
[0009]在所述相位補償電路和所述信號合成電路的共同作用下，每條反饋支路輸出的干擾信號相互抵消。
[0010]結合第一方面，在第一種可能實現的方式中，經第i條反饋支路進入到所述信號合成電路的干擾信號，與經第i+ι條反饋支路進入到所述信號合成電路的干擾信號，經所述信號合成器處理后相互抵消。
[0011]結合第一方面，或者，第一方面的第一種可能實現的方式，在第二種可能的實現方式中，若所述放大通道中每個合路器的相位均為90度，所述第i條反饋支路中的相位補償電路與所述第i+ι條反饋支路中的相位補償電路的相位差值，與用于對第i路放大器與第i+Ι路放大器進行合路的合路器的相位相等。
[0012]結合第一方面，或者，第一方面的第一種和第二種可能實現的方式，在第三種可能的實現方式中，若N為2，第2條反饋支路的相位補償電路的相位與第2路放大器的輸出端連接的合路器的相位相等。
[0013]結合第一方面，或者，第一方面的第一種至第三種可能實現的方式，在第四種可能的實現方式中，若N為4，第2條反饋支路的相位補償電路的相位與第2路放大器的輸出端連接的合路器A的相位相等，第3條反饋支路中的相位補償電路的相位與第3路放大器的輸出端連接的合路器B的相位相等，第4條反饋支路中的相位補償電路的相位為，第4路放大器的輸出端連接的合路器B的相位與合路器C的相位之和，所述合路器C用于對合路器A和合路器B的輸出信號進行合路。
[0014]結合第一方面，或者，第一方面的第一種至第四種可能實現的方式，在第五種可能的實現方式中，在第j路放大器的輸出端和所述第j放大器的輸出端連接的合路器的輸入端之間，設置有用于過濾每路放大器的輸出信號中除有用信號之外的干擾信號的濾波器。
[0015]本發明實施例將第j條反饋支路的耦合端口設置在第j路放大器的輸出端和與第j路放大器連接的合路器的輸入端之間，為了使輸入到控制模塊24的信號與系統輸出端的輸出信號保持一致，本發明實施例在至少一條反饋支路中設置相位補償電路。每條反饋支路的輸出端均連接至信號合成器24，在反饋支路中相位補償電路和信號合成器24的共同作用下，經每條反饋支路進入到信號合成電路24的各路干擾信號，經信號合成電路24合成后相互抵消，且信號合成器輸出的信號與系統的輸出信號保持一致。避免了來自外界的干擾信號對線性處理單元20的干擾，同時還實現了通過系統的輸出信號對線性處理單元進行控制的目的。因此，本發明實施例采用電路簡單的信號合成器和相位補償電路消除了外界信號對線性處理單元的干擾，不需要在平衡放大系統的輸出端設置隔離器或環形器，降低了平衡放大系統的生成成本。
[0016]第二方面，本發明實施例提供一種天線系統，包括:線性處理單元、反饋通道和N個發射通道；
[0017]每個所述發射通道包括合路器、N個波束賦形器和N路放大器以及N個天線；每路放大器的輸出端分別連接有一個天線，第i路放大器的輸入端和第i+Ι路放大器的輸入端分別經不同的波束賦形器接入同一個合路器的不同輸出端；N為偶數，i為小于N的所有奇數；從所述系統的輸入端進入所述系統的輸入信號經所述線性處理單元處理后進入所述發射通道:
[0018]所述反饋通道包括信號合成器和N條反饋支路；所述反饋通道用于耦合所述系統的輸出信號并處理所耦合的信號，將處理后的信號輸入到所述線性處理單元；所述線性處理單元，用于將系統的輸入信號與系統的輸出信號進行對比，使所述系統成為線性化系統；
[0019]第j路放大器的輸出端與第j條反饋支路的輸入端連接，每條反饋支路的輸出端分別連接至所述信號合成器的輸入端；所述信號合成器的輸出端連接至所述線性處理單元；其中，j為大于等于I且小于等于N之間的每一個自然數；
[0020]N條所述反饋支路中至少有一條反饋支路中設置一個波束賦形器，若第X條反饋支路中設置有波形賦形器，第X條反饋支路中的波形賦形器，用于對第X路放大器的輸出信號進行正相補償。X為為大于等于I且小于等于N之間的任一個自然數；
[0021]在反饋支路中波形賦形器和所述信號合成電路的共同作用下，所述信號合成電路輸出的信號與所述系統在空口合成的主瓣方向的信號保持一致。
[0022]結合第二方面，或者，第一方面的第一種可能實現的方式，在第二種可能的實現方式中，每條反饋支路中均設置有波束賦形器，第j條反饋支路中設置的波束賦形器。與第j路放大器的輸入端連接的波形賦形器的相位相反。
[0023]結合第二方面，或者，第一方面的第一種和第二種可能實現的方式，在第三種可能的實現方式中，N個濾波器、第j個波濾器設置在第i路放大器的輸出端和第i個天線之間。
[0024]結合第二方面，或者，第一方面的第一種至第三種可能實現的方式，在第四種可能的實現方式中，所述線性處理單元為數字預失真系統或模擬預失真系統。
[0025]本發明實施例提供的天線系統中，每路放大器的反饋支路設置在放大器的輸出端和與該放大器連接的天線之間，N條反饋支路中至少有一條反饋支路中設置一個波束賦形器，在反饋支路中波形賦形器和信號合成電路的共同作用下，信號合成電路62輸出信號與天線系統在空口合成的主瓣方向的信號保持一致，實現了控制模塊通過天線系統在空口合成的主瓣方向的信號控制線性處理單元的目的，達到了各路放大器共用一個反饋通道的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1為現有技術提供的一種四路平衡放大系統結構示意圖
[0027]圖2為本發明實施例提供的一種平衡放大系統結構示意圖；
[0028]圖3為本發明實施例提供的一種兩路平衡放大系統結構示意圖；
[0029]圖4為本發明實施例提供的一種四路平衡放大系統結構示意圖；
[0030]圖5為本發明實施例提供的另一種平衡放大系統結構示意圖；
[0031]圖6A為現有技術提供的天線系統結構示意圖；
[0032]圖6B為本發明實施例提供的一種天線系統結構示意圖；
[0033]圖7為本發明實施例提供的另一種天線系統結構示意圖；
[0034]圖8為本發明實施例提供的一種包括數字預失真系統的天線系統結構示意圖。
【具體實施方式】
[0035]圖2為本發明實施例提供的一種平衡放大系統結構示意圖。如圖2所示，本實施例提供的平衡放大系統包括:線性處理單元20、放大通道和反饋通道。放大通道包括位于輸出端的合路器25和位于輸出端的合路器22和N路放大器21。該平衡放大系統中放大器的總路數為N，N為偶數。其中，合路器可為3dB電橋，例如90度3dB電橋，180度3dB電橋。
[0036]如圖2所示，放大通道中第i路放大器的輸入端和第i+Ι路放大器的輸入端分別接入同一個合路器的輸出端，第i路放大器的輸出端和第i+Ι路放大器的輸出端通過一個合路器進行合路，i為小于N的所有奇數。輸入信號經線性處理單元20處理后，經一端接地的合路器分路后，分別進入到與各路放大器輸入端連接的合路器25。圖2僅示出了四路平衡放大系統，每增加兩路放大器，需要在輸入側和輸出側分別增加一個合路器。
[0037]反饋通道包括信號合成器24和N條反饋支路。反饋通道用于耦合所述平衡放大系統的輸出信號并處理所耦合的信號，將處理后的信號輸入到線性處理單元20。線性處理單元20，用于將系統的輸入信號與系統的輸出信號進行對比，使所述平衡放大系統成為線性化系統。其中，線性處理單元20可以是預失真系統，例如模擬預失真(AnalogPredistortion,簡稱 APD)系統或數字預失真(Digital Predistortion,簡稱 DPD)系統。
[0038]第j路放大器的輸出端還與第j條反饋支路的輸入端連接，其中，j為大于等于I且小于等于N的任意一個自然數。也就是，第j條反饋支路為第j條放大器的輸出端連接的反饋支路，第j條反饋支路的耦合端口設置在第j路放大器的輸出端和與第j路放大器連接的合路器的輸入端之間。
[0039]每條反饋支路的輸出端分別連接至信號合成器24的輸入端，信號合成器24的輸出端連接至線性處理單元20。
[0040]進一步，如圖2所示，反饋通道還可包括控制模塊23。信號合成器24的輸出端與控制模塊23的輸入端連接，控制模塊23的輸出端與線性處理單元20連接。控制模塊23通過系統的輸出信號控制線性處理單元20，即通過從圖2所示的輸出端輸出的信號控制線性處理單元20。
[0041]進入到信號合成電路的信號包括每路放大器的輸出信號和從系統的輸出端進入到反饋通道的外界干擾信號的各分支信號。每路放大器的輸出信號經各自的反饋支路進入到信號合成電路。從系統的輸出端進入的干擾信號，經位于系統輸出端的合路器分路后，分別進入到與各路放大器輸出端連接的合路器22，經合路器22分路后進入到反饋通道。也就是，經合路器22分路后的干擾信號，從合路器22的輸入端進入到第j條反饋支路。
[0042]在上述N條反饋支路中至少有一條反饋支路中設置有相位補償電路，例如移相器。相位補償電路，用于對從系統的輸出端進入到該反饋支路的干擾信號，對該反饋支路連接的放大器的輸出信號進行正相補償。從系統的輸出端進入到反饋通道的信號稱為反相信號，從各路放大器的輸出端進入到反饋通道的信號稱為正相信號或有用信號。
[0043]信號合成電路24，用于對每條反饋支路輸出的信號進行合成，使得每條反饋支路輸出的干擾信號相互抵消。該信號合成電路24還可以使得所述信號合成電路輸出的信號與所述系統的輸出端輸出的信號保持一致，包括使兩者的幅度和相位等特征均保持一致。每條反饋支路輸出的信號經信號合成電路24合成后，每條反饋支路輸出的干擾信號相互抵消。進一步的，每條反饋支路輸出的有用信號經信號合成器24處理相互疊加后，與系統的輸出端輸出的信號保持一致。因此，信號合成電路24向控制模塊23輸出的采樣信號，是與系統的輸出端輸出的信號保持一致的信號，不包括從系統的輸出端進入的干擾信號，實現了通過系統的輸出信號對線性處理單元進行控制的目的，同時避免了從輸出端進入系統的干擾信號對反饋通道中有用信號即各路放大器的輸出信號的干擾，從而避免了來自外界的干擾信號對線性處理單元20的干擾。因此，本實施例在平衡放大系統的輸出端不需要設置隔離器或環形器來避免來自外界的干擾信號對線性處理單元20的干擾。
[0044]通過上述描述可知，本發明實施例將第j條反饋支路的耦合端口設置在第j路放大器的輸出端和與第j路放大器連接的合路器的輸入端之間，為了使輸入到控制模塊24的信號與系統輸出端的輸出信號保持一致，本發明實施例在至少一條反饋支路中設置相位補償電路。每條反饋支路的輸出端均連接至信號合成器24，在反饋支路中相位補償電路和信號合成器24的共同作用下，經每條反饋支路進入到信號合成電路24的各路干擾信號，經信號合成電路24合成后相互抵消，并進一步使得信號合成器輸出的信號與系統的輸出信號保持一致。避免了來自外界的干擾信號對線性處理單元20的干擾，同時還實現了通過系統的輸出信號對線性處理單元進行控制的目的。因此，本發明實施例采用電路簡單的信號合成器和相位補償電路消除了外界信號對線性處理單元的干擾，不需要在平衡放大系統的輸出端設置隔離器或環形器，降低了平衡放大系統的生成成本。
[0045]可以在每條反饋支路中都設置相位補償電路，也可以在部分反饋支路中設置相位補償電路。可以依據以下原則，確定在哪些反饋支路中設置相位補償電路以及所設置的相位補償電路的相位值:每條反饋支路輸出的干擾信號經信號合成器24合成后相互抵消，或者，每條反饋支路輸出的干擾信號經信號合成器24合成后相互抵消且信號合成電路24輸出的信號與系統的輸出信號保持一致。
[0046]進一步，可以根據以下條件設置相位補償電路:經第i條反饋支路進入到信號合成電路24的干擾信號，與經第i+Ι條反饋支路進入到所述信號合成電路24的干擾信號，經信號合成器24處理后相互抵消。也就是，每兩路放大器的反饋支路輸出的干擾信號經信號合成器24合成后相互抵消，從而使信號合成器24輸出的信號中不包括干擾信號。
[0047]舉例來說，如果放大通道中每個合路器的相位均為90度。本發明實施例中，合路器的相位是指所述合路器的兩個輸入端到輸出端的兩條路徑之間的相位差。合路器有兩個輸入端，從輸入端到輸出端有兩條路徑，兩條路徑之間的相位差稱為合路器的相位。
[0048]為達到上述條件，可在每條反饋支路中都設置相位補償電路。各個反饋支路中的相位補償電路的相位滿足以下條件:第i條反饋支路中的相位補償電路與第i+Ι條反饋支路中的相位補償電路的相位差值，與用于對第i路放大器的輸出信號與第i+Ι路放大器的輸出信號進行合路的合路器的相位相等，i為小于N的所有奇數，N為偶數。其中，第I條反饋支路中的相位補償電路的相位為零，或者，可以在第I條反饋支路中不設置相位補償電路。在每條反饋去路各設置滿足上述相位條件的相位補償電路后，如圖2所示，從第j條反饋支路的耦合點到系統輸出端之間的相位關系，與第j條反饋支路的耦合點到信號合成器24的輸入端之間的相位關系保持一致，使得信號合成電路24輸出的信號與系統的輸出信號保持一致，同時，信號合成器24輸出的信號中不包括來自外界的干擾信號。其中，j為大于O且小于等于N的所有自然數。
[0049]以下分別以兩路平衡放大系統和四路平衡放大系統為例說明在輸出端省略環形器或隔離器的情況下，如何使線性處理單元不受到外界干擾信號的影響。
[0050]如圖3所示的兩路平衡放大系統，包括兩個放大器31和32、以及兩個合路器:合路器33和合路器34。圖3中每個合路器均為90度的3dB電橋。第I路放大器31的輸出端與反饋通道中的信號合成器36連接，也就是，第I路放大器31的反饋支路中沒有設置相位補償電路。第2條反饋支路的耦合端口設置在第2路放大器的輸出端和合路器34之間。第2條反饋支路中的移相器35的相位與第2路放大器的輸出端連接的合路器34的相位相等。合路器34的相位為90度，則移相器35為相位為90度。對于外界信號來說合路器34是分路器，外界信號從合路器34進入兩路平衡放大系統，經合路器34分路后，分別輸入到第I條反饋支路和第2個反饋支路。輸入到第2條反饋支路的信號與原始外界信號相差90度，輸入到第I條反饋支路的信號與原始外界信號相差O度。由于合路器34的移位，輸入到第I條反饋支路的信號與進入第2個反饋支路的信號相差90度。之后，輸入到第2個反饋支路的信號經移相器35移位后，從第I條反饋支路輸出的信號與第2個反饋支路輸出的信號相差180度,兩個相差180度的信號經信號合成器合成之后相互抵消。
[0051]進入第2條反饋支路中的第2路放大器的輸出信號經90度的移相器35移相后，與第2路放大器的輸出信號相差90度，也就是，第2條反饋支路輸入到信號合成器36的信號與與第2路放大器的輸出信號相差90度。而第2路放大器的輸出信號與第2路放大器的輸出信號經合路器34合路后,第2路放大器的輸出信號與系統的輸出信號也相差90度，因此，第2條反饋支路輸入到信號合成器34的有用信號與第2路放大器的輸出信號相同。第I條反饋支路中沒有設置移相器，第I路放大器的輸出信號與第I條反饋支路輸入到信號合成電路36的信號沒有相位差，第I路放大器的輸出信號與系統的輸出信號也沒有相位差。因此，第I條反饋支路輸入到信號合成電路的有用信號，與第I路放大器的輸出信號相同。因而，第I條反饋支路輸入到信號合成電路的有用信號和第2條反饋支路輸入到信號合成電路的有用信號，經信號合成電路36正相疊加后與系統的輸出信號保持一致。
[0052]如圖4所示的四路平衡放大系統，包括四個放大器和六個相位均為90度的合路器。其中，從輸出端來看包括以下合路器:用于對第I路放大器的輸出信號和第2路放大器的輸出信號進行合路合路器41、用于對第3路放大器的輸出信號和對第4路放大器的輸出信號進行合路的合路器42，以及用于對合路器41的輸出信號和合路器42的輸出信號進行合路的合路器43。從輸入端來看包括以下合路器:輸出端分別與第I路放大器的輸入端和第2路放大器的輸入端連接的合路器，輸出端分別與第3路放大器的輸入端和第4路放大器的輸入端連接的合路器，以及輸入端與線性處理單元連接的合路器。
[0053]第I路放大器的反饋支路即第I條反饋支路中不設置相位補償電路。第2條反饋支路的耦合端口設置在第2路放大器的輸出端和合路器41的輸入端之間。第3條反饋支路的耦合端口設置在第3路放大器的輸出端和合路器42的輸入端之間，第4條反饋支路的耦合端口設置在第4路放大器的輸出端和合路器42的輸入端之間。
[0054]第2條反饋支路中的相位補償電路44的相位與第2路放大器的輸出端連接的合路器41的相位相等，即相位補償電路44的相位與合路器41的相位相等。第3條反饋支路中的相位補償電路45的相位與第3路放大器的輸出端連接的合路器42的相位相等，即相位補償電路45的相位與合路器42的相位相等。第4路放大器的輸出端連接的相位補償電路46的相位為，第4路放大器的輸出端連接的合路器42的相位與合路器43的相位之和。第2條反饋支路中移相器44的相位為90度，第3條反饋支路中的移相器45的相位為90度，第4條反饋支路中移相器46的相位為180度。平衡放大系統中第i路放大器所在的發射支路與第i+Ι路放大器所在的發射支路之間的相位關系，和第i+2條路放大器所在的發射支路與第i+3路放大器所在的發射支路之間的相位關系保持一致，同樣，平衡放大系統中第i條反饋支路與第i+Ι條反饋支路之間的相位關系，和第i+2條反饋支路與第i+3條反饋支路之間的相位關系保持一致，其中，i為奇數。
[0055]外界信號經合路器43和合路器41分路后，輸入第I條反饋支路的外界信號與輸入第2條反饋支路的外界信號的相位相差90度。從第2條反饋支路輸入的外界信號經移相器44移位后，與第I條反饋支路輸出的外界信號相差180度，兩者經信號合成器合路后相互抵消。相應地，外界信號先后經合路器43和合路器42分路后，輸入第3條反饋支路的外界信號與進入合路器43的外界信號相差90度，輸入第4條反饋支路的外界信號與進入合路器43的外界信號相差180度，因而，輸入第3條反饋支路的外界信號與第4條反饋支路的外界信號的相位相差90度，經過移相器45的移位后，第3條反饋支路輸出的外界信號與進入合路器43的外界信號相差180度，經過移相器46的移位后，第4條反饋支路輸出的外界信號與進入合路器43的外界信號相差360度。因此，第3條反饋支路輸出的外界信號與第4條反饋支路輸出的外界信號180度，經信號合成器合成后兩者相互抵消。
[0056]因此，從四路平衡放大系統的輸出端進入的外界信號，不會從信號合成器輸入到控制模塊，使控制模塊通過沒有夾雜干擾信號的系統的輸出信號對線性處理單元進行控制，從而避免了外界信號對線性處理單元的干擾。
[0057]現有技術中，如圖1所示，在輸出端，環形器或隔離器之后還設置有腔體濾波器，以過濾掉放大系統的輸出信號中除的干擾信號。由于放大系統的功率較大，在放大系統輸出端設置的濾波器需要是功率較大的濾波器，例如腔體濾波器。然而，功率較大的濾波器通常體積比較大，比較笨重，成本也高。
[0058]在本發明的實施例中，如圖5所示，在圖2基礎上，每路放大器的輸出端和所述放大器的輸出端連接的合路器的輸入端之間設置有濾波器25，以過濾掉每路放大器的輸出信號中除有用信號之外的干擾信號，例如，非線性產物信號。由于，放大系統中每路放大器的功放都較小，在每路放大器的輸出端可設置功率小的濾波器，例如，薄膜體聲波諧振器(Film Bulk Acoustic Resonator,簡稱 FBAR),聲表面波(surface acoustic wave,簡稱SAW)濾波器。從而不需要在平衡放大系統的輸出端設置功率較大的腔體濾波器，進一步降低平衡放大系統的生產成本。
[0059]圖6A為現有技術提供的天線系統結構示意圖。如圖6A所示，現有技術提供的天線系統中每路放大通道中均連接有包括控制模塊的反饋通道，，各路放大通道不能共用一個反饋通道。
[0060]圖6B為本發明實施例提供的一種天線系統結構示意圖。如圖6所示，本實施例提供的天線系統包括:線性處理單元60、反饋通道和N個發射通道。每個發射通道包括合路器、N個波束賦形(Beam Forming，簡稱BF)器和N路放大器64以及N個天線。其中，N為偶數。波束賦形器可以是模擬波束賦形(Analog Beam Forming,簡稱ABF)器,也可以是數字波束賦形(Digital Beam Forming,簡稱 DBF)器。
[0061]如圖6B所示，每路放大器的輸出端分別連接有一個天線。第i路放大器的輸入端和第i+Ι路放大器的輸入端分別經不同的波束賦形器接入同一個合路器63的不同的輸出端，i為小于N的所有奇數。輸入信號經所述線性處理單元60處理后進入發射通道。每路放大器輸入端連接的波束賦形器，可用于改變輸入到每路放大器的信號的幅度和相位進而改變天線的輻射的方向圖。
[0062]如圖6B所示，反饋通道包括信號合成器62和N條反饋支路；所述反饋通道用于耦合所述系統的輸出信號并處理所耦合的信號，將處理后的信號輸入到所述線性處理單元60。所述線性處理單元60，用于將系統的輸入信號與系統的輸出信號進行對比，使所述天線系統成為線性化系統。線性處理單元可以是預失真系統，例如Aro或Dro系統。
[0063]第j路放大器的輸出端與第j條反饋支路的輸入端連接，其中，j為大于等于I且小于等于N之間的每一個自然數。也就是，第j條反饋支路的耦合端口設置在第j路放大器的輸出端和第j個天線之間。每條反饋支路的輸出端分別連接至信號合成器62的輸入端。信號合成器62的輸出端與線性處理單元60連接。
[0064]在N條反饋支路中至少有一條反饋支路中設置一個波束賦形器。若第X條反饋支路中設置有波形賦形器，第X條反饋支路中的波形賦形器，用于對第X路放大器的輸出信號進行正相補償。其中，X為為大于等于I且小于等于N之間的任一個自然數。在反饋支路中波形賦形器和信號合成電路的共同作用下，信號合成電路62輸出給控制模塊61的信號與天線系統在空口合成的主瓣方向的信號保持一致。
[0065]進一步，如圖6B所示，反饋通道還包括控制模塊61。信號合成器62的輸出端與控制模塊61的輸入端連接,控制模塊61的輸入端連接至線性處理單元60。控制模塊61通過信號合成器62采樣到的所述系統在空口合成的主瓣方向的信號控制線性處理單元60。
[0066]本發明實施例提供的天線系統中，每路放大器的反饋支路設置在放大器的輸出端和與該放大器連接的天線之間，N條反饋支路中至少有一條反饋支路中設置一個波束賦形器，在反饋支路中波形賦形器和信號合成電路的共同作用下，信號合成電路62輸出信號與天線系統在空口合成的主瓣方向的信號保持一致，包括使得兩者在幅度和相位等方面保持一致，實現了通過天線系統在空口合成的主瓣方向的信號控制線性處理單元的目的，達到了各路放大器共用一個反饋通道的目的。
[0067]進一步，每條反饋支路中均設置有與波束賦形器。第j條反饋支路中設置的波束賦形器。與第j路放大器的輸入端連接的波形賦形器的相位相反，也就是，反饋支路中的波束賦形器的相位與發射通道中的波束賦形器的相位相反，使進入到信號合成器62的各路信號同相疊加，信號合成電路62輸出給控制模塊61的信號與天線系統在空口合成的主瓣方向的信號保持一致。
[0068]如圖7所示，在圖6所示天線系統的基礎上還包括N個濾波器66。第j個波濾器設置在第i路放大器的輸出端和第i個天線之間，以過濾掉每路放大器的輸出信號中的干擾信號，例如，非線性產物信號。天線系統中每路放大器的功率都較小，在每路放大器的輸出端可設置功率小的濾波器，例如，FBAR或SAW，從而降低天線系統的生產成本。
[0069]圖8為本發明實施例提供的一種包括數字預失真系統的天線系統結構示意圖。如圖8所示，輸入信號經DBF進入放大通道，DBF連接有四路DPD，每個DPD的輸出端連接有數模換電路(DAC)，DAC的輸出端連接有乘法器即變頻器，兩個乘法器經合路器Σ接入分路器Div，分路器Div的每個輸出端分別經一個ABF與一個放大器連接，每路放大器的輸出端連接有濾波器。每路放大器的輸出端還設置有反饋支路，每條反饋支路中設置有ABF，每條反饋支路經信號合路器與DH)控制模塊的輸入端連接，DPD控制模塊的輸出端連接至每個DPD0圖7中包括兩條Dro控制模塊，可通過開關來共用同一個Dro控制模塊，從而使DBF和ABF共用一個DH)控制模塊。
[0070]圖8中線性處理單元為DPD，反饋通道中控制模塊為DH)控制模塊。每路放大器的輸出端設置有功率較小的濾波器。每路放大器的反饋支路設置在各自的輸出端，每路放大器的反饋支路中設置有ABF，每路放大器的發射通道中也設置有ABF。發射通道的ABF是用來在改變發射信號的幅度相位進而改變天線方向圖，反饋通道中的ABF和發射通道中的ABF的相位相反，保證各反饋支路輸出的信號在信號合成電路處是同相合路，保證送給DPD的信號功率達到最大。
[0071]最后應說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案脫離本發明各實施例技術方案的范圍。
【權利要求】
1.一種平衡放大系統，包括:線性處理單元、放大通道和反饋通道；所述放大通道包括合路器和N路放大器；第i路放大器的輸入端和第i+Ι路放大器的輸入端分別接入同一個合路器的輸出端，第i路放大器的輸出端和第i+Ι路放大器的輸出端通過一個合路器合路；N為偶數，i為小于N的所有奇數；所述系統的輸入信號經所述線性處理單元處理后進入所述放大通道，其特征在于: 所述反饋通道包括信號合成器和N條反饋支路；所述反饋通道用于耦合所述系統的輸出信號并處理所耦合的信號，將處理后的信號輸入到所述線性處理單元；所述線性處理單元，用于將系統的輸入信號與系統的輸出信號進行對比，使所述系統成為線性化系統； 第j路放大器的輸出端與第j條反饋支路的輸入端連接，且每條反饋支路的輸出端分別連接至所述信號合成器的輸入端，所述信號合成器的輸出端連接至所述線性處理單元；其中，j為大于等于I且小于等于N之間的每一個自然數； 所述N條反饋支路中至少有一條反饋支路中設置有相位補償電路，所述相位補償電路用于對從所述系統的輸出端進入到所在的反饋支路的干擾信號進行反相補償，對所述反饋支路連接的放大器的輸出信號進行正相補償； 在所述相位補償電路和所述信號合成電路的共同作用下，每條反饋支路輸出的干擾信號相互抵消。
2.根據權利要求1所述的平衡放大系統，其特征在于，經第i條反饋支路進入到所述信號合成電路的干擾信號，與經第i+Ι條反饋支路進入到所述信號合成電路的干擾信號，經所述信號合成器處理后相互抵消。
3.根據權利要求2所述的平衡放大系統，其特征在于，若所述放大通道中每個合路器的相位均為90度，所述第i條反饋支路中的相位補償電路與所述第i+Ι條反饋支路中的相位補償電路的相位差值，與用于對第i路放大器與第i+Ι路放大器進行合路的合路器的相位相等，所述合路器的相位是指所述合路器的兩個輸入端到輸出端的兩條路徑之間的相位差。
4.根據權利要求3所述的平衡放大系統，其特征在于，若N為2，第2條反饋支路的相位補償電路的相位與第2路放大器的輸出端連接的合路器的相位相等。
5.根據權利要求3所述的平衡放大系統，其特征在于，若N為4，第2條反饋支路的相位補償電路的相位與第2路放大器的輸出端連接的合路器A的相位相等，第3條反饋支路中的相位補償電路的相位與第3路放大器的輸出端連接的合路器B的相位相等，第4條反饋支路中的相位補償電路的相位為，第4路放大器的輸出端連接的合路器B的相位與合路器C的相位之和，所述合路器C用于對合路器A和合路器B的輸出信號進行合路。
6.根據權利要求1至5任一項所述的平衡放大系統，其特征在于，在第j路放大器的輸出端和所述第j放大器的輸出端連接的合路器的輸入端之間，設置有用于過濾每路放大器的輸出信號中除有用信號之外的干擾信號的濾波器。
7.一種天線系統，其特征在于，包括:線性處理單元、反饋通道和N個發射通道； 每個所述發射通道包括合路器、N個波束賦形器和N路放大器以及N個天線；每路放大器的輸出端分別連接有一個天線，第i路放大器的輸入端和第i+Ι路放大器的輸入端分別經不同的波束賦形器接入同一個合路器的不同輸出端;N為偶數，i為小于N的所有奇數；從所述系統的輸入端進入所述系統的輸入信號經所述線性處理單元處理后進入所述發射通道: 所述反饋通道包括信號合成器和N條反饋支路；所述反饋通道用于耦合所述系統的輸出信號并處理所耦合的信號，將處理后的信號輸入到所述線性處理單元；所述線性處理單元，用于將系統的輸入信號與系統的輸出信號進行對比，使所述系統成為線性化系統； 第j路放大器的輸出端與第j條反饋支路的輸入端連接，每條反饋支路的輸出端分別連接至所述信號合成器的輸入端；所述信號合成器的輸出端連接至所述線性處理單元；其中，j為大于等于I且小于等于N之間的每一個自然數； N條所述反饋支路中至少有一條反饋支路中設置一個波束賦形器，若第X條反饋支路中設置有波形賦形器，第X條反饋支路中的波形賦形器，用于對第X路放大器的輸出信號進行正相補償，X為為大于等于I且小于等于N之間的任一個自然數； 在反饋支路中波形賦形器和所述信號合成電路的共同作用下，所述信號合成電路輸出的信號與所述系統在空口合成的主瓣方向的信號保持一致。
8.根據權利要求7所述的天線系統，其特征在于，每條反饋支路中均設置有波束賦形器，第j條反饋支路中設置的波束賦形器。與第j路放大器的輸入端連接的波形賦形器的相位相反。
9.根據權利要求7至8任一項所述的天線系統，其特征在于，還包括:N個濾波器、第j個波濾器設置在第i路放大器的輸出端和第i個天線之間。
10.根據權利要求7至8任一項所述的天線系統，其特征在于，所述線性處理單元為數字預失真系統或模擬預 失真系統。
【文檔編號】H03F1/07GK103441735SQ201310213595
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年5月31日 優先權日:2013年5月31日
【發明者】吳劍鋒, 魏巍, 孫益平 申請人:華為技術有限公司