帶笛卡兒反饋環路的多赫迪功率放大器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及移動通信3G/4G功率放大器【技術領域】，采用了DohertyPA多赫迪功率放大器和CartesianLoop笛卡兒反饋環路相結合的設計方法，結合了多赫迪功率放大器和CartesianLoop笛卡兒反饋環路各自優點。當輸入信號為峰均比較高的3G/4G等信號時，DohertyPA多赫迪功率放大器，可以極大地提高系統效率，而由DohertyPA的非線性失真帶來的EVM，ACPR等問題則被CartesianLoop笛卡兒反饋環路所糾正，從而在系統線性度和功率效率兩方面超過現有系統。
【專利說明】帶笛卡兒反饋環路的多赫迪功率放大器
【技術領域】
[0001]本發明涉及移動通信3G/4G基站功率放大器【技術領域】，具體指采用了 Doherty PA多赫迪功率放大器和Cartesian Loop笛卡兒反饋環路相結合的設計方法,結合了多赫迪功率放大器和Cartesian Loop笛卡兒反饋環路各自優點，從而在系統線性度和功率效率兩方面超過現有系統。
【背景技術】
[0002]功率放大器是移動通訊系統的核心部件之一。為了追求更高的數據速率和頻譜效率，3G/4G通訊系統普遍采用線性調制方式，要求發射機功率放大器工作于線性狀態，從而使線性化技術和效率增強技術成為功放(PA)設計的關鍵所在。
[0003]線性化原理:因為晶體管本身的非線性特性，未經過線性化處理的功放PA(PowerAmplifier)的輸入輸出特性是非線性的，雖然輸入的信號頻譜較為純凈，但是功放輸出端產生了大量的非線性產物，射頻線性化技術的實質就是通過各種方式對這種非線性化特性進行補償和校正。
[0004]目前，在功放的各種線性化技術中，最主要的線性化技術是輸出功率回退法(Output Power Back Off)、前饋法(Feed Forward)、預失真法(Pre-Distortion)和包括笛卡兒環路(Cartesian Loop)和極坐標環路(Polar Loop)兩種變種的基帶反饋技術。而效率增強技術即基于提高線性功放效率的技術主要有=Dorherty技術、包絡跟蹤(Enveloptracking)、包絡消除再生技術(Envelop Elimination and Reconstruction)和自適應偏置技術(Adaptive Biasing)等。
[0005]前饋技術FF (FeedForward)和數字預失真 DP (DigitalPre-Distortion)目前較為成熟，已經廣泛用于3G/4G基站發射機中，但是因為功耗較大，成本較高，功放效率提高有限，難以用于手機等移動端設備中。
[0006]功放的高效率技術:業界正在研究中的功放高效率技術有許多種，如=Dorherty多赫迪技術、包絡跟蹤、包絡消除再生技術和自適應偏置技術。目前已經可以實用的是Doherty多赫迪技術。其基本原理是:將輸入信號的平均部分和峰值部分分開放大，然后合成，從而獲得聞效率。
【發明內容】
[0007]本發明涉及移動通信3G/4G功率放大器【技術領域】，采用了 Doherty PA多赫迪功率放大器和Cartesian Loop笛卡兒反饋環路相結合的設計方法,結合了多赫迪功率放大器和Cartesian Loop笛卡兒反饋環路各自優點。當輸入信號為峰均比較高的3G/4G等信號時，Doherty PA多赫迪功率放大器,可以極大地提高系統效率,而由Doherty PA的非線性失真帶來的EVM, ACPR等問題則被Cartesian Loop笛卡兒反饋環路所糾正,從而在系統線性度和功率效率兩方面超過現有系統。
[0008]Doherty多赫迪放大器包括兩個部分，一個載波放大器C(Carrier), 一個峰值放大器P(Peak)。載波放大器可以工作在接近飽和的狀態，從而獲得較高效率，大部分信號通過該放大器放大；峰值放大器只在峰值到來的時候才工作，大部分時間不消耗功率。它們的合成輸入輸出特性的線性區比單個放大器的線性區有較大擴展。
[0009]圖1是一個典型的Doherty多赫迪放大器電路，在輸入端I和輸出端2之間，除了主放大器(也稱載波放大器)3外,還有峰值放大器8。輸入信號被功分器13分成兩部分，一部分之間進入主放大器3，另一部分經移相器14進入峰值放大器14。在多數情況下，峰值放大器8不工作，主放大器3的輸出經過1/4波長移相網絡15和功率合成器16驅動天線負載。當輸入信號超過某一閾值后，峰值放大器8開始工作，同時主放大器3也因為負載變化而輸出更高的功率，兩者功率經功率合成器16合成后驅動天線負載。
[0010]Doherty多赫迪放大器不僅拓展了功率放大器的線性區間，而且使得主放大器在更多時候工作在接近飽和的狀態，極大地提高了功放的效率。如圖2 A所示。但是，由于等效負載阻抗隨輸入信號強度變化，且C類工作的峰值放大器8本身具有較強的非線性，多赫迪放大器在峰值放大器開啟之后的線性經常較差，如圖2B中的虛線所示。其非線性可能表現為增益偏高，也可能表現為增益偏低。因此需要進行線性化糾正信號失真。
[0011]圖3是一個典型的笛卡兒反饋環路發射機。122框笛卡兒反饋環路中的上變頻器114和功放118組成前向路徑。124框中的下變頻器為反向路徑。運算放大器110和112將輸入信號和反饋信號在基帶反相疊加后驅動前向路徑構成完整反饋環路。工作時，定向耦合器126將一部分輸出功率饋送到反向回路的下變頻器128中，解調后產生基帶反饋信號，在和基帶輸入信號IQ疊加后產生基帶誤差信號。這一基帶誤差信號中已經包含了可以抵銷前向路徑的失真的信號。經上變頻器114調制到載波上之后，由功率放大器118放大，得到正比于基帶輸入功率(I2+Q2)的輸出功率P。.[0012]圖4所示為本發明的發射機架構，和圖2相比，不同之處在于PA (118)被230框中的多赫迪PA取代。這樣，當輸入信號低于多赫迪PA中的峰值放大器開啟閾值時，僅主放大器工作，系統功率效率較高，當輸入信號高于此閾值時，峰值放大器也開始工作，拓展了系統的飽和功率。可以極大地提高系統效率。而由多赫迪PA的非線性失真，則由反饋回路224反饋至基帶，與輸入信號IQ疊加，產生可以抵銷多赫迪PA非線性的誤差信號，保證了系統總輸出信號維持與輸入信號的線性關系。糾正由非線性帶來的EVM，ACPR等問題，如圖5所示。多赫迪PA的輸入信號Pin包含了用于糾正多赫迪PA非線性的誤差信號。當多赫迪PA在大功率時增益下降時，Pin就表現為增益提高，如圖中實線所示；當多赫迪PA在大功率時增益上升時，Pin就表現為增益降低,如圖中虛線所示。從而使得Pout相對輸入信號保持線性。從而在系統線性度和功率效率兩方面超過現有系統。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是(Prior Art) Doherty多赫迪放大器圖；圖2是多赫迪功率放大器的輸入輸出關系圖；圖3是(Prior Art) Cartesian Loop框笛卡兒反饋環路發射機；圖4是帶Cartesian loop笛卡兒反饋環路的Doherty PA多赫迪放大器；圖5是帶笛卡兒反饋環路的多赫迪放大器輸入輸出特性。
【具體實施方式】[0014]為了解決上述技術問題，本發明主要涉及采用了 Doherty PA多赫迪功率放大器和Cartesian Loop笛卡兒反饋環路相結合的設計方法，結合了多赫迪功率放大器和Cartesian Loop笛卡兒反饋環路各自優點。當輸入信號為峰均比較高的3G/4G等信號時，Doherty PA多赫迪功率放大器,可以極大地提高系統效率,而由Doherty PA的非線性失真帶來的EVM, ACPR等問題則被Cartesian Loop笛卡兒反饋環路所糾正,從而在系統線性度和功率效率兩方面超過現有系統。
[0015]圖3所示為本發明的發射機架構，和圖2相比，不同之處在于PA (118)被230框中的Doherty PA取代。這樣，當輸入信號為峰均比較高的3G/4G等信號時，Doherty PA可以極大地提高系統效率，而由Doherty PA的非線性失真帶來的EVM，ACPR等問題則被Cartesian Loop所糾正,從而在系統線性度和功率效率兩方面超過現有系統。
[0016]在上述方案中，采用230框中的Doherty PA取代PA (118)是這個發明的重點。
[0017]綜上所述，本發明具有以下優點:
(I)、充分利用了和發揮了用了 Doherty PA多赫迪功率放大器和Cartesian Loop笛卡兒反饋環路各自的優點，在系統線性度和功率效率兩方面超過現有系統。
[0018]本發明不局限于上述最佳實施方式，任何人應該得知在本發明的啟示下做出的結構變化，凡是與本發明具有相同或相近的技術方案，均落入本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.本發明所采用了 Doherty PA多赫迪功率放大器和Cartesian Loop笛卡兒反饋環路相結合的設計方法和實現方法。
【文檔編號】H03F1/32GK103701413SQ201310409773
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年9月11日 優先權日:2013年9月11日
【發明者】許文, 呂全立 申請人:許文