一種利用前級放大器相位失真作為預失真放大裝置和方法與流程

本發明公開了一種利用前級放大器相位失真作為預失真放大裝置和方法，涉及移動通信技術領域中基站和直放站的功率放大器技術領域。

背景技術：

隨著社會的發展，通訊質量要求越來越高，同時需要提高功率放大器的利用效率，但隨著功率放大器輸出功率的增大，功率放大器會產生非線性失真，影響輸出信號質量，從而影響通信質量，因此有必要采取有用的措施，彌補功率放大器本身產生的非線性失真，功率放大器的非線性特性主要靠AM-AM和AM-PM特性體現出來，但現有的預失真技術有成本比較高，系統比較復雜，需要增加額外電路等缺點。

技術實現要素：

本發明的目的就在于克服現有技術存在的缺點和不足，提供一種利用前級放大器相位失真作為預失真放大裝置和方法，本發明主要解決的是功率放大器AM-PM失真引起的功率放大器非線性失真，本裝置在不增加成本和額外電路的情況下，大大改善了功率放大器AM-PM失真引起的功率放大器非線性失真。

為了實現本發明的目的，采用的技術方案如下：

一種利用前級放大器相位失真作為預失真放大裝置，本裝置包括：

信號輸入口A、供電單元、柵壓控制單元、前級放大器、末級放大器和信號輸出口B；

其中，所述前級放大器相位失真時的趨勢和所述末級放大器相位失真時的趨勢相反；

所述信號輸入口A、前級放大器、末級放大器和信號輸出口B依次連接；

所述供電單元和前級放大器連接；

所述供電單元和末級放大器連接；

所述供電單元和柵壓控制單元連接；

所述柵壓控制單元和前級放大器連接；

所述柵壓控制單元和末級放大器連接。

進一步地，所述供電單元為電源或電池；

所述柵壓控制單元為單片機、FPGA可編程器件或者可調電位器；

所述前級放大器為具有射頻信號放大功能的器件，且相位失真時趨勢和末級放大器相位失真時的趨勢相反；

所述末級放大器為具有射頻信號放大功能的器件，且相位失真時趨勢和前級放大器相位失真時的趨勢相反。

其中，所述供電單元為前級放大器提供電能；

所述供電單元為末級放大器提供電能；

所述供電單元為柵壓控制單元提供電能；

所述柵壓控制單元通過調整前級放大器的柵壓改變前級放大器的相位；

所述柵壓控制單元通過調整末級放大器的柵壓改變末級放大器的相位。

一種采用上述所述的利用前級放大器相位失真作為預失真放大裝置的放大方法，包括①射頻信號從信號輸入口A進入到前級放大器；

②柵壓控制單元調整前級放大器的柵壓，改變前級放大器的相位，使相位達到想要的失真狀態；

③柵壓控制單元調整末級放大器的柵壓，改變末級放大器的相位，使相位達到想要的失真狀態；

④實現射頻信號放大功能的信號從信號輸出口B輸出；

其中，所述前級放大器相位失真時的趨勢和所述末級放大器相位失真時的趨勢相反。

其中，所述末級放大器在M點處相位開始失真，失真軌跡是向下壓縮（或者向上翹起），此時末級放大器輸出功率為Po，

所述前級放大器在N點處相位開始失真，失真軌跡是向上翹起（或者向下壓縮），此時前級放大器輸出功率為Pi，

所述末級放大器相位失真時，所述前級放大器必須要同步失真，且所述末級放大器的增益G、輸出功率Po和所述前級放大器的輸出功率Pi需要滿足特定的關系：Po=Pi+G。

本發明同現有技術相比所具有下列優點和積極效果：

同等大小輸出功率狀態下，優化了功率放大器的輸出線性；

②保證相同線性狀態，提高了功率放大器的輸出功率；

③提高功率放大器的利用效率；

④和其他線性化技術相比，不需增加附加電路或功能模塊，不增加產品成本；

⑤可操作性強。

附圖說明

圖1是本發明實施例提供的一種利用前級放大器相位失真作為預失真放大裝置的系統圖。

圖2是本發明實施例的末級放大器的相位失真圖。

圖3是本發明實施例的前級放大器的相位失真圖。

圖4是本發明實施例的消除失真后的理想圖。

圖中：

10—供電單元； 20—柵壓控制單元；

30—前級放大器； 40—末級放大器；

A—信號輸入口； B—信號輸出口。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例詳細說明：

實施例1

圖1是本發明實施例提供的一種利用前級放大器30相位失真作為預失真放大裝置的系統圖。如圖1所示，本發明所述的一種利用前級放大器30相位失真作為預失真放大裝置，包括信號輸入口A、供電單元10、柵壓控制單元20、前級放大器30、末級放大器40和信號輸出口B；

其中，所述前級放大器30相位失真時的趨勢和所述末級放大器40相位失真時的趨勢相反；

其連接關系是：

所述信號輸入口A、前級放大器30、末級放大器40和信號輸出口B依次連接；

所述供電單元10和前級放大器30連接；

所述供電單元10和末級放大器40連接；

所述供電單元10和柵壓控制單元20連接；

所述柵壓控制單元20和前級放大器30連接；

所述柵壓控制單元20和末級放大器40連接。

由于功率放大器的非線性特性主要靠AM-AM和AM-PM特性體現出來，本裝置主要解決的是功率放大器AM-PM失真引起的功率放大器非線性失真，但現有的預失真技術有成本比較高，系統比較復雜，需要增加額外電路等缺點，本裝置在不增加成本和額外電路的情況下，大大改善了功率放大器AM-PM失真引起的功率放大器非線性失真。

當功率放大器輸出功率增大時，會產生相位失真，為了解決該問題，采用具有特殊性能的放大器作為前級放大器30，使其產生的相位失真和末級放大器40產生的相位失真方向相反，從而抵消末級放大器40產生的相位失真，下面通過圖2—圖4舉例說明一下。

圖2為本發明實施例的末級放大器40的相位失真圖，如圖2所示，隨著輸出功率的增大，在M點處相位開始失真，失真軌跡是向下壓縮，此時末級放大器40輸出功率為Po，為了消除或減小失真，需要選取具有特殊性能的放大器作為前級放大器30（如GaAs、GaN等材料的功率放大器），它的相位失真時相位向上翹起，從而達到消除或減小末級放大器40的相位失真，前級放大器30的相位失真圖如圖3，在N點處相位開始失真，失真軌跡是向上翹起，此時前級放大器30輸出功率為Pi。

消除失真后的理想相位如圖4。

為了保證最佳抵消效果，末級放大器40相位失真時前級放大器30必須要同步失真，所以末級放大器40的增益、輸出功率和前級放大器30的輸出功率需要滿足特定的關系。

假設我們需要末級放大器40相位失真時輸出功率為Po，如圖2，末級放大器40的增益為G，前級放大器30相位失真時輸出功率為Pi，如圖3，為了得到最佳的抵消效果，必須保證Po=Pi+G。

利用柵壓控制單元20控制前級放大器30和末級放大器40的柵壓，調整各自的柵壓得到想要的相位失真狀態。

所述供電單元10為前級放大器30提供電能；

所述供電單元10為末級放大器40提供電能；

所述供電單元10為柵壓控制單元20提供電能；

所述柵壓控制單元20通過調整前級放大器30的柵壓改變前級放大器30的相位；

所述柵壓控制單元20通過調整末級放大器40的柵壓改變末級放大器40的相位。

下面對功能塊進行說明：

1、供電單元10

供電單元10選用包括但不限于各電源、電池等能提供電能的裝置，為系統提供電能。

2、柵壓控制單元20

柵壓控制單元20選用包括但不限于各類單片機、FPGA等可編程器件或者可調電位器，實現前級放大器30和末級放大器40的柵壓調整。

3、前級放大器30

前級放大器30選用具有射頻信號放大功能的器件，且相位失真時，趨勢和末級放大器40相位失真時的趨勢相反，實現射頻信號的放大功能，保證線性的同時保證足夠的增益，提供和末級放大器40的失真相位相反趨勢的失真相位。

4、末級放大器40

末級放大器40選用具有射頻信號放大功能的器件，且相位失真時，趨勢和前級放大器30相位失真時的趨勢相反，實現射頻信號的放大功能，保證功率放大器的功率輸出。

實施例2

本發明所述的方法實施例2與裝置實施例1屬于同一技術構思，在方法實施例2中未詳盡描述的內容，請參見裝置實施例1。

本發明提供了一種采用上述所述的利用前級放大器30相位失真作為預失真放大裝置的放大方法，包括

①射頻信號從信號輸入口A進入到前級放大器30；

②柵壓控制單元20調整前級放大器30的柵壓，改變前級放大器30的相位，使相位達到想要的失真狀態；

③柵壓控制單元20調整末級放大器40的柵壓，改變末級放大器40的相位，使相位達到想要的失真狀態；

④實現射頻信號放大功能的信號從信號輸出口B輸出；

所述前級放大器30相位失真時的趨勢和所述末級放大器40相位失真時的趨勢相反。如圖2-4所示，所述末級放大器40在M點處相位開始失真，失真軌跡是向下壓縮（或者采用相位失真時軌跡向上翹起的末級放大器40），此時末級放大器40輸出功率為Po。所述前級放大器30在N點處相位開始失真，失真軌跡是向上翹起（或者采用相位失真時軌跡向下壓縮的前級放大器30），此時前級放大器30輸出功率為Pi。所述末級放大器40相位失真時，所述前級放大器30必須要同步失真，且所述末級放大器40的增益G、輸出功率Po和所述前級放大器30的輸出功率Pi需要滿足特定的關系：Po=Pi+G。

當功率放大器輸出功率增大時，會產生相位失真，為了解決該問題，采用具有特殊性能的放大器作為前級放大器30，使其產生的相位失真和末級放大器40產生的相位失真方向相反，從而抵消末級放大器40產生的相位失真，本發明解決了功率放大器AM-PM失真引起的功率放大器非線性失真，在不增加成本和額外電路的情況下，大大改善了功率放大器AM-PM失真引起的功率放大器非線性失真。

以上所述實施例及應用場景僅為本發明的較佳實施例及應用場景而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進及其在其他領域及場景的應用，均應包含在本發明的保護范圍之內。