專利名稱：一種預失真器及采用該預失真器的td－scdma功放模塊的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種無線發射機領域中的功率放大器線性化設備，尤其涉及一種預失真器以及采用該預失真器的模擬預失真功率放大器。
背景技術：
目前第三代移動通信系統在國內日漸興起，數字電視和Wimax接入也正在成為熱點應用領域。這些領域都存在無線發射機的線性化問題，其中最主要的是功率放大器的線性化。目前的線性化技術有前饋(FF)，數字預失真(DPD)和模擬預失真(APD)三種。前饋技術相對比較成熟，是目前的主流技術；數字預失真技術難度較大，目前只有極少數廠家掌握；這兩種技術相對比較復雜，頻譜再生分量的對消效果好，實現成本高。模擬預失真技術是一種相對簡單的技術，可以用在低成本的方案中。正因為不能用復雜的方法實現，再加上預失真方案本身的難度，所以在實際使用中我們經常能看到沒有抵消效果的情況出現。單就技術實現而言，它甚至超過了數字預失真的難度。在某些場合，比如TD-SCDMA的功放模塊中，由于成本和體積的限制，我們又不得不用模擬預失真技術。
圖1示出了模擬預失真技術的原理。請參見圖1，預失真的原理是在主功放通道前放置一個預失真器11來補償由于功放壓縮引起的AM/AM和AM/PM效應，使最終的輸出線性化。當然，復雜的預失真方案還考慮了記憶效應的解決方法。
現有的模擬預失真用二極管作為非線性產生器，這種方法存在兩個問題。其一是二極管產生的非線性與功放的非線性不匹配；其二是二極管的非線性主要是三階互調分量，從而不能達到寬的輸出功率動態范圍。
發明內容
本發明的目的在于解決上述問題，提供了一種預失真器及采用該預失真器的TD-SCDMA功放模塊，它能達到非線性產生器有寬頻互調分量，有寬的輸出動態跟蹤范圍，寬的工作帶寬和好的熱跟蹤主功放通路。
本發明的技術方案為一種預失真器，包括第一分配器、第一合路器、連接在所述第一分配器和第一合路器之間的第一支路上的第一延遲線、以及依次串聯在所述第一分配器和第一合路器之間的第二支路上的環路以及第一衰減器，其中所述環路進一步包括第二分配器、第二合路器、依次串聯在所述第二分配器和第二合路器之間的第一支路上的第一非線性放大器、第二衰減器、第一移相器、以及連接在所述第二分配器和第二合路器的第二支路。
上述的預失真器，其中，所述第二支路上設有串聯而成的第三衰減器和第一線性放大器。
上述的預失真器，其中，所述第二支路上設有第二延遲線。
上述的預失真器，其中，在所述第一分配器的第二支路上，第二分配器的輸入端之前還設有切換用的開關。
上述的預失真器，其中，所述第一衰減器之后設有第二移相器。
一種TD-SCDMA功放模塊，所述功放模塊包括依次串聯的第一定向耦合器、第一驅動級、第四衰減器、預失真器、第二驅動級、第五衰減器、激勵級、末級功放、環行器和第二定向耦合器，所述環行器還依次連有第一切換開關和一低噪放；所述功放模塊進一步包括一控制電路，所述控制電路包括微處理控制器、數模轉換電路和驅動電路，所述控制電路控制所述第一切換開關、所述第四衰減器、第五衰減器和預失真器，所述驅動電路連接所述激勵級和末級功放，其中，所述預失真器包括第一分配器、第一合路器、連接在所述第一分配器和第一合路器之間的第一支路上的第一延遲線、以及依次串聯在所述第一分配器和第一合路器之間的第二支路上的環路以及第一衰減器，其中所述環路進一步包括第二分配器、第二合路器、依次串聯在所述第二分配器和第二合路器之間的第一支路上的第一非線性放大器、第二衰減器、第一移相器、以及連接在所述第二分配器和第二合路器的第二支路。
上述的TD-SCDMA功放模塊，其中，所述激勵級和末級功放之間設有隔離器或電阻網絡。
上述的TD-SCDMA功放模塊，其中，所述模擬預失真功率放大器還包括一位于輸入端的第二切換開關，用于收發信號的切換，所述第二切換開關的開關端口分別連接所述第一定向耦合器和低噪放。
本發明對比現有技術有如下的有益效果本發明的預失真器中設有兩個環路，第一環路用于產生非線性分量，抵消載頻分量；第二環路用于產生完整的預失真信號，包括原有的載頻分量和需要的非線性分量。該預失真器連同功率放大器通道可以獲得較好的線性改善。該預失真器也適用于TD-SCDMA功放模塊。本發明使得模擬預失真器有寬頻互調分量、寬的輸出動態跟蹤范圍、寬的工作帶寬以及良好的熱跟蹤主功放通路。
圖1是預失真原理的立方模型圖。
圖2是本發明模擬預失真器的較佳實施例的電路圖。
圖3是本發明TD-SCDMA功放模塊的較佳實施例的電路圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的描述。
圖2示出了本發明模擬預失真器一較佳實施例的電路。如圖2所示，該預失真器包括第一分配器202、第一合路器219、連接在第一分配器202和第一合路器219之間的第一支路上的第一延遲線204、以及依次串聯在第一分配器202和第一合路器219之間的第二支路上的開關205、環路230、第一衰減器217和第二移相器218。在環路230內，設有第二分配器207、第二合路器212、依次串聯在第二分配器207和第二合路器212之間的第一支路上的第一非線性放大器209、第二衰減器210、第一移相器211，以及依次串聯在第二分配器207和第二合路器212之間的第二支路上的第三衰減器213、第一線性放大器214和第二延遲線215。其中，電阻203、206、208、216、220均為50歐姆，電阻206用作吸收負載，其他的與3dB橋匹配使用。而分配器202、207均為3dB、90度分配器，合路器219、212均為3dB、90度合路器。
當信號輸入到第一分配器202，該分配器202的作用是把輸入的純凈信號分成上下兩路，一路到第一延遲線204，另一路到開關205。該第一延遲線204作延遲用，其延遲量等于下面支路的延遲時間。該開關205用于切換有無預失真功能。當開關205切換到電阻206時就屏蔽了預失真電路。開關的設置具有兩個作用一是在調試時可以比對預失真的效果；二是在信號較小時可以屏蔽預失真電路。信號經開關205到第二分配器207，該第二分配器207和第一分配器202一樣，也起到分配作用，把純凈信號再分成兩路，一路到第一非線性放大器209，另一路到第三衰減器213。一路上，第一非線性放大器209產生與功放通道一致的非線性分量，第二衰減器210和第一移相器211對第一非線性放大器209輸出的非線性分量進行信號幅度和相位的調整，信號再到第二合路器212。另一路上，第一線性放大器214線性放大經第三衰減器213衰減后的信號，該信號通過第二延遲線215延遲后在第二合路器212與上面的非線性支路合路，從而抵消了載波信號，留下非線性分量送入第一衰減器217和第二移相器218作幅度和相位調整。它與經第一延遲線204后的純凈信號在第一合路器219上合路。合路后的信號是完整的預失真信號，它與隨后的功放壓縮信號互補，使得整個功放輸出高線性的大功率信號。
整個預失真電路存在兩個環，第一環路230用于產生非線性分量，抵消載頻分量；第二環路240用于產生完整的預失真信號。應理解，第二移相器218、開關205及電阻206都可以省略。在第二分配器207的第二支路中，可以省略延遲線215或者省略第三衰減器213、第一線性放大器214。
圖3示出了采用該預失真器的TD-SCDMA功放模塊實施例的電路。如圖3所示，該功放模塊包括依次串聯的第二切換開關301、第一定向耦合器302、第一驅動級304、第四衰減器305、預失真器306、第二驅動級307、第五衰減器308、激勵級309、隔離器310、末級功放311、環行器312、第二定向耦合器313。環行器312上還另外連有第一切換開關315和低噪放317，該低噪放317同時與第二切換開關301連接。功放模塊還包括一控制電路318，控制電路318主要由微處理控制器401、數模轉換電路402、驅動電路403和一些其它的電路組成。該控制電路318連接第四衰減器305、第五衰減器308和預失真器306。該驅動電路403連接激勵級309和末級功放311。
信號首先輸入到第二切換開關301，該開關用于TX(發信)和RX(收信)的收發切換。第一定向耦合器302和第二定向耦合器313分別耦合出部分輸入和輸出功率用于各自的輸入和輸出功率檢測，如有必要還可以設置反向輸出功率檢測電路用于輸出口的反射功率檢測，連同輸出功率檢測得到駐波比信息。第一驅動級304和第二驅動級307用于放大以提高信號電平，按照實際系統增益的要求可以增減其級數。第四衰減器305控制進入預失真器306的電平，使預失真器306的抵消效果達到最佳。預失真器306的功能是其前述的功能。第五衰減器308用于調整整個功放的增益。激勵級309和末級功放311用于大功率放大。由于它們是發熱有源元件，其偏置點會隨著溫度漂移，從而影響功放的線性。這里引入溫度補償，使得功放隨溫度變化的影響小。隔離器310用于級間隔離，在功率不大時可以采用電阻網絡代替。環行器312用于功放輸出的保護，還可以作RX的接收通道，使得TX和RX通道有良好的隔離。第一切換開關315用于切換TX和RX的狀態，進一步保護RX通道。低噪放317用于放大RX通路的微弱信號。控制電路318對整個功放模塊進行控制，包括對第一切換開關315的控制。控制電路318利用第四衰減器305對輸入預失真器306的電平進行控制和對預失真器306的控制從而達到好的互調抵消效果。控制電路318利用第五衰減器308調整系統增益，控制后級功放309、311的偏置，控制整個功放的保護以避免功放損壞以及控制與外部的接口通信。微處理控制器和DAC在信號被驅動后去控制功放管偏壓、衰減器、移相器及非線性發生器，隨著溫度和電平等的變化，對這些值進行自動調整。應理解，在本實施例中，第二切換開關301、級間隔離器310是可以省略的，驅動器304、307可以省略或調整。
應理解，本發明的預失真器也可用于cdma、WCDMA，Wimax和Digital TV功放模塊。
上述實施例是提供給本領域普通技術人員來實現或使用本發明的，本領域普通技術人員可在不脫離本發明的發明思想的情況下，對上述實施例做出種種修改或變化，因而本發明的保護范圍并不被上述實施例所限，而應該是符合權利要求書提到的創新性特征的最大范圍。
權利要求
1 一種預失真器，其特征在于，所述預失真器包括第一分配器、第一合路器、連接在所述第一分配器和第一合路器之間的第一支路上的第一延遲線、以及依次串聯在所述第一分配器和第一合路器之間的第二支路上的環路以及第一衰減器，其中所述環路進一步包括第二分配器、第二合路器、依次串聯在所述第二分配器和第二合路器之間的第一支路上的第一非線性放大器、第二衰減器、第一移相器、以及連接在所述第二分配器和第二合路器的第二支路。
2 根據權利要求1所述的預失真器，其特征在于，所述第二支路上設有串聯而成的第三衰減器和第一線性放大器。
3 根據權利要求1所述的預失真器，其特征在于，所述第二支路上設有第二延遲線。
4 根據權利要求1所述的預失真器，其特征在于，在所述第一分配器的第二支路上，第二分配器的輸入端之前還設有切換用的開關。
5 根據權利要求1所述的預失真器，其特征在于，所述第一衰減器之后設有第二移相器。
6 一種TD-SCDMA功放模塊，所述功放模塊包括依次串聯的第一定向耦合器、第一驅動級、第四衰減器、預失真器、第二驅動級、第五衰減器、激勵級、末級功放、環行器和第二定向耦合器，所述環行器還依次連有第一切換開關和一低噪放；所述功放模塊進一步包括一控制電路，所述控制電路包括微處理控制器、數模轉換電路和驅動電路，所述控制電路控制所述第一切換開關、所述第四衰減器、第五衰減器和預失真器，所述驅動電路連接所述激勵級和末級功放，其特征在于，所述預失真器包括第一分配器、第一合路器、連接在所述第一分配器和第一合路器之間的第一支路上的第一延遲線、以及依次串聯在所述第一分配器和第一合路器之間的第二支路上的環路以及第一衰減器，其中所述環路進一步包括第二分配器、第二合路器、依次串聯在所述第二分配器和第二合路器之間的第一支路上的第一非線性放大器、第二衰減器、第一移相器、以及連接在所述第二分配器和第二合路器的第二支路。
7 根據權利要求6所述的TD-SCDMA功放模塊，其特征在于，所述激勵級和末級功放之間設有隔離器或電阻網絡。
8 根據權利要求6所述的TD-SCDMA功放模塊，其特征在于，所述模擬預失真功率放大器還包括一位于輸入端的第二切換開關，用于收發信號的切換，所述第二切換開關的開關端口分別連接所述第一定向耦合器和低噪放。
全文摘要
本發明公開了一種預失真器及采用該預失真器的TD－SCDMA功放模塊，它能達到非線性產生器有寬頻互調分量，有寬的輸出動態跟蹤范圍，寬的工作帶寬和好的熱跟蹤主功放通路。其技術方案為預失真器中設有兩個環路，第一環路用于產生非線性分量，抵消載頻分量；第二環路用于產生完整的預失真信號，包括原有的載頻分量和需要的非線性分量。該預失真器連同功率放大器通道可以獲得較好的線性改善。本發明應用于無線發射機的功率放大器線性化設備領域。
文檔編號H04B1/04GK101079644SQ200610026788
公開日2007年11月28日 申請日期2006年5月23日 優先權日2006年5月23日
發明者杜承法 申請人:上海圖越信息技術有限公司