平衡放大系統(tǒng)和天線系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種平衡放大系統(tǒng)和天線系統(tǒng)。該放大系統(tǒng)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(hào)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(hào)合成器的輸入端，信號(hào)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(gè)自然數(shù)；N條反饋支路中至少有一條反饋支路中設(shè)置有相位補(bǔ)償電路，相位補(bǔ)償電路用于對(duì)從所述系統(tǒng)的輸出端進(jìn)入到所在的反饋支路的干擾信號(hào)進(jìn)行反相補(bǔ)償，對(duì)反饋支路連接的放大器的輸出信號(hào)進(jìn)行正相補(bǔ)償；每條反饋支路輸出的干擾信號(hào)相互抵消。
【專利說(shuō)明】平衡放大系統(tǒng)和天線系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明實(shí)施例涉及電子技術(shù)，尤其涉及一種平衡放大系統(tǒng)和天線系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]如圖1所示的四路平衡放大系統(tǒng)架構(gòu)，在輸入端，輸入信號(hào)經(jīng)線性處理單元處理后進(jìn)入同頻合路器11，由同頻合路器11將輸入信號(hào)分支后輸出給兩個(gè)放大器12 ;在輸出端，通常由一個(gè)同頻合路器11對(duì)兩路放大器的輸出端進(jìn)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(guò)系統(tǒng)的輸出信號(hào)對(duì)線性處理單元進(jìn)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(yōu)點(diǎn):功放的一致性好；合路端口的駐波好；功放穩(wěn)定性高；平衡式放大器由多個(gè)通道合路，每個(gè)通道的功率較小，因此平衡式放大器可采用小功率器件實(shí)現(xiàn)；平衡式放大器可采用諧波調(diào)諧技術(shù)來(lái)提升功放效率；帶寬性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)。
[0003]為了避免從輸出端進(jìn)入的外界信號(hào)影響反饋通道中線性處理單元的性能，如圖1所示，現(xiàn)有平衡放大系統(tǒng)，在輸出端和反饋通道之間設(shè)置了一個(gè)環(huán)形器13或隔離器，以隔離外界信號(hào)對(duì)反饋通道的干擾。由于環(huán)形器或隔離器的增加，使得平衡放大系統(tǒng)的成本提聞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實(shí)施例提供一種平衡放大系統(tǒng)和天線系統(tǒng)，用于降低平衡放大系統(tǒng)的成本，同時(shí)消除外界信號(hào)對(duì)放大系統(tǒng)中線性處理單元的干擾。
[0005]第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種平衡放大系統(tǒng)，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(gè)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(guò)一個(gè)合路器合路；N為偶數(shù)，i為小于N的所有奇數(shù)；所述系統(tǒng)的輸入信號(hào)經(jīng)所述線性處理單元處理后進(jìn)入所述放大通道，其特征在于:
[0006]所述反饋通道包括信號(hào)合成器和N條反饋支路；所述反饋通道用于耦合所述系統(tǒng)的輸出信號(hào)并處理所耦合的信號(hào)，將處理后的信號(hào)輸入到所述線性處理單元；所述線性處理單元，用于將系統(tǒng)的輸入信號(hào)與系統(tǒng)的輸出信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，使所述系統(tǒng)成為線性化系統(tǒng)；
[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(hào)合成器的輸入端，所述信號(hào)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(gè)自然數(shù)；
[0008]所述N條反饋支路中至少有一條反饋支路中設(shè)置有相位補(bǔ)償電路，所述相位補(bǔ)償電路用于對(duì)從所述系統(tǒng)的輸出端進(jìn)入到所在的反饋支路的干擾信號(hào)進(jìn)行反相補(bǔ)償，對(duì)所述反饋支路連接的放大器的輸出信號(hào)進(jìn)行正相補(bǔ)償；
[0009]在所述相位補(bǔ)償電路和所述信號(hào)合成電路的共同作用下，每條反饋支路輸出的干擾信號(hào)相互抵消。
[0010]結(jié)合第一方面，在第一種可能實(shí)現(xiàn)的方式中，經(jīng)第i條反饋支路進(jìn)入到所述信號(hào)合成電路的干擾信號(hào)，與經(jīng)第i+ι條反饋支路進(jìn)入到所述信號(hào)合成電路的干擾信號(hào)，經(jīng)所述信號(hào)合成器處理后相互抵消。
[0011]結(jié)合第一方面，或者，第一方面的第一種可能實(shí)現(xiàn)的方式，在第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，若所述放大通道中每個(gè)合路器的相位均為90度，所述第i條反饋支路中的相位補(bǔ)償電路與所述第i+ι條反饋支路中的相位補(bǔ)償電路的相位差值，與用于對(duì)第i路放大器與第i+Ι路放大器進(jìn)行合路的合路器的相位相等。
[0012]結(jié)合第一方面，或者，第一方面的第一種和第二種可能實(shí)現(xiàn)的方式，在第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，若N為2，第2條反饋支路的相位補(bǔ)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(jié)合第一方面，或者，第一方面的第一種至第三種可能實(shí)現(xiàn)的方式，在第四種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，若N為4，第2條反饋支路的相位補(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)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(duì)合路器A和合路器B的輸出信號(hào)進(jìn)行合路。
[0014]結(jié)合第一方面，或者，第一方面的第一種至第四種可能實(shí)現(xiàn)的方式，在第五種可能的實(shí)現(xiàn)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(shè)置有用于過(guò)濾每路放大器的輸出信號(hào)中除有用信號(hào)之外的干擾信號(hào)的濾波器。
[0015]本發(fā)明實(shí)施例將第j條反饋支路的耦合端口設(shè)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(hào)與系統(tǒng)輸出端的輸出信號(hào)保持一致，本發(fā)明實(shí)施例在至少一條反饋支路中設(shè)置相位補(bǔ)償電路。每條反饋支路的輸出端均連接至信號(hào)合成器24，在反饋支路中相位補(bǔ)償電路和信號(hào)合成器24的共同作用下，經(jīng)每條反饋支路進(jìn)入到信號(hào)合成電路24的各路干擾信號(hào)，經(jīng)信號(hào)合成電路24合成后相互抵消，且信號(hào)合成器輸出的信號(hào)與系統(tǒng)的輸出信號(hào)保持一致。避免了來(lái)自外界的干擾信號(hào)對(duì)線性處理單元20的干擾，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了通過(guò)系統(tǒng)的輸出信號(hào)對(duì)線性處理單元進(jìn)行控制的目的。因此，本發(fā)明實(shí)施例采用電路簡(jiǎn)單的信號(hào)合成器和相位補(bǔ)償電路消除了外界信號(hào)對(duì)線性處理單元的干擾，不需要在平衡放大系統(tǒng)的輸出端設(shè)置隔離器或環(huán)形器，降低了平衡放大系統(tǒng)的生成成本。
[0016]第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種天線系統(tǒng)，包括:線性處理單元、反饋通道和N個(gè)發(fā)射通道；
[0017]每個(gè)所述發(fā)射通道包括合路器、N個(gè)波束賦形器和N路放大器以及N個(gè)天線；每路放大器的輸出端分別連接有一個(gè)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(jīng)不同的波束賦形器接入同一個(gè)合路器的不同輸出端；N為偶數(shù)，i為小于N的所有奇數(shù)；從所述系統(tǒng)的輸入端進(jìn)入所述系統(tǒng)的輸入信號(hào)經(jīng)所述線性處理單元處理后進(jìn)入所述發(fā)射通道:
[0018]所述反饋通道包括信號(hào)合成器和N條反饋支路；所述反饋通道用于耦合所述系統(tǒng)的輸出信號(hào)并處理所耦合的信號(hào)，將處理后的信號(hào)輸入到所述線性處理單元；所述線性處理單元，用于將系統(tǒng)的輸入信號(hào)與系統(tǒng)的輸出信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，使所述系統(tǒng)成為線性化系統(tǒng)；
[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(hào)合成器的輸入端；所述信號(hào)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(gè)自然數(shù)；
[0020]N條所述反饋支路中至少有一條反饋支路中設(shè)置一個(gè)波束賦形器，若第X條反饋支路中設(shè)置有波形賦形器，第X條反饋支路中的波形賦形器，用于對(duì)第X路放大器的輸出信號(hào)進(jìn)行正相補(bǔ)償。X為為大于等于I且小于等于N之間的任一個(gè)自然數(shù)；
[0021]在反饋支路中波形賦形器和所述信號(hào)合成電路的共同作用下，所述信號(hào)合成電路輸出的信號(hào)與所述系統(tǒng)在空口合成的主瓣方向的信號(hào)保持一致。
[0022]結(jié)合第二方面，或者，第一方面的第一種可能實(shí)現(xiàn)的方式，在第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，每條反饋支路中均設(shè)置有波束賦形器，第j條反饋支路中設(shè)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(jié)合第二方面，或者，第一方面的第一種和第二種可能實(shí)現(xiàn)的方式，在第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，N個(gè)濾波器、第j個(gè)波濾器設(shè)置在第i路放大器的輸出端和第i個(gè)天線之間。
[0024]結(jié)合第二方面，或者，第一方面的第一種至第三種可能實(shí)現(xiàn)的方式，在第四種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述線性處理單元為數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)或模擬預(yù)失真系統(tǒng)。
[0025]本發(fā)明實(shí)施例提供的天線系統(tǒng)中，每路放大器的反饋支路設(shè)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(shè)置一個(gè)波束賦形器，在反饋支路中波形賦形器和信號(hào)合成電路的共同作用下，信號(hào)合成電路62輸出信號(hào)與天線系統(tǒng)在空口合成的主瓣方向的信號(hào)保持一致，實(shí)現(xiàn)了控制模塊通過(guò)天線系統(tǒng)在空口合成的主瓣方向的信號(hào)控制線性處理單元的目的，達(dá)到了各路放大器共用一個(gè)反饋通道的目的。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為現(xiàn)有技術(shù)提供的一種四路平衡放大系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
[0027]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種平衡放大系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種兩路平衡放大系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種四路平衡放大系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種平衡放大系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖6A為現(xiàn)有技術(shù)提供的天線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖6B為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種天線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種天線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種包括數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)的天線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種平衡放大系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，本實(shí)施例提供的平衡放大系統(tǒng)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(tǒng)中放大器的總路數(shù)為N，N為偶數(shù)。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(gè)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(guò)一個(gè)合路器進(jìn)行合路，i為小于N的所有奇數(shù)。輸入信號(hào)經(jīng)線性處理單元20處理后，經(jīng)一端接地的合路器分路后，分別進(jìn)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(tǒng)，每增加兩路放大器，需要在輸入側(cè)和輸出側(cè)分別增加一個(gè)合路器。
[0037]反饋通道包括信號(hào)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(tǒng)的輸出信號(hào)并處理所耦合的信號(hào)，將處理后的信號(hào)輸入到線性處理單元20。線性處理單元20，用于將系統(tǒng)的輸入信號(hào)與系統(tǒng)的輸出信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，使所述平衡放大系統(tǒng)成為線性化系統(tǒng)。其中，線性處理單元20可以是預(yù)失真系統(tǒng)，例如模擬預(yù)失真(AnalogPredistortion,簡(jiǎn)稱 APD)系統(tǒng)或數(shù)字預(yù)失真(Digital Predistortion,簡(jiǎn)稱 DPD)系統(tǒng)。
[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(gè)自然數(shù)。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(shè)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(hào)合成器24的輸入端，信號(hào)合成器24的輸出端連接至線性處理單元20。
[0040]進(jìn)一步，如圖2所示，反饋通道還可包括控制模塊23。信號(hào)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?？刂颇K23通過(guò)系統(tǒng)的輸出信號(hào)控制線性處理單元20，即通過(guò)從圖2所示的輸出端輸出的信號(hào)控制線性處理單元20。
[0041]進(jìn)入到信號(hào)合成電路的信號(hào)包括每路放大器的輸出信號(hào)和從系統(tǒng)的輸出端進(jìn)入到反饋通道的外界干擾信號(hào)的各分支信號(hào)。每路放大器的輸出信號(hào)經(jīng)各自的反饋支路進(jìn)入到信號(hào)合成電路。從系統(tǒng)的輸出端進(jìn)入的干擾信號(hào)，經(jīng)位于系統(tǒng)輸出端的合路器分路后，分別進(jìn)入到與各路放大器輸出端連接的合路器22，經(jīng)合路器22分路后進(jìn)入到反饋通道。也就是，經(jīng)合路器22分路后的干擾信號(hào)，從合路器22的輸入端進(jìn)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(shè)置有相位補(bǔ)償電路，例如移相器。相位補(bǔ)償電路，用于對(duì)從系統(tǒng)的輸出端進(jìn)入到該反饋支路的干擾信號(hào)，對(duì)該反饋支路連接的放大器的輸出信號(hào)進(jìn)行正相補(bǔ)償。從系統(tǒng)的輸出端進(jìn)入到反饋通道的信號(hào)稱為反相信號(hào)，從各路放大器的輸出端進(jìn)入到反饋通道的信號(hào)稱為正相信號(hào)或有用信號(hào)。
[0043]信號(hào)合成電路24，用于對(duì)每條反饋支路輸出的信號(hào)進(jìn)行合成，使得每條反饋支路輸出的干擾信號(hào)相互抵消。該信號(hào)合成電路24還可以使得所述信號(hào)合成電路輸出的信號(hào)與所述系統(tǒng)的輸出端輸出的信號(hào)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(hào)經(jīng)信號(hào)合成電路24合成后，每條反饋支路輸出的干擾信號(hào)相互抵消。進(jìn)一步的，每條反饋支路輸出的有用信號(hào)經(jīng)信號(hào)合成器24處理相互疊加后，與系統(tǒng)的輸出端輸出的信號(hào)保持一致。因此，信號(hào)合成電路24向控制模塊23輸出的采樣信號(hào)，是與系統(tǒng)的輸出端輸出的信號(hào)保持一致的信號(hào)，不包括從系統(tǒng)的輸出端進(jìn)入的干擾信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)系統(tǒng)的輸出信號(hào)對(duì)線性處理單元進(jìn)行控制的目的，同時(shí)避免了從輸出端進(jìn)入系統(tǒng)的干擾信號(hào)對(duì)反饋通道中有用信號(hào)即各路放大器的輸出信號(hào)的干擾，從而避免了來(lái)自外界的干擾信號(hào)對(duì)線性處理單元20的干擾。因此，本實(shí)施例在平衡放大系統(tǒng)的輸出端不需要設(shè)置隔離器或環(huán)形器來(lái)避免來(lái)自外界的干擾信號(hào)對(duì)線性處理單元20的干擾。
[0044]通過(guò)上述描述可知，本發(fā)明實(shí)施例將第j條反饋支路的耦合端口設(shè)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(hào)與系統(tǒng)輸出端的輸出信號(hào)保持一致，本發(fā)明實(shí)施例在至少一條反饋支路中設(shè)置相位補(bǔ)償電路。每條反饋支路的輸出端均連接至信號(hào)合成器24，在反饋支路中相位補(bǔ)償電路和信號(hào)合成器24的共同作用下，經(jīng)每條反饋支路進(jìn)入到信號(hào)合成電路24的各路干擾信號(hào)，經(jīng)信號(hào)合成電路24合成后相互抵消，并進(jìn)一步使得信號(hào)合成器輸出的信號(hào)與系統(tǒng)的輸出信號(hào)保持一致。避免了來(lái)自外界的干擾信號(hào)對(duì)線性處理單元20的干擾，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了通過(guò)系統(tǒng)的輸出信號(hào)對(duì)線性處理單元進(jìn)行控制的目的。因此，本發(fā)明實(shí)施例采用電路簡(jiǎn)單的信號(hào)合成器和相位補(bǔ)償電路消除了外界信號(hào)對(duì)線性處理單元的干擾，不需要在平衡放大系統(tǒng)的輸出端設(shè)置隔離器或環(huán)形器，降低了平衡放大系統(tǒng)的生成成本。
[0045]可以在每條反饋支路中都設(shè)置相位補(bǔ)償電路，也可以在部分反饋支路中設(shè)置相位補(bǔ)償電路?？梢砸罁?jù)以下原則，確定在哪些反饋支路中設(shè)置相位補(bǔ)償電路以及所設(shè)置的相位補(bǔ)償電路的相位值:每條反饋支路輸出的干擾信號(hào)經(jīng)信號(hào)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(hào)經(jīng)信號(hào)合成器24合成后相互抵消且信號(hào)合成電路24輸出的信號(hào)與系統(tǒng)的輸出信號(hào)保持一致。
[0046]進(jìn)一步，可以根據(jù)以下條件設(shè)置相位補(bǔ)償電路:經(jīng)第i條反饋支路進(jìn)入到信號(hào)合成電路24的干擾信號(hào)，與經(jīng)第i+Ι條反饋支路進(jìn)入到所述信號(hào)合成電路24的干擾信號(hào)，經(jīng)信號(hào)合成器24處理后相互抵消。也就是，每?jī)陕贩糯笃鞯姆答佒份敵龅母蓴_信號(hào)經(jīng)信號(hào)合成器24合成后相互抵消，從而使信號(hào)合成器24輸出的信號(hào)中不包括干擾信號(hào)。
[0047]舉例來(lái)說(shuō)，如果放大通道中每個(gè)合路器的相位均為90度。本發(fā)明實(shí)施例中，合路器的相位是指所述合路器的兩個(gè)輸入端到輸出端的兩條路徑之間的相位差。合路器有兩個(gè)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(dá)到上述條件，可在每條反饋支路中都設(shè)置相位補(bǔ)償電路。各個(gè)反饋支路中的相位補(bǔ)償電路的相位滿足以下條件:第i條反饋支路中的相位補(bǔ)償電路與第i+Ι條反饋支路中的相位補(bǔ)償電路的相位差值，與用于對(duì)第i路放大器的輸出信號(hào)與第i+Ι路放大器的輸出信號(hào)進(jìn)行合路的合路器的相位相等，i為小于N的所有奇數(shù)，N為偶數(shù)。其中，第I條反饋支路中的相位補(bǔ)償電路的相位為零，或者，可以在第I條反饋支路中不設(shè)置相位補(bǔ)償電路。在每條反饋去路各設(shè)置滿足上述相位條件的相位補(bǔ)償電路后，如圖2所示，從第j條反饋支路的耦合點(diǎn)到系統(tǒng)輸出端之間的相位關(guān)系，與第j條反饋支路的耦合點(diǎn)到信號(hào)合成器24的輸入端之間的相位關(guān)系保持一致，使得信號(hào)合成電路24輸出的信號(hào)與系統(tǒng)的輸出信號(hào)保持一致，同時(shí)，信號(hào)合成器24輸出的信號(hào)中不包括來(lái)自外界的干擾信號(hào)。其中，j為大于O且小于等于N的所有自然數(shù)。
[0049]以下分別以兩路平衡放大系統(tǒng)和四路平衡放大系統(tǒng)為例說(shuō)明在輸出端省略環(huán)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(hào)的影響。
[0050]如圖3所示的兩路平衡放大系統(tǒng)，包括兩個(gè)放大器31和32、以及兩個(gè)合路器:合路器33和合路器34。圖3中每個(gè)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(hào)合成器36連接，也就是，第I路放大器31的反饋支路中沒(méi)有設(shè)置相位補(bǔ)償電路。第2條反饋支路的耦合端口設(shè)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(duì)于外界信號(hào)來(lái)說(shuō)合路器34是分路器，外界信號(hào)從合路器34進(jìn)入兩路平衡放大系統(tǒng)，經(jīng)合路器34分路后，分別輸入到第I條反饋支路和第2個(gè)反饋支路。輸入到第2條反饋支路的信號(hào)與原始外界信號(hào)相差90度，輸入到第I條反饋支路的信號(hào)與原始外界信號(hào)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(hào)與進(jìn)入第2個(gè)反饋支路的信號(hào)相差90度。之后，輸入到第2個(gè)反饋支路的信號(hào)經(jīng)移相器35移位后，從第I條反饋支路輸出的信號(hào)與第2個(gè)反饋支路輸出的信號(hào)相差180度,兩個(gè)相差180度的信號(hào)經(jīng)信號(hào)合成器合成之后相互抵消。
[0051]進(jìn)入第2條反饋支路中的第2路放大器的輸出信號(hào)經(jīng)90度的移相器35移相后，與第2路放大器的輸出信號(hào)相差90度，也就是，第2條反饋支路輸入到信號(hào)合成器36的信號(hào)與與第2路放大器的輸出信號(hào)相差90度。而第2路放大器的輸出信號(hào)與第2路放大器的輸出信號(hào)經(jīng)合路器34合路后,第2路放大器的輸出信號(hào)與系統(tǒng)的輸出信號(hào)也相差90度，因此，第2條反饋支路輸入到信號(hào)合成器34的有用信號(hào)與第2路放大器的輸出信號(hào)相同。第I條反饋支路中沒(méi)有設(shè)置移相器，第I路放大器的輸出信號(hào)與第I條反饋支路輸入到信號(hào)合成電路36的信號(hào)沒(méi)有相位差，第I路放大器的輸出信號(hào)與系統(tǒng)的輸出信號(hào)也沒(méi)有相位差。因此，第I條反饋支路輸入到信號(hào)合成電路的有用信號(hào)，與第I路放大器的輸出信號(hào)相同。因而，第I條反饋支路輸入到信號(hào)合成電路的有用信號(hào)和第2條反饋支路輸入到信號(hào)合成電路的有用信號(hào)，經(jīng)信號(hào)合成電路36正相疊加后與系統(tǒng)的輸出信號(hào)保持一致。
[0052]如圖4所示的四路平衡放大系統(tǒng)，包括四個(gè)放大器和六個(gè)相位均為90度的合路器。其中，從輸出端來(lái)看包括以下合路器:用于對(duì)第I路放大器的輸出信號(hào)和第2路放大器的輸出信號(hào)進(jìn)行合路合路器41、用于對(duì)第3路放大器的輸出信號(hào)和對(duì)第4路放大器的輸出信號(hào)進(jìn)行合路的合路器42，以及用于對(duì)合路器41的輸出信號(hào)和合路器42的輸出信號(hào)進(jìn)行合路的合路器43。從輸入端來(lái)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(shè)置相位補(bǔ)償電路。第2條反饋支路的耦合端口設(shè)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(shè)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(shè)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(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)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(tǒng)中第i路放大器所在的發(fā)射支路與第i+Ι路放大器所在的發(fā)射支路之間的相位關(guān)系，和第i+2條路放大器所在的發(fā)射支路與第i+3路放大器所在的發(fā)射支路之間的相位關(guān)系保持一致，同樣，平衡放大系統(tǒng)中第i條反饋支路與第i+Ι條反饋支路之間的相位關(guān)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(guān)系保持一致，其中，i為奇數(shù)。
[0055]外界信號(hào)經(jīng)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(hào)與輸入第2條反饋支路的外界信號(hào)的相位相差90度。從第2條反饋支路輸入的外界信號(hào)經(jīng)移相器44移位后，與第I條反饋支路輸出的外界信號(hào)相差180度，兩者經(jīng)信號(hào)合成器合路后相互抵消。相應(yīng)地，外界信號(hào)先后經(jīng)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(hào)與進(jìn)入合路器43的外界信號(hào)相差90度，輸入第4條反饋支路的外界信號(hào)與進(jìn)入合路器43的外界信號(hào)相差180度，因而，輸入第3條反饋支路的外界信號(hào)與第4條反饋支路的外界信號(hào)的相位相差90度，經(jīng)過(guò)移相器45的移位后，第3條反饋支路輸出的外界信號(hào)與進(jìn)入合路器43的外界信號(hào)相差180度，經(jīng)過(guò)移相器46的移位后，第4條反饋支路輸出的外界信號(hào)與進(jìn)入合路器43的外界信號(hào)相差360度。因此，第3條反饋支路輸出的外界信號(hào)與第4條反饋支路輸出的外界信號(hào)180度，經(jīng)信號(hào)合成器合成后兩者相互抵消。
[0056]因此，從四路平衡放大系統(tǒng)的輸出端進(jìn)入的外界信號(hào)，不會(huì)從信號(hào)合成器輸入到控制模塊，使控制模塊通過(guò)沒(méi)有夾雜干擾信號(hào)的系統(tǒng)的輸出信號(hào)對(duì)線性處理單元進(jìn)行控制，從而避免了外界信號(hào)對(duì)線性處理單元的干擾。
[0057]現(xiàn)有技術(shù)中，如圖1所示，在輸出端，環(huán)形器或隔離器之后還設(shè)置有腔體濾波器，以過(guò)濾掉放大系統(tǒng)的輸出信號(hào)中除的干擾信號(hào)。由于放大系統(tǒng)的功率較大，在放大系統(tǒng)輸出端設(shè)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(fā)明的實(shí)施例中，如圖5所示，在圖2基礎(chǔ)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(shè)置有濾波器25，以過(guò)濾掉每路放大器的輸出信號(hào)中除有用信號(hào)之外的干擾信號(hào)，例如，非線性產(chǎn)物信號(hào)。由于，放大系統(tǒng)中每路放大器的功放都較小，在每路放大器的輸出端可設(shè)置功率小的濾波器，例如，薄膜體聲波諧振器(Film Bulk Acoustic Resonator,簡(jiǎn)稱 FBAR),聲表面波(surface acoustic wave,簡(jiǎn)稱SAW)濾波器。從而不需要在平衡放大系統(tǒng)的輸出端設(shè)置功率較大的腔體濾波器，進(jìn)一步降低平衡放大系統(tǒng)的生產(chǎn)成本。
[0059]圖6A為現(xiàn)有技術(shù)提供的天線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6A所示，現(xiàn)有技術(shù)提供的天線系統(tǒng)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(gè)反饋通道。
[0060]圖6B為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種天線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6所示，本實(shí)施例提供的天線系統(tǒng)包括:線性處理單元60、反饋通道和N個(gè)發(fā)射通道。每個(gè)發(fā)射通道包括合路器、N個(gè)波束賦形(Beam Forming，簡(jiǎn)稱BF)器和N路放大器64以及N個(gè)天線。其中，N為偶數(shù)。波束賦形器可以是模擬波束賦形(Analog Beam Forming,簡(jiǎn)稱ABF)器,也可以是數(shù)字波束賦形(Digital Beam Forming,簡(jiǎn)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(gè)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(jīng)不同的波束賦形器接入同一個(gè)合路器63的不同的輸出端，i為小于N的所有奇數(shù)。輸入信號(hào)經(jīng)所述線性處理單元60處理后進(jìn)入發(fā)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(hào)的幅度和相位進(jìn)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(hào)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(tǒng)的輸出信號(hào)并處理所耦合的信號(hào)，將處理后的信號(hào)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(tǒng)的輸入信號(hào)與系統(tǒng)的輸出信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，使所述天線系統(tǒng)成為線性化系統(tǒng)。線性處理單元可以是預(yù)失真系統(tǒng)，例如Aro或Dro系統(tǒng)。
[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(gè)自然數(shù)。也就是，第j條反饋支路的耦合端口設(shè)置在第j路放大器的輸出端和第j個(gè)天線之間。每條反饋支路的輸出端分別連接至信號(hào)合成器62的輸入端。信號(hào)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(shè)置一個(gè)波束賦形器。若第X條反饋支路中設(shè)置有波形賦形器，第X條反饋支路中的波形賦形器，用于對(duì)第X路放大器的輸出信號(hào)進(jìn)行正相補(bǔ)償。其中，X為為大于等于I且小于等于N之間的任一個(gè)自然數(shù)。在反饋支路中波形賦形器和信號(hào)合成電路的共同作用下，信號(hào)合成電路62輸出給控制模塊61的信號(hào)與天線系統(tǒng)在空口合成的主瓣方向的信號(hào)保持一致。
[0065]進(jìn)一步，如圖6B所示，反饋通道還包括控制模塊61。信號(hào)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?？刂颇K61通過(guò)信號(hào)合成器62采樣到的所述系統(tǒng)在空口合成的主瓣方向的信號(hào)控制線性處理單元60。
[0066]本發(fā)明實(shí)施例提供的天線系統(tǒng)中，每路放大器的反饋支路設(shè)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(shè)置一個(gè)波束賦形器，在反饋支路中波形賦形器和信號(hào)合成電路的共同作用下，信號(hào)合成電路62輸出信號(hào)與天線系統(tǒng)在空口合成的主瓣方向的信號(hào)保持一致，包括使得兩者在幅度和相位等方面保持一致，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)天線系統(tǒng)在空口合成的主瓣方向的信號(hào)控制線性處理單元的目的，達(dá)到了各路放大器共用一個(gè)反饋通道的目的。
[0067]進(jìn)一步，每條反饋支路中均設(shè)置有與波束賦形器。第j條反饋支路中設(shè)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(fā)射通道中的波束賦形器的相位相反，使進(jìn)入到信號(hào)合成器62的各路信號(hào)同相疊加，信號(hào)合成電路62輸出給控制模塊61的信號(hào)與天線系統(tǒng)在空口合成的主瓣方向的信號(hào)保持一致。
[0068]如圖7所示，在圖6所示天線系統(tǒng)的基礎(chǔ)上還包括N個(gè)濾波器66。第j個(gè)波濾器設(shè)置在第i路放大器的輸出端和第i個(gè)天線之間，以過(guò)濾掉每路放大器的輸出信號(hào)中的干擾信號(hào)，例如，非線性產(chǎn)物信號(hào)。天線系統(tǒng)中每路放大器的功率都較小，在每路放大器的輸出端可設(shè)置功率小的濾波器，例如，F(xiàn)BAR或SAW，從而降低天線系統(tǒng)的生產(chǎn)成本。
[0069]圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種包括數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)的天線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖8所示，輸入信號(hào)經(jīng)DBF進(jìn)入放大通道，DBF連接有四路DPD，每個(gè)DPD的輸出端連接有數(shù)模換電路(DAC)，DAC的輸出端連接有乘法器即變頻器，兩個(gè)乘法器經(jīng)合路器Σ接入分路器Div，分路器Div的每個(gè)輸出端分別經(jīng)一個(gè)ABF與一個(gè)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(shè)置有反饋支路，每條反饋支路中設(shè)置有ABF，每條反饋支路經(jīng)信號(hào)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(gè)DPD0圖7中包括兩條Dro控制模塊，可通過(guò)開(kāi)關(guān)來(lái)共用同一個(gè)Dro控制模塊，從而使DBF和ABF共用一個(gè)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(shè)置有功率較小的濾波器。每路放大器的反饋支路設(shè)置在各自的輸出端，每路放大器的反饋支路中設(shè)置有ABF，每路放大器的發(fā)射通道中也設(shè)置有ABF。發(fā)射通道的ABF是用來(lái)在改變發(fā)射信號(hào)的幅度相位進(jìn)而改變天線方向圖，反饋通道中的ABF和發(fā)射通道中的ABF的相位相反，保證各反饋支路輸出的信號(hào)在信號(hào)合成電路處是同相合路，保證送給DPD的信號(hào)功率達(dá)到最大。
[0071]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種平衡放大系統(tǒng)，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(gè)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(guò)一個(gè)合路器合路；N為偶數(shù)，i為小于N的所有奇數(shù)；所述系統(tǒng)的輸入信號(hào)經(jīng)所述線性處理單元處理后進(jìn)入所述放大通道，其特征在于: 所述反饋通道包括信號(hào)合成器和N條反饋支路；所述反饋通道用于耦合所述系統(tǒng)的輸出信號(hào)并處理所耦合的信號(hào)，將處理后的信號(hào)輸入到所述線性處理單元；所述線性處理單元，用于將系統(tǒng)的輸入信號(hào)與系統(tǒng)的輸出信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，使所述系統(tǒng)成為線性化系統(tǒng)； 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(hào)合成器的輸入端，所述信號(hào)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(gè)自然數(shù)； 所述N條反饋支路中至少有一條反饋支路中設(shè)置有相位補(bǔ)償電路，所述相位補(bǔ)償電路用于對(duì)從所述系統(tǒng)的輸出端進(jìn)入到所在的反饋支路的干擾信號(hào)進(jìn)行反相補(bǔ)償，對(duì)所述反饋支路連接的放大器的輸出信號(hào)進(jìn)行正相補(bǔ)償； 在所述相位補(bǔ)償電路和所述信號(hào)合成電路的共同作用下，每條反饋支路輸出的干擾信號(hào)相互抵消。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平衡放大系統(tǒng)，其特征在于，經(jīng)第i條反饋支路進(jìn)入到所述信號(hào)合成電路的干擾信號(hào)，與經(jīng)第i+Ι條反饋支路進(jìn)入到所述信號(hào)合成電路的干擾信號(hào)，經(jīng)所述信號(hào)合成器處理后相互抵消。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的平衡放大系統(tǒng)，其特征在于，若所述放大通道中每個(gè)合路器的相位均為90度，所述第i條反饋支路中的相位補(bǔ)償電路與所述第i+Ι條反饋支路中的相位補(bǔ)償電路的相位差值，與用于對(duì)第i路放大器與第i+Ι路放大器進(jìn)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(gè)輸入端到輸出端的兩條路徑之間的相位差。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的平衡放大系統(tǒng)，其特征在于，若N為2，第2條反饋支路的相位補(bǔ)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(jù)權(quán)利要求3所述的平衡放大系統(tǒng)，其特征在于，若N為4，第2條反饋支路的相位補(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)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(duì)合路器A和合路器B的輸出信號(hào)進(jìn)行合路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的平衡放大系統(tǒng)，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(shè)置有用于過(guò)濾每路放大器的輸出信號(hào)中除有用信號(hào)之外的干擾信號(hào)的濾波器。
7.一種天線系統(tǒng)，其特征在于，包括:線性處理單元、反饋通道和N個(gè)發(fā)射通道； 每個(gè)所述發(fā)射通道包括合路器、N個(gè)波束賦形器和N路放大器以及N個(gè)天線；每路放大器的輸出端分別連接有一個(gè)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(jīng)不同的波束賦形器接入同一個(gè)合路器的不同輸出端;N為偶數(shù)，i為小于N的所有奇數(shù)；從所述系統(tǒng)的輸入端進(jìn)入所述系統(tǒng)的輸入信號(hào)經(jīng)所述線性處理單元處理后進(jìn)入所述發(fā)射通道: 所述反饋通道包括信號(hào)合成器和N條反饋支路；所述反饋通道用于耦合所述系統(tǒng)的輸出信號(hào)并處理所耦合的信號(hào)，將處理后的信號(hào)輸入到所述線性處理單元；所述線性處理單元，用于將系統(tǒng)的輸入信號(hào)與系統(tǒng)的輸出信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，使所述系統(tǒng)成為線性化系統(tǒng)； 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(hào)合成器的輸入端；所述信號(hào)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(gè)自然數(shù)； N條所述反饋支路中至少有一條反饋支路中設(shè)置一個(gè)波束賦形器，若第X條反饋支路中設(shè)置有波形賦形器，第X條反饋支路中的波形賦形器，用于對(duì)第X路放大器的輸出信號(hào)進(jìn)行正相補(bǔ)償，X為為大于等于I且小于等于N之間的任一個(gè)自然數(shù)； 在反饋支路中波形賦形器和所述信號(hào)合成電路的共同作用下，所述信號(hào)合成電路輸出的信號(hào)與所述系統(tǒng)在空口合成的主瓣方向的信號(hào)保持一致。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，每條反饋支路中均設(shè)置有波束賦形器，第j條反饋支路中設(shè)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(jù)權(quán)利要求7至8任一項(xiàng)所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，還包括:N個(gè)濾波器、第j個(gè)波濾器設(shè)置在第i路放大器的輸出端和第i個(gè)天線之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至8任一項(xiàng)所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，所述線性處理單元為數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)或模擬預(yù) 失真系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】H03F1/07GK103441735SQ201310213595
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月31日
【發(fā)明者】吳劍鋒, 魏巍, 孫益平 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司