專利名稱：前饋型和自適應(yīng)預(yù)失真型失真補(bǔ)償放大設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種放大設(shè)備，較具體地涉及一種能通過(guò)采用自動(dòng)偏置控制技術(shù)減小功耗的失真補(bǔ)償放大設(shè)備。
背景技術(shù)：
在一個(gè)移動(dòng)通信系統(tǒng)中，基地站發(fā)射的是經(jīng)放大的高頻多載波信號(hào)，這種信號(hào)具有多個(gè)互相分開在一些不同頻帶上并分別受到適當(dāng)方法調(diào)制的載波。
對(duì)移動(dòng)通信系統(tǒng)的這種基地站所使用的無(wú)線放大設(shè)備的要求是低功耗、高線性度以及采用高效的無(wú)線發(fā)射電路。由于線性度差的放大設(shè)備會(huì)產(chǎn)生大的失真。例如阻礙正常高質(zhì)量通信的實(shí)現(xiàn)的互調(diào)制失真，要求用于放大多載波信號(hào)的放大設(shè)備在多載波信號(hào)所屬的整個(gè)頻帶上具有良好的線性特性。
用于滿足放大設(shè)備這種線性度要求的各種方法中的一個(gè)方法是前饋失真補(bǔ)償技術(shù)。首先說(shuō)明，下面說(shuō)明中所用的“主線”一詞是指信號(hào)從輸入端經(jīng)過(guò)一個(gè)主放大器到輸出端的路徑，也即從待放大信號(hào)轉(zhuǎn)變成已放大信號(hào)的信號(hào)路徑。
在前饋失真補(bǔ)償技術(shù)中，以下述方式來(lái)布置一個(gè)失真探測(cè)環(huán)路這個(gè)探測(cè)環(huán)路能把從主線中主放大器的后端某一位置上分接出來(lái)的一個(gè)信號(hào)耦合到從主放大器的前端某處采樣得到的一個(gè)信號(hào)上。如果這兩個(gè)信號(hào)有相同的幅度但相位相反，則在失真探測(cè)環(huán)路的上述信號(hào)耦合操作下，載波信號(hào)將被抵消，因此，這個(gè)環(huán)路能夠輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)于由主放大器及其相鄰電路所導(dǎo)入的失真分量的誤差信號(hào)。
前饋失真補(bǔ)償技術(shù)還采用一個(gè)失真補(bǔ)償環(huán)路來(lái)把失真探測(cè)環(huán)路所輸出的誤差信號(hào)重新耦合到主線信號(hào)上去。由主放大器產(chǎn)生的失真分量可以這樣來(lái)補(bǔ)償在主線上補(bǔ)償在失真補(bǔ)償環(huán)路中的一信號(hào)延遲，并且對(duì)失真補(bǔ)償環(huán)路或主線上的信號(hào)的振幅和相位進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使得主線上的信號(hào)失真分量與從失真補(bǔ)償環(huán)路中獲得的信號(hào)被控制成具有相同的振幅和相反的相位。
下面將參考

圖15更詳細(xì)地說(shuō)明前饋失真補(bǔ)償技術(shù)。
參見圖15，其中示出了一個(gè)具有前饋結(jié)構(gòu)的常規(guī)失真補(bǔ)償放大設(shè)備。該前饋失真補(bǔ)償放大設(shè)備含有兩個(gè)模塊一個(gè)是失真探測(cè)環(huán)路模塊，其中包含一個(gè)方向耦合器1，一個(gè)移相器2，一個(gè)振幅調(diào)整器3，一個(gè)導(dǎo)引信號(hào)發(fā)生器4，一個(gè)耦合器5，和一個(gè)主放大器6；另一個(gè)模塊是失真補(bǔ)償環(huán)路模塊，其中包含一個(gè)耦合器8，一個(gè)探測(cè)器9，一個(gè)移相器10，一個(gè)振幅調(diào)整器11，和一個(gè)誤差放大器12。該前饋失真補(bǔ)償放大設(shè)備還含有分隔器(divider)7和13，一個(gè)終端裝置14，一個(gè)耦合器15，以及一個(gè)用來(lái)控制該前饋失真補(bǔ)償放大設(shè)備中每個(gè)單元的控制單元18。
在失真探測(cè)環(huán)路模塊中有兩條路徑一條是無(wú)失真路徑a→c→e→g；另一條是失真路徑a→b→d→f。在點(diǎn)“g”處，只提取出失真分量，其方法例如是反轉(zhuǎn)傳遞函數(shù)的符號(hào)。這時(shí)，控制單元18對(duì)移相器2和振幅調(diào)整器3進(jìn)行自動(dòng)控制，使得控制單元18所接收到的由探測(cè)器9測(cè)得的失真分量信號(hào)的電平(level)最小化。
使一個(gè)放大設(shè)備具有良好線性度的另一種使用廣泛的技術(shù)是利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的自適應(yīng)預(yù)失真補(bǔ)償技術(shù)(以下稱作ADP技術(shù))。ADP技術(shù)總的可分成兩種類型射頻信號(hào)輸入型和基帶信號(hào)輸入型。這兩種類型的失真補(bǔ)償放大設(shè)備分別示于圖16A和16B。
圖16A示出一個(gè)射頻信號(hào)輸入型的失真補(bǔ)償放大設(shè)備。射頻信號(hào)被從輸入端21輸入，其后相繼受到一個(gè)延遲電路22、一個(gè)增益控制電路23、和一個(gè)相位控制電路24的作用，然后被一個(gè)功率放大器34放大。放大后的射頻信號(hào)通過(guò)一個(gè)耦合器38輸出。同時(shí)，輸入的射頻信號(hào)還通過(guò)設(shè)置在一個(gè)功率計(jì)29內(nèi)的一個(gè)對(duì)數(shù)放大器(LOG AMP)27和一個(gè)A/D(模/數(shù))轉(zhuǎn)換器28-1被轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)。其后該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)被提供給一個(gè)數(shù)據(jù)處理單元30-1。
然后，功率放大器34輸出的放大射頻信號(hào)經(jīng)過(guò)方向耦合器38被提供給一個(gè)乘法電路33-1，并在那里與一個(gè)本地頻率32-1相結(jié)合。其后乘法電路33-1輸出的結(jié)合信號(hào)受到一個(gè)帶通濾波器31的濾波，變成頻帶受限的信號(hào)。接著，該頻帶受限信號(hào)通過(guò)一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器28-2被輸入給數(shù)據(jù)處理單元30-1。數(shù)據(jù)處理單元30-1執(zhí)行一種算法，使得通過(guò)帶通濾波器31的信號(hào)的大小最小化，也就是說(shuō)，使得由功率放大器34的非線性失真特性所產(chǎn)生的帶外譜分量最小化。
數(shù)據(jù)處理單元30-1根據(jù)功率計(jì)29所提供的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)訪問(wèn)存儲(chǔ)電路26-1和26-2的地址，由此分別通過(guò)D/A(數(shù)/模)轉(zhuǎn)換器25-1和25-2來(lái)控制增益控制電路23和相位控制電路24。存儲(chǔ)電路26-1和26-2的內(nèi)容是根據(jù)能使功率放大器34的非線性失真最小化的試探法來(lái)確定的。
圖16B示出一個(gè)基帶信號(hào)輸入型的常規(guī)失真補(bǔ)償放大設(shè)備。
載波抵消電路35-1至35-4用來(lái)根據(jù)每個(gè)輸入頻道(CH1至CH4)的載波信息去抵消各個(gè)輸入數(shù)字頻道數(shù)據(jù)中的載波頻率成份。載波抵消電路例如可以用一個(gè)復(fù)乘法器來(lái)實(shí)現(xiàn)。載波抵消電路35-1至35-4的輸出提供給一個(gè)加法器39，由此加法器39將產(chǎn)生一個(gè)結(jié)合基帶信號(hào)，并把該信號(hào)提供給一個(gè)復(fù)乘法器36和一個(gè)功率計(jì)29。
復(fù)乘法器36控制結(jié)合基帶信號(hào)的相位和振幅。其后，經(jīng)這樣處理的基帶信號(hào)被相繼送入一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器25-4和一個(gè)正交振幅調(diào)制單元(QAM-MOD)37，然后在一個(gè)乘法電路33-2中與一個(gè)來(lái)自一個(gè)本地振蕩器32-2的信號(hào)相結(jié)合。此后，該結(jié)合信號(hào)作為一個(gè)射頻信號(hào)被傳送給功率放大器34進(jìn)行放大，最后通過(guò)一個(gè)方向耦合器38輸出。如前述的射頻信號(hào)輸入類型那樣，由一個(gè)能使功率放大器34的非線性失真最小化的算法根據(jù)基帶信號(hào)的功率大小來(lái)控制復(fù)乘法器36，從而調(diào)整基帶信號(hào)的相位和振幅。也就是說(shuō)，數(shù)據(jù)處理單元30-2根據(jù)從功率計(jì)29得到的基帶信號(hào)的功率大小來(lái)訪問(wèn)一個(gè)存儲(chǔ)電路26-4的地址，并由此來(lái)控制復(fù)乘法器36。存儲(chǔ)了各種復(fù)控制值的存儲(chǔ)電路26-4的內(nèi)容是通過(guò)能使非線性失真最小化的試探法來(lái)確定的。
近來(lái)，移動(dòng)通信用戶的數(shù)目急劇增加。因此，為了對(duì)付這種不斷增大的需求，即使在同一個(gè)服務(wù)區(qū)內(nèi)也需要設(shè)置很多的基地站。于是操作成本和維修成本都在不斷地增大，從而基地站供應(yīng)商需通過(guò)多種途徑來(lái)降低成本。
一種降低操作成本的方法是減小功耗。
不論基地站發(fā)射的輸出信號(hào)的相對(duì)強(qiáng)度如何，基地站中的發(fā)射器功率放大器都以恒定的速率耗費(fèi)大量功率。例如，在白天，對(duì)于正常的通信負(fù)載，消耗的射頻輸出功率約為10W，而發(fā)射器功率放大器所消耗的基本直流功率約為80W至100W。然而，對(duì)于通信負(fù)載變小的午夜情形，由于如前所述對(duì)射頻輸出信號(hào)進(jìn)行了功率控制，發(fā)射器的射頻輸出功率可能被減小到例如1W左右；但在另一方面，由于常規(guī)功率放大器中的操作偏置點(diǎn)是固定的，所以午夜期間發(fā)射器功率放大器消耗的基本直流功率并沒有減小，而像白天一樣，仍然保持為約80W至100W。
因此，開發(fā)一種能夠在保持現(xiàn)有射頻輸出功率的同時(shí)減小基地站功率放大器的直流功耗的功率控制技術(shù)應(yīng)該是有益的。在這種CDMA(碼分多址)移動(dòng)通信系統(tǒng)中，要求在按需要監(jiān)視和保持射頻信號(hào)電平的同時(shí)，能減小為產(chǎn)生目標(biāo)射頻輸出信號(hào)大小所需的直流功率大小。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種能夠借助偏置控制來(lái)降低功耗的失真補(bǔ)償放大設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，提供了一種前饋型失真補(bǔ)償放大設(shè)備，它包括含有一個(gè)第一移相器、一個(gè)第一振幅調(diào)整器、和一個(gè)主放大器的一個(gè)失真探測(cè)環(huán)路；含有一個(gè)第二移相器、一個(gè)第二振幅調(diào)整器、和一個(gè)誤差放大器的一個(gè)失真補(bǔ)償環(huán)路；一個(gè)用來(lái)以一個(gè)由失真補(bǔ)償環(huán)路所產(chǎn)生的第二失真分量(distortion element)來(lái)抵消一個(gè)由失真探測(cè)環(huán)路所產(chǎn)生的第一失真分量，并產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)的裝置；以及一個(gè)用來(lái)根據(jù)輸出信號(hào)的電平來(lái)控制主放大器和誤差放大器的偏置電平的偏置控制器。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，提供了一種自適應(yīng)預(yù)失真型失真補(bǔ)償放大設(shè)備，它包括一個(gè)用來(lái)探測(cè)輸入功率電平的探測(cè)單元；一個(gè)用來(lái)存儲(chǔ)輸入功率電平和與之對(duì)應(yīng)的偏置電平并根據(jù)輸入功率電平產(chǎn)生偏置電平的控制單元；以及一個(gè)用來(lái)根據(jù)偏置電平把一個(gè)偏置施加到一個(gè)放大器單元上的偏置控制單元。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，提供了一種失真補(bǔ)償放大設(shè)備，它包括一個(gè)用來(lái)探測(cè)輸入信號(hào)的電平的探測(cè)單元；一個(gè)用來(lái)放大輸入信號(hào)的放大單元；以及一個(gè)用來(lái)根據(jù)由探測(cè)單元探測(cè)到的輸入信號(hào)電平去分級(jí)地控制放大單元的偏置的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，提供了一種失真補(bǔ)償放大設(shè)備，它包括一個(gè)用來(lái)放大輸入信號(hào)的放大單元；一個(gè)用來(lái)探測(cè)輸出信號(hào)的電平的探測(cè)單元，以及一個(gè)用來(lái)根據(jù)由探測(cè)單元探測(cè)到的輸出信號(hào)電平去控制放大單元的偏置的裝置。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明通過(guò)下面結(jié)合附圖對(duì)一些優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明，本發(fā)明的上述及其他目的以及特點(diǎn)都將變得顯然，在附圖中。
圖1是說(shuō)明在進(jìn)行和不進(jìn)行偏置控制的情況下一個(gè)放大器的功耗與輸出功率之間的關(guān)系的曲線圖；圖2是說(shuō)明在進(jìn)行和不進(jìn)行偏置控制的情況下一個(gè)放大器的ACLR(相鄰頻道泄漏功率比)與一個(gè)放大設(shè)備的輸出功率之間的關(guān)系的曲線圖；圖3示出根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)利用前饋技術(shù)的失真補(bǔ)償放大設(shè)備的方框圖；圖4是一個(gè)說(shuō)明執(zhí)行圖3失真補(bǔ)償放大設(shè)備的偏置控制過(guò)程的流程圖；圖5是一個(gè)說(shuō)明由輸出功率電平確定的主放大器偏置電平和誤差放大器偏置電平的存儲(chǔ)器表格；圖6是說(shuō)明在進(jìn)行偏置控制和不進(jìn)行偏置控制的情況下主放大器的偏置電平和電流消耗與放大設(shè)備的輸出功率之間的關(guān)系的曲線圖；圖7是說(shuō)明在進(jìn)行偏置控制和不進(jìn)行偏置控制的情況下誤差放大器的偏置電平和電流消耗與放大設(shè)備的輸出功率之間的關(guān)系的曲線圖；圖8是說(shuō)明在進(jìn)行偏置控制和不進(jìn)行偏置控制的情況下放大設(shè)備的ACLR和功耗與輸出功率之間的關(guān)系的曲線圖；圖9示出一個(gè)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)偏置控制模塊的第一構(gòu)型的方框圖；圖10示出一個(gè)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)偏置控制模塊的第二構(gòu)型的方框圖；圖11A示出根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)利用射頻信號(hào)輸入的自適應(yīng)預(yù)失真補(bǔ)償(ADP)型失真補(bǔ)償放大設(shè)備的方框圖；圖11B示出根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)利用基帶信號(hào)輸入的ADP型失真補(bǔ)償放大設(shè)備的方框圖；圖12是一個(gè)說(shuō)明對(duì)圖11A和11B的失真補(bǔ)償放大設(shè)備執(zhí)行偏置控制的過(guò)程的流程圖；圖13A和13B分別是說(shuō)明在進(jìn)行和不進(jìn)行偏置控制情況下一個(gè)放大器的放大器偏置電平和電流消耗與圖11A或11B中的放大設(shè)備的輸入功率之間的關(guān)系的曲線圖，和一個(gè)說(shuō)明輸入功率電平和放大器偏置電平的存儲(chǔ)器表格；圖14是說(shuō)明在進(jìn)行和不進(jìn)行偏置控制的情況下一個(gè)放大器的ACLR和功耗與圖11A或11B中的放大設(shè)備的輸入功率之間的關(guān)系的曲線圖；圖15示出一個(gè)常規(guī)前饋型失真補(bǔ)償放大設(shè)備的方框圖；圖16A示出一個(gè)利用射頻信號(hào)輸入的常規(guī)ADP型失真補(bǔ)償放大設(shè)備的方框圖；以及圖16B示出一個(gè)利用基帶信號(hào)輸入的常規(guī)ADP型失真補(bǔ)償放大設(shè)備的方框圖。
具體實(shí)施例方式
除了在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中所描述的那些電路或設(shè)備能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的各個(gè)發(fā)明性特征之外，任何其他的電路或設(shè)備只要能實(shí)現(xiàn)這些特征，便也能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的發(fā)明性特征。此外，這些電路或設(shè)備的功能中的一部分或全部也可能用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。再有，系統(tǒng)中的某些功能性單元中的每個(gè)單元都可以用多個(gè)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者，系統(tǒng)中多個(gè)這樣的功能性單元也可以被構(gòu)形成單個(gè)電路。
在前饋型失真補(bǔ)償放大設(shè)備中，通常使用AB(甲乙)類放大器或B(乙)類放大器。這些放大器的特性是功耗隨著輸出功率的減小而下降，如圖1所示。但是，由于在這種放大器中需要設(shè)置一個(gè)無(wú)效電流，所以其功耗不能降低到一個(gè)對(duì)應(yīng)于放大器無(wú)效電流的預(yù)定功率值之下。
此外，從某些無(wú)線特性，例如CDMA(碼分多址)信號(hào)的ACLR(相鄰信道泄漏功率比)的角度來(lái)說(shuō)，可以從圖2中實(shí)線所示的ACLR曲線看出，常規(guī)主放大器和誤差放大器的ACLR在低功率輸出情況下相對(duì)于無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)水平來(lái)說(shuō)尚有較大的余地。由于放大器需要滿足無(wú)線特性，所以根據(jù)本發(fā)明可以在放大器工作時(shí)，特別當(dāng)輸出功率低時(shí)，對(duì)主放大器和誤差放大器執(zhí)行偏置控制，如圖2中的虛線所示。后面將對(duì)此詳細(xì)的說(shuō)明。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)利用前饋技術(shù)的失真補(bǔ)償放大設(shè)備的方框圖。由于圖3設(shè)備中的某些單元與圖15所示常規(guī)設(shè)備中的單元相同，這里使用相同的參考標(biāo)號(hào)來(lái)代表與常規(guī)設(shè)備中相對(duì)應(yīng)的或相同的單元，并且不再給出對(duì)這些單元的詳細(xì)說(shuō)明。
一個(gè)主放大器偏置控制電路16執(zhí)行對(duì)主放大器6的偏置控制，一個(gè)誤差放大器偏置控制電路17執(zhí)行對(duì)誤差放大器12的偏置控制。
現(xiàn)在參考圖4的流程圖來(lái)說(shuō)明圖3中的失真補(bǔ)償放大設(shè)備的操作。在步驟S1中，當(dāng)分隔器13探測(cè)到放大設(shè)備的輸出信號(hào)時(shí)，將由耦合器15向控制單元18報(bào)告輸出信號(hào)的功率電平。在步驟S2中，在其存儲(chǔ)器(未示出)中存儲(chǔ)了如圖5所示的主放大器6和誤差放大器12的偏置電平作為輸出功率電平的函數(shù)的控制單元18將根據(jù)輸出功率電平提取出主放大器6的主放大器的偏置電平和誤差放大器12的誤差放大器偏置電平。在步驟S3中，主放大器偏置控制電路16將根據(jù)提取到的主放大器偏置電平對(duì)主放大器6執(zhí)行偏置控制，并在步驟S4中誤差放大器偏置控制電路17將根據(jù)提取到的誤差放大器偏置電平對(duì)誤差放大器12執(zhí)行偏置控制。
如圖5所示，控制單元18的存儲(chǔ)器中定義的一個(gè)存儲(chǔ)器表格例如規(guī)定了放大設(shè)備的3種輸出功率電平A、B、C以及它們所對(duì)應(yīng)的主放大器偏置電平和誤差放大器偏置電平。一個(gè)放大器的偏置電平與輸出功率電平之間的關(guān)系下面將參考圖6和7進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
首先，圖6示出了在進(jìn)行和不進(jìn)行偏置控制的情況下主放大器6的偏置電平與放大設(shè)備的輸出功率之間的關(guān)系曲線。圖中橫坐標(biāo)代表輸出功率，右側(cè)的縱坐標(biāo)代表主放大器偏置電平，而左側(cè)的縱坐標(biāo)代表主放大器6的消耗電流。虛線和實(shí)線分別代表進(jìn)行和不進(jìn)行偏置控制的情況。
對(duì)于輸出功率高(電平A)的情形，進(jìn)行和不進(jìn)行偏置控制的主放大器偏置電平都為A’，因此電流消耗也相同。當(dāng)輸出功率電平為B時(shí)，進(jìn)行偏置控制時(shí)施加的主放大器的偏置電平減少到B’電平，于是進(jìn)行偏置控制時(shí)主放大器6的電流消耗變得小于在偏置固定狀態(tài)時(shí)的電流消耗。如果輸出功率電平為最低的電平C，則進(jìn)行偏置控制時(shí)的主放大器偏置電平變?yōu)楸菳’還低的C’，于是如圖6所示進(jìn)行偏置控制時(shí)主放大器6的電流消耗將一步減小。
圖7是說(shuō)明在進(jìn)行和不進(jìn)行偏置控制時(shí)誤差放大器12的誤差放大器偏置電平與放大設(shè)備的輸出功率之間的關(guān)系的曲線。橫坐標(biāo)代表輸出功率，右側(cè)的縱坐標(biāo)代表誤差放大器偏置電平，左側(cè)的縱坐標(biāo)代表誤差放大器12的消耗電流。虛線和實(shí)線分別代表進(jìn)行和不進(jìn)行偏置控制的情況。
對(duì)于輸出功率為高電平(電平A)的情形，進(jìn)行和不進(jìn)行偏置控制的誤差放大器偏置電平都是A”，因此消耗的電流也相同、當(dāng)輸出功率為電平B時(shí)，進(jìn)行偏置控制時(shí)施加的誤差放大器偏置電平降低為B”，于是有偏置控制時(shí)誤差放大器12的電流消耗將小于偏置固定狀態(tài)時(shí)的電流消耗。如果輸出功率為最低的電平C，則有偏置控制時(shí)的誤差放大器偏置電平為比B”還低的C”，于是有偏置控制時(shí)誤差放大器12的電流消耗將進(jìn)一步減小，如圖7所示。
圖8是說(shuō)明進(jìn)行和不進(jìn)行偏置控制時(shí)放大設(shè)備的ACLR和功耗與輸出功率之間的關(guān)系的曲線圖。橫坐標(biāo)代表輸出功率，右側(cè)縱坐標(biāo)代表功耗，左側(cè)縱坐標(biāo)代表ACLR。虛線和實(shí)線分別代表進(jìn)行和不進(jìn)行偏置控制的情況。
如圖8所示，通過(guò)根據(jù)放大設(shè)備的輸出功率電平來(lái)進(jìn)行偏置控制，可以在滿足所需無(wú)線特性的同時(shí)減小放大設(shè)備的功耗。
此外，如圖6和7所示，通過(guò)根據(jù)放大設(shè)備的輸出功率電平來(lái)進(jìn)行偏置控制，可以減小放大設(shè)備的總功耗。
在上面的優(yōu)選實(shí)施例中假定了輸出功率分成為三個(gè)電平A、B、C。不過(guò)應(yīng)該指出，可以把輸出功率電平分得更細(xì)，例如甚至分成非離散的連續(xù)電平。這種情況例如可表示為圖1和2中的虛線。
圖9和10示出根據(jù)本發(fā)明的對(duì)放大器進(jìn)行偏置控制的偏置控制模塊。這兩種偏置控制模塊對(duì)應(yīng)于圖3的放大設(shè)備中的包含了主放大器6、主放大器偏置控制電路16和控制單元18的虛線方框，或者包含了誤差放大器12、誤差放大器偏置控制電路17和控制單元18的虛線方框。如圖9和10所示，偏置控制模塊中的放大器可以被構(gòu)形成多個(gè)主放大器單元或多個(gè)誤差放大器單元。
參見圖9，偏置控制模塊中的多個(gè)放大器單元91-93受到單個(gè)放大器偏置控制電路94的控制。整個(gè)放大器由小功率放大器單元91、中功率放大器單元92、和大功率放大器單元93級(jí)聯(lián)而成。在該情形中，對(duì)應(yīng)于某一輸出功率電平的偏置控制可以對(duì)放大器單元91、92和93進(jìn)行，但執(zhí)行偏置控制的是一單個(gè)放大器偏置控制電路94。
圖10中的偏置控制模塊含有多個(gè)放大器單元和相同數(shù)目的放大偏置控制電路。整個(gè)放大器由小功率放大器單元101、中功率放大器單元102和大功率放大器單元103級(jí)聯(lián)構(gòu)成。
在該情形中，對(duì)應(yīng)于某一輸出功率電平的偏置控制可以由放大器偏置控制電路104、105、106分別對(duì)每個(gè)相應(yīng)的放大器單元101、102、103執(zhí)行，這樣便能分別對(duì)每個(gè)放大器單元進(jìn)行獨(dú)立的偏置控制。于是便有可能對(duì)選擇的放大器單元的偏置電平進(jìn)行不同地控制。
例如，由于大、中功率放大器單元的功耗是放大設(shè)備總功耗的主要決定因素，所以如果固定小功率放大器單元的偏置電平而只對(duì)中、大功率放大器單元進(jìn)行偏置控制，則也達(dá)到有效的功率節(jié)省。
雖然在圖9和10中放大器單元與放大器偏置控制電路是多對(duì)一或一對(duì)一的對(duì)應(yīng)關(guān)系，但應(yīng)指出，偏置控制電路的數(shù)目是可改變的。例如，偏置控制模塊可以這樣來(lái)構(gòu)型用多于1個(gè)但不多于放大器單元數(shù)目的偏置控制電路來(lái)執(zhí)行各放大器單元的偏置控制。
圖11A示出根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)失真補(bǔ)償放大設(shè)備的方框圖，該設(shè)備利用了射頻信號(hào)輸入情況下的ADP(自適應(yīng)預(yù)失真補(bǔ)償)技術(shù)。圖11B示出根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)失真補(bǔ)償放大設(shè)備的方框圖，該設(shè)備利用了基帶信號(hào)輸入情況下的ADP技術(shù)。圖11A和11B所示的兩個(gè)失真補(bǔ)償放大設(shè)備都還包括一個(gè)存儲(chǔ)器26-3和一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器25-3，它們用來(lái)執(zhí)行對(duì)功率放大器34的偏置控制，在這一點(diǎn)上是與圖16A圖16B所示的兩個(gè)常規(guī)失真補(bǔ)償放大設(shè)備有區(qū)別的。第二和第三實(shí)施例中的失真補(bǔ)償放大設(shè)備都執(zhí)行了偏置控制，使得偏置電平達(dá)到最優(yōu)化，同時(shí)又仍能滿足無(wú)線特性例如ACLR，尤其是對(duì)于距離無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)還有較大余地的低輸出功率區(qū)域更是如此。
圖12示出一個(gè)說(shuō)明圖11A和11B中對(duì)功率放大器34進(jìn)行偏置控制的過(guò)程的流程圖。在步驟S10中，圖11A和/或11B的失真補(bǔ)償放大設(shè)備中的功率計(jì)29測(cè)量輸入功率電平，然后在步驟S20中執(zhí)行對(duì)應(yīng)于輸入功率電平的增益控制和相位控制，最后在步驟S30中執(zhí)行對(duì)應(yīng)于輸入功率電平的偏置控制。
回過(guò)來(lái)參見圖2，隨著輸出功率增大到接近一個(gè)最大額定值，ACLR也將增大，同時(shí)它與無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)間的差距將減小。由于輸出功率隨著輸入功率成比例地增大，因此ADP技術(shù)能夠通過(guò)監(jiān)測(cè)輸入功率來(lái)獲得輸出功率電平，由此便能在保證低輸出功率時(shí)ACLR落入無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)的前提下減小放大設(shè)備的電流消耗量。
與圖6相對(duì)應(yīng)的圖13A是說(shuō)明在進(jìn)行和不進(jìn)行偏置控制的情況下功率放大器34的偏置電平和電流消耗與放大設(shè)備的輸入功率之間的關(guān)系的曲線圖。圖13B示出一個(gè)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器26-3中的存儲(chǔ)器表格，它規(guī)定了放大設(shè)備的輸入功率電平與功率放大器偏置電平之間的關(guān)系。在圖13B的存儲(chǔ)器表格中，輸入功率被分為三個(gè)電平A、B、C。不過(guò)，如果把輸入功率電平分得更細(xì)一些，電流消耗就會(huì)下降得更平滑一些，不再有較大的突變。例如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在保持低通信負(fù)載條件下的ACLR落入無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)并且防止放大器因電流的過(guò)度減小而發(fā)生振蕩的同時(shí)，可以讓5.6A RMS(均方根值)的電流消耗減小到約3.3A RMS，也即減小40％的電流消耗。
與圖8相對(duì)應(yīng)的圖14是說(shuō)明在進(jìn)行和不進(jìn)行偏置控制的情況下功率放大器的ACLR和功耗與放大設(shè)備的輸入功率之間的關(guān)系的曲線圖。與固定偏置的情況相比，進(jìn)行了偏置控制后ACLR的質(zhì)量下降了。不過(guò)，當(dāng)輸入功率電平為B和C時(shí)，進(jìn)行偏置控制時(shí)的ACLR仍能保持滿足無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)。
功率放大器34也可以實(shí)現(xiàn)為多個(gè)放大器單元，它們的偏置電平可以像圖9和10那樣或者整體地或者分別地被進(jìn)行控制。
上面針對(duì)CDMA通信系統(tǒng)說(shuō)明了本發(fā)明。但應(yīng)指出，本發(fā)明同樣能應(yīng)用于其他類型的通信系統(tǒng)，例如若不采用偏置控制將消耗較大功率的TDMA(時(shí)分多址)系統(tǒng)的基地站的放大器控制。
雖然本發(fā)明是通過(guò)一些優(yōu)選實(shí)施例來(lái)示出和說(shuō)明的，但熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們應(yīng)能理解，在不偏離下述權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明精神和范疇的情況下，可以作出各種改變和修改。
權(quán)利要求
1.一種前饋型失真補(bǔ)償放大設(shè)備，它包括一個(gè)失真探測(cè)環(huán)路，它包含一個(gè)第一移相器、一個(gè)第一振幅調(diào)整器、和一個(gè)主放大器；一個(gè)失真補(bǔ)償環(huán)路，它包含一個(gè)第二移相器，一個(gè)第二振幅調(diào)整器，和一個(gè)誤差放大器；一個(gè)抵消裝置，用于以一個(gè)由失真補(bǔ)償環(huán)路所產(chǎn)生的第二失真分量來(lái)抵消一個(gè)由失真探測(cè)環(huán)路所產(chǎn)生的第一失真分量，并產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)；以及一個(gè)偏置控制器，用于根據(jù)輸出信號(hào)的電平來(lái)控制主放大器和誤差放大器的偏置電平。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中偏置控制器包含一個(gè)用于控制主放大器的偏置的第一偏置控制單元和一個(gè)用于控制誤差放大器的偏置的第二偏置控制單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中輸出信號(hào)被分類為多個(gè)輸出電平中的一個(gè)電平，并且主放大器和誤差放大器的偏置電平是根據(jù)輸出信號(hào)的分類電平來(lái)確定的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中輸出信號(hào)被分類為多個(gè)輸出電平中的一個(gè)電平，并且主放大器和誤差放大器的偏置電平是根據(jù)輸出信號(hào)的分類電平來(lái)確定的。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中主放大器和誤差放大器各自都包含一個(gè)或數(shù)個(gè)放大器單元，并且第一和第二偏置控制單元各自都包含一個(gè)或數(shù)個(gè)偏置控制電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的設(shè)備，其中主放大器所含放大器單元的數(shù)目與第一偏置控制單元所含偏置控制電路的數(shù)目相等，并且誤差放大器所含放大器單元的數(shù)目與第二偏置控制單元所含偏置控制電路的數(shù)目相等。
7.一種自適應(yīng)預(yù)失真型失真補(bǔ)償放大設(shè)備，它包括一個(gè)探測(cè)單元，用于探測(cè)輸入功率的電平；一個(gè)控制單元，用于存儲(chǔ)輸入功率電平和與之對(duì)應(yīng)的偏置電平，并根據(jù)輸入功率電平產(chǎn)生偏置電平；以及一個(gè)偏置控制單元，用于根據(jù)偏置電平把偏置施加到一個(gè)放大器單元上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的設(shè)備，其中控制單元中存儲(chǔ)了多個(gè)輸入功率電平和與它們對(duì)應(yīng)的多個(gè)偏置電平。
9.一種失真補(bǔ)償放大設(shè)備，它包括一個(gè)探測(cè)單元，用于探測(cè)一個(gè)輸入信號(hào)的電平；一個(gè)放大單元，用于放大輸入信號(hào)；以及一個(gè)裝置，用于根據(jù)由探測(cè)單元探測(cè)到的輸入信號(hào)的電平來(lái)分級(jí)地控制放大單元的偏置。
10.一種失真補(bǔ)償放大設(shè)備，它包括一個(gè)放大單元，用于放大一個(gè)輸入信號(hào)；一個(gè)探測(cè)單元，用于探測(cè)一個(gè)輸出信號(hào)的電平；以及一個(gè)裝置，用于根據(jù)由探測(cè)單元探測(cè)到的輸出信號(hào)的電平來(lái)控制放大單元的偏置。
全文摘要
一種前饋型失真補(bǔ)償放大設(shè)備，它包含一個(gè)失真探測(cè)環(huán)路和一個(gè)失真補(bǔ)償環(huán)路，用于失真補(bǔ)償環(huán)路產(chǎn)生的一個(gè)第二失真分量來(lái)抵消由失真探測(cè)環(huán)路產(chǎn)生的一個(gè)第一失真分量并由此產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)，還根據(jù)該輸出信號(hào)的電平來(lái)控制主放大器和誤差放大器的偏置電平。一種自適應(yīng)預(yù)失真型失真補(bǔ)償放大設(shè)備包含一個(gè)用于探測(cè)一個(gè)輸入功率的電平的探測(cè)單元，一個(gè)用于存儲(chǔ)輸入功率電平和與之對(duì)應(yīng)的偏置電平并根據(jù)輸入功率電平來(lái)產(chǎn)生偏置電平的控制單元，以及一個(gè)用于根據(jù)偏置電平來(lái)對(duì)一個(gè)放大器施加偏置的偏置控制單元。
文檔編號(hào)H03F1/02GK1405976SQ02119139
公開日2003年3月26日 申請(qǐng)日期2002年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月7日
發(fā)明者七尾仁齊, 佐藤松雄, 松田昌弘 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立國(guó)際電氣