專利名稱：一種高效線性化射頻功率放大裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于第四代寬帶無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種功率放大器，特別涉及一種高效線性化射頻功率放大裝置及方法。
背景技術(shù)：
隨著無(wú)線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，面向新一代寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)應(yīng)用的射頻系統(tǒng)需求很大。傳統(tǒng)的線性功率放大器只能夠在一定輸入范圍維持線性傳輸，當(dāng)放大一個(gè)寬帶、高功率峰均比值的基帶信號(hào)時(shí)，功率放大器就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的非線性效應(yīng)，使得發(fā)射信號(hào)的EVM質(zhì)量低，直接影響接收機(jī)的接收質(zhì)量，干擾鄰近信道通信。在實(shí)際應(yīng)用中，為了滿足無(wú)線通信信號(hào)苛刻的線性放大要求，通常只能采用“回退”技術(shù)避免功率晶體管進(jìn)入到非線性飽和區(qū)，其代價(jià)則是功率效率降低，一般不超過(guò)40%，導(dǎo)致基站成本高，覆蓋受影響。目前，第四代寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)采用復(fù)雜的高階調(diào)試、多子載波調(diào)制的方式來(lái)提 高數(shù)據(jù)傳輸速率，致使具有非恒定包絡(luò)的基帶OFDM信號(hào)具有較高的功率峰均比值，對(duì)于功率放大器的非線性十分敏感，極易造成射頻傳輸失真。近幾年來(lái)，功放線性化技術(shù)成為了普遍關(guān)注的焦點(diǎn)。其中，預(yù)失真線性化技術(shù)是基于數(shù)學(xué)上的反函數(shù)思想，采用一個(gè)與功率放大器非線性行為相反的非線性“預(yù)失真”器進(jìn)行非線性抵償。目前，基帶數(shù)字預(yù)失真技術(shù)可以提供很好的雜散抑制；自適應(yīng)預(yù)失真技術(shù)可以通過(guò)反饋補(bǔ)償實(shí)際工作中因溫度、環(huán)境擾動(dòng)而引起的功率放大器輸出波動(dòng)。雖然預(yù)失真技術(shù)發(fā)展較為成熟，但面向第四代寬帶無(wú)線通信應(yīng)用仍然存在一定局限性。因?yàn)樵趯?shí)際應(yīng)用過(guò)程中，預(yù)失真的效果取決于功率放大器非線性模型的精度，實(shí)時(shí)處理復(fù)雜度較高。因此，為順利推動(dòng)第四代寬帶無(wú)線通信技術(shù)，迫切需要探索新的功放線性化方法，更好地解決寬帶應(yīng)用中的“線性-功效”優(yōu)化問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種高效線性化射頻功率放大裝置及方法，用于解決寬帶應(yīng)用中射頻功率放大器的“線性-功效”優(yōu)化問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種高效線性化射頻功率放大裝置及方法。—種高效線性化射頻功率放大裝置，包括射頻功率放大器、自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路、射頻帶通濾波器、數(shù)字開(kāi)關(guān)電源；所述射頻功率放大器用以放大射頻信號(hào)；所述自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路與所述射頻功率放大器相連，用以對(duì)所述射頻功率放大器實(shí)施非線性負(fù)反饋控制；所述自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路輸入射頻輸入信號(hào)，輸出相位變化隨所述射頻輸入信號(hào)調(diào)制的脈沖信號(hào)；所述數(shù)字開(kāi)關(guān)電源與所述自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路和射頻功率放大器分別相連，用以控制所述脈沖信號(hào)跟蹤所述射頻輸入信號(hào)的瞬態(tài)功率自適應(yīng)變化；所述射頻帶通濾波器與所述自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路的輸出端相連，用以解調(diào)所述脈沖信號(hào)，并輸出放大的射頻輸入信號(hào)。優(yōu)選地，所述高效線性化射頻功率放大裝置還包括由載波幅度調(diào)制信號(hào)控制的數(shù)字開(kāi)關(guān)電源；所述數(shù)字開(kāi)關(guān)電源在載波幅度調(diào)制信號(hào)的控制下，控制射頻功率放大器的輸出瞬態(tài)功率。優(yōu)選地，所述載波幅度調(diào)制信號(hào)包含載波瞬時(shí)功率受基帶幅度調(diào)制的信息；所述載波幅度調(diào)制信號(hào)通過(guò)對(duì)射頻輸入信號(hào)的檢波及濾波獲取，或利用基帶I和Q信號(hào)，通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器實(shí)現(xiàn)幅度信號(hào)合成獲取。優(yōu)選地，所述自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路包括減法差分放大器、極限環(huán)濾波器、緩沖器；所述減法差分放大器的同相輸入端輸入所述射頻輸入信號(hào)；所述極限環(huán)濾波器的輸入端與所述減法差分放大器的輸出端相連，輸出端與所述射頻功率放大器的輸入端相連；所述緩沖器的輸入端與所述射頻功率放大器的輸出端相連，輸出端與所述減法差分放大器的反相輸入端相連；所述緩沖器的電源輸入端與所述數(shù)字開(kāi)關(guān)電源的輸出端相連；所述緩沖器的輸出端還與所述射頻帶通濾波器相連。優(yōu)選地，所述緩沖器為含遲滯的非線性遲滯元件。 優(yōu)選地，所述射頻功率放大器為開(kāi)關(guān)型射頻功率放大器或工作于非線性飽和區(qū)的射頻功率放大器。一種高效線性化射頻功率放大方法，包括以下步驟步驟一,采用射頻功率放大器放大射頻輸入信號(hào)；步驟二，采用自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路對(duì)所述射頻功率放大器實(shí)施非線性負(fù)反饋控制，使所述射頻功率放大器輸出相位變化隨所述射頻輸入信號(hào)調(diào)制的脈沖信號(hào)；同時(shí)采用數(shù)字開(kāi)關(guān)電源在載波幅度調(diào)制信號(hào)的控制下，控制所述脈沖信號(hào)跟蹤所述射頻輸入信號(hào)的瞬態(tài)功率自適應(yīng)變化；步驟三，采用射頻帶通濾波器解調(diào)所述脈沖信號(hào)，輸出放大的射頻輸入信號(hào)。優(yōu)選地，所述步驟二還包括采用載波幅度調(diào)制信號(hào)控制所述數(shù)字開(kāi)關(guān)電源，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)于自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路的自適應(yīng)控制；所述載波幅度調(diào)制信號(hào)通過(guò)對(duì)射頻輸入信號(hào)的檢波及濾波獲取或利用基帶I和Q信號(hào)，通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器合成獲取。優(yōu)選地，所述步驟二的詳細(xì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程為采用緩沖器對(duì)所述射頻功率放大器的輸出信號(hào)進(jìn)行緩沖，輸出緩沖放大信號(hào)；采用減法差分放大器對(duì)所述射頻輸入信號(hào)與所述緩沖放大信號(hào)進(jìn)行比較，輸出誤差 目號(hào);采用極限環(huán)濾波器為所述射頻輸入信號(hào)與所述誤差信號(hào)提供不同的幅度-相位轉(zhuǎn)移特性，使得誤差信號(hào)位于所述自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路的高頻極限環(huán)頻率附近，遠(yuǎn)離所述射頻輸入信號(hào)所在頻率。優(yōu)選地，所述自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路的極限環(huán)頻率由所述極限環(huán)濾波器的轉(zhuǎn)移特性和所述自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路的遲滯特性決定；所述極限環(huán)頻率還隨射頻輸入信號(hào)的載波幅度自適應(yīng)變化。優(yōu)選地，所述極限環(huán)頻率的優(yōu)化遵循非線性控制理論的幅度-相位準(zhǔn)則。如上所述，本發(fā)明所述的高效線性化射頻功率放大裝置及方法，具有以下有益效果本發(fā)明采用自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路對(duì)開(kāi)關(guān)型射頻功率放大器進(jìn)行非線性負(fù)反饋控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)任意射頻載波信號(hào)的幅度和相位調(diào)制，在保持高效低功耗的同時(shí)，較好地滿足第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)高階調(diào)制和大動(dòng)態(tài)范圍輸出功率的需求。本發(fā)明能夠使基站更好地實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)傳輸速率傳輸和覆蓋性能，或者有效降低終端功耗，延長(zhǎng)電池壽命；且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，易于實(shí)現(xiàn)，在寬帶移動(dòng)通信、微波通信、廣播、高保真音響等領(lǐng)域?qū)⒂袕V泛的應(yīng)用前景。


圖I顯示為實(shí)施例一所述的高效線性化射頻功率放大裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2顯示為實(shí)施例一所述的高效線性化射頻功率放大方法的流程示意圖。圖3顯示為實(shí)施例二所述的高效線性化射頻功率放大裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4顯示為實(shí)施例二所述的高效線性化射頻功率放大方法的流程示意圖。元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
I射頻功率放大器；2自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路；21減法差分放大器；22極限環(huán)濾波器；23緩沖器；3射頻帶通濾波器；4數(shù)字開(kāi)關(guān)電源；5射頻輸入端口 ；6載波幅度控制端口；7供電電源端口；8射頻輸出端口；9幅度調(diào)制信號(hào)生成模塊。
具體實(shí)施例方式以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的具體實(shí)施方式
加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書(shū)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。請(qǐng)參閱附圖。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例一本實(shí)施例提供一種高效線性化射頻功率放大裝置，如圖I所示，包括射頻功率放大器I、自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路2、射頻帶通濾波器3、數(shù)字開(kāi)關(guān)電源4。所述射頻功率放大器I用以放大射頻信號(hào)。所述自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路2與所述射頻功率放大器I相連，用以對(duì)所述射頻功率放大器實(shí)施非線性負(fù)反饋控制；所述自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路輸入射頻輸入信號(hào)，輸出相位變化隨所述射頻輸入信號(hào)調(diào)制的脈沖信號(hào)。所述射頻帶通濾波器3與所述自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路2的輸出端相連，用以解調(diào)所述脈沖信號(hào)，并輸出放大的射頻輸入信號(hào)；所述數(shù)字開(kāi)關(guān)電源4與所述自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路2和射頻功率放大器I分別相連，用以控制所述脈沖信號(hào)跟蹤所述射頻輸入信號(hào)的瞬態(tài)功率自適應(yīng)變化。進(jìn)一步，所述射頻功率放大器I為開(kāi)關(guān)型射頻功率放大器或工作于非線性飽和區(qū)的射頻功率放大器。進(jìn)一步，所述數(shù)字開(kāi)關(guān)電源4由載波幅度調(diào)制信號(hào)控制；所述數(shù)字開(kāi)關(guān)電源在載波幅度調(diào)制信號(hào)的控制下，控制射頻功率放大器的輸出瞬態(tài)功率。所述載波幅度調(diào)制信號(hào)包含載波瞬時(shí)功率受基帶幅度調(diào)制的信息；所述載波幅度調(diào)制信號(hào)通過(guò)對(duì)射頻輸入信號(hào)的檢波及濾波獲取或利用基帶I和Q信號(hào)，通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器實(shí)現(xiàn)幅度信號(hào)合成獲取。優(yōu)選地，所述自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路包括減法差分放大器、極限環(huán)濾波器、緩沖器；所述減法差分放大器的同相輸入端輸入所述射頻輸入信號(hào)；所述極限環(huán)濾波器的輸入端與所 述減法差分放大器的輸出端相連，輸出端與所述射頻功率放大器的輸入端相連；所述緩沖器的輸入端與所述射頻功率放大器的輸出端相連，輸出端與所述減法差分放大器的反相輸入端相連；所述緩沖器的電源輸入端與所述數(shù)字開(kāi)關(guān)電源的輸出端相連；所述緩沖器的輸出端還與所述射頻帶通濾波器相連。進(jìn)一步，所述自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路2包括減法差分放大器21、極限環(huán)濾波器22、緩沖器23 ;所述減法差分放大器21的同相輸入端輸入所述射頻輸入信號(hào)；所述極限環(huán)濾波器22的輸入端與所述減法差分放大器21的輸出端相連，極限環(huán)濾波器22的輸出端與所述射頻功率放大器I的輸入端相連；所述緩沖器23的輸入端與所述射頻功率放大器I的輸出端相連，緩沖器23的輸出端與所述減法差分放大器21的反相輸入端相連；所述緩沖器23的輸出端還與所述射頻帶通濾波器3相連。所述緩沖器23的電源輸入端與所述數(shù)字開(kāi)關(guān)電源4的輸出端相連。更具體地，所述緩沖器23可以為含遲滯的非線性遲滯元件。緩沖器23的輸出端與所述減法差分放大器21的反相輸入端之間的鏈路是寬帶通路，而不必濾波。自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路的工作原理是在輸入零激勵(lì)的初始條件下，輸出一個(gè)周期性的脈沖信號(hào)，且脈沖信號(hào)的周期固定在一個(gè)極限環(huán)頻率上。該極限環(huán)頻率是由環(huán)路內(nèi)的遲滯特性和極限環(huán)濾波器的轉(zhuǎn)移特性共同決定的。極限環(huán)頻率的優(yōu)化設(shè)計(jì)遵循非線性控制理論的幅度-相位準(zhǔn)則。本發(fā)明所述的自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路結(jié)構(gòu)不局限于本實(shí)施例提供的一種結(jié)構(gòu)，其還可以包括任意由本發(fā)明所述思路引申或擴(kuò)展出的能夠?qū)崿F(xiàn)自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路功能的結(jié)構(gòu)。所述高效線性化射頻功率放大裝置還包括一個(gè)射頻輸入端口 5、一個(gè)載波幅度控制端口 6、一個(gè)供電電源端口 7和一個(gè)射頻輸出端口 8。其中，所述射頻輸入端口 5與所述減法差分放大器21的同相輸入端相連；所述載波幅度控制端口 6與所述數(shù)字開(kāi)關(guān)電源4相連；所述供電電源端口 7與所述數(shù)字開(kāi)關(guān)電源4相連；所述射頻輸出端口 8與所述射頻帶通濾波器3的輸出端相連。高效線性化射頻功率放大裝置的射頻輸入端口即自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路的輸入端，在射頻輸入端口加載射頻輸入信號(hào)時(shí)，射頻輸出端口將輸出相位變化量隨輸入調(diào)制(即隨射頻輸入信號(hào)調(diào)制)的脈沖信號(hào)。本發(fā)明使得極限環(huán)頻率遠(yuǎn)高于載波頻率，因此輸出的脈沖信號(hào)的諧波成分將遠(yuǎn)離射頻分量，這樣再通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的濾波器(例如射頻帶通濾波器)就可解調(diào)出射頻信號(hào)波形。自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路輸出的脈沖信號(hào)的相位變化量是隨輸入(即射頻輸入信號(hào))連續(xù)可變的，這與傳統(tǒng)PWM等受時(shí)鐘控制的脈沖調(diào)制信號(hào)在根本上是不同的。進(jìn)一步，所述射頻功率放大器為開(kāi)關(guān)型射頻功率放大器。開(kāi)關(guān)型射頻功率放大器具有比線性功率放大器更高的功率效率，但由于功率晶體管工作于開(kāi)關(guān)模式，呈現(xiàn)極度非線性，并不能直接適用于放大峰均比值高的寬帶OFDM信號(hào)。本發(fā)明采用自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路配合開(kāi)關(guān)型射頻功率放大器，就可以彌補(bǔ)其線性功能在帶寬方面的不足，在射頻輸出端獲得線性放大的信號(hào)。因?yàn)殚_(kāi)關(guān)型射頻功率放大器的功率效率更高，所以當(dāng)本發(fā)明采用的射頻功率放大器為開(kāi)關(guān)型射頻功率放大器時(shí)，再利用自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路的非線性負(fù)反饋以及載波幅度自適應(yīng)原理對(duì)開(kāi)關(guān)型射頻功率放大器進(jìn)行負(fù)反饋控制，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)任意射頻載波信號(hào)的幅度和相位調(diào)制，即實(shí)現(xiàn)寬帶線性的功率放大功能。本發(fā)明所述的高效線性化射頻功率放大裝置的優(yōu)勢(shì)在于能夠在保持高效低功耗的同時(shí)，獲得寬帶、大動(dòng)態(tài)范圍的線性化性能；能夠使基站更好地實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)傳輸速率傳輸 和覆蓋性能，或者有效降低終端功耗，延長(zhǎng)電池壽命。本發(fā)明所述的高效線性化射頻功率放大裝置較好地滿足第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)高階調(diào)制和大動(dòng)態(tài)范圍輸出功率的需求，在寬帶移動(dòng)通信、微波通信、廣播、高保真音響等領(lǐng)域?qū)⒂袕V泛的應(yīng)用前景。本實(shí)施例還提供一種高效線性化射頻功率放大方法，如圖2所示，包括以下步驟步驟一,采用射頻功率放大器放大射頻輸入信號(hào)。步驟二，采用自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路對(duì)所述射頻功率放大器實(shí)施非線性負(fù)反饋控制，使所述射頻功率放大器輸出相位變化隨所述射頻輸入信號(hào)調(diào)制的脈沖信號(hào)；同時(shí)采用數(shù)字開(kāi)關(guān)電源在載波幅度調(diào)制信號(hào)的控制下，控制所述脈沖信號(hào)跟蹤所述射頻輸入信號(hào)的瞬態(tài)功率自適應(yīng)變化。進(jìn)一步，所述步驟二的詳細(xì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程為采用緩沖器對(duì)所述射頻功率放大器的輸出信號(hào)進(jìn)行緩沖，輸出緩沖放大信號(hào)；其中，所述緩沖放大信號(hào)同時(shí)也用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載。特別地，含遲滯的緩沖器提供遲滯非線性，使得自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路在零輸入時(shí)產(chǎn)生極限環(huán)效應(yīng)。遲滯也可以是功率放大器的遲滯、或其它遲滯非線性元件以及實(shí)際射頻電路的延遲。采用減法差分放大器對(duì)所述射頻輸入信號(hào)與所述緩沖放大信號(hào)進(jìn)行比較，輸出誤差 目號(hào);采用極限環(huán)濾波器為所述射頻輸入信號(hào)與所述誤差信號(hào)提供不同的幅度-相位轉(zhuǎn)移特性，使得誤差信號(hào)位于所述自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路的高頻極限環(huán)頻率附近，遠(yuǎn)離所述射頻輸入信號(hào)所在頻率。其中，通過(guò)對(duì)極限環(huán)濾波器的傳遞函數(shù)與緩沖器的遲滯非線性特性的優(yōu)化，使得射頻輸入信號(hào)與所述誤差信號(hào)在高頻極限環(huán)頻率附近，遠(yuǎn)離帶內(nèi)的射頻輸入信號(hào)。極限環(huán)濾波器可以是低通濾波器、帶通濾波器，或者僅僅是積分器。進(jìn)一步，所述步驟二還包括采用來(lái)自基帶的載波幅度調(diào)制信號(hào)，通過(guò)所述數(shù)字開(kāi)關(guān)電源饋入到所述自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路的載波幅度控制端口，實(shí)現(xiàn)對(duì)于自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路的自適應(yīng)控制。即采用載波幅度調(diào)制信號(hào)控制所述數(shù)字開(kāi)關(guān)電源，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)于自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路的自適應(yīng)控制；所述載波幅度調(diào)制信號(hào)通過(guò)對(duì)射頻輸入信號(hào)的檢波及濾波獲取或利用基帶I和Q信號(hào)，通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器合成獲取。步驟三，采用射頻帶通濾波器解調(diào)所述脈沖信號(hào)，輸出放大的射頻輸入信號(hào)。本發(fā)明采用一個(gè)受射頻信號(hào)幅度調(diào)制的自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路實(shí)現(xiàn)對(duì)功率放大器的非線性負(fù)反饋控制。受射頻信號(hào)幅度調(diào)制的自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路的工作原理是在線性功率放大器的載波幅度控制端口將射頻幅度信號(hào)驅(qū)動(dòng)數(shù)字開(kāi)關(guān)電源，控制遲滯緩沖器的輸出信號(hào)，使該輸出信號(hào)跟蹤射頻信號(hào)幅度的變化。本發(fā)明對(duì)自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路增加了受載波幅度調(diào)制信號(hào)的控制能力，使極限環(huán)頻率隨射頻輸入信號(hào)的幅度而自適應(yīng)變化，從而使得脈沖輸出信號(hào)的相位變化能夠更加及時(shí)地跟蹤射頻輸入信號(hào)的瞬態(tài)功率變化，大大地降低了脈沖信號(hào)諧波成分，從而獲得了良好的線性化性能。本發(fā)明利用非線性控制論、融合多種誤差抑制方法，巧妙地將寬帶射頻調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)化為了相位可連續(xù)調(diào)制的脈沖波形，從而與“開(kāi)關(guān)型”功放的快速特性實(shí)現(xiàn)良好配合，在發(fā)揮“開(kāi)關(guān)型”功放的高效率的同時(shí)獲得了寬帶的線性化性能，較好地滿足第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)高階調(diào)制和大動(dòng)態(tài)范圍輸出功率的需求。本發(fā)明能夠使基站更好地實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)傳輸速率傳輸和覆蓋性能，或者有效降低終端功耗，延長(zhǎng)電池壽命，可廣泛應(yīng)用于數(shù)字電視廣播通信、衛(wèi)星通信、雷達(dá)等的發(fā)射系統(tǒng)。實(shí)施例二 本實(shí)施例提供一種高效線性化射頻功率放大裝置，如圖2所示，其與實(shí)施例一的區(qū)別在于所述高效線性化射頻功率放大裝置還包括與所述數(shù)字開(kāi)關(guān)電源4相連的幅度調(diào)制信號(hào)生成模塊9，所述幅度調(diào)制信號(hào)生成模塊9輸出所述射頻輸入信號(hào)的載波幅度調(diào)制信號(hào)；所述數(shù)字開(kāi)關(guān)電源4在所述射頻輸入信號(hào)的載波幅度調(diào)制信號(hào)的控制下，控制射頻功率放大器的輸出瞬態(tài)功率。具體地，所述幅度調(diào)制信號(hào)生成模塊9可采用射頻包絡(luò)檢波器或基帶I和Q數(shù)字信號(hào)處理器。本實(shí)施例還提供一種高效線性化射頻功率放大方法，如圖4所示，其與實(shí)施例一的區(qū)別在于所述載波幅度調(diào)制信號(hào)是由設(shè)于高效線性化射頻功率放大裝置內(nèi)部的幅度調(diào)制信號(hào)生成模塊9獲取的，而不是由載波幅度控制端口直接輸入的。綜上所述，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種高效線性化射頻功率放大裝置，其特征在干，所述高效線性化射頻功率放大裝置包括 射頻功率放大器，用以放大射頻信號(hào)； 自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路，與所述射頻功率放大器相連，用以對(duì)所述射頻功率放大器實(shí)施非線性負(fù)反饋控制；所述自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路輸入射頻輸入信號(hào)，輸出相位變化隨所述射頻輸入信號(hào)調(diào)制的脈沖信號(hào)； 數(shù)字開(kāi)關(guān)電源，與所述自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路和射頻功率放大器分別相連，用以控制所述脈沖信號(hào)跟蹤所述射頻輸入信號(hào)的瞬態(tài)功率自適應(yīng)變化； 射頻帶通濾波器，與所述自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路的輸出端相連，用以解調(diào)所述脈沖信號(hào)，并輸出放大的射頻輸入信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高效線性化射頻功率放大裝置，其特征在于所述高效線性化射頻功率放大裝置還包括由載波幅度調(diào)制信號(hào)控制的數(shù)字開(kāi)關(guān)電源；所述數(shù)字開(kāi)關(guān)電源在載波幅度調(diào)制信號(hào)的控制下，控制射頻功率放大器的輸出瞬態(tài)功率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效線性化射頻功率放大裝置，其特征在于所述載波幅度調(diào)制信號(hào)包含載波瞬時(shí)功率受基帶幅度調(diào)制的信息；所述載波幅度調(diào)制信號(hào)通過(guò)對(duì)射頻輸入信號(hào)的檢波及濾波獲取，或利用基帶I和Q信號(hào)，通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器實(shí)現(xiàn)幅度信號(hào)合成獲取。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高效線性化射頻功率放大裝置，其特征在于所述自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路包括減法差分放大器、極限環(huán)濾波器、緩沖器；所述減法差分放大器的同相輸入端輸入所述射頻輸入信號(hào)；所述極限環(huán)濾波器的輸入端與所述減法差分放大器的輸出端相連，輸出端與所述射頻功率放大器的輸入端相連；所述緩沖器的輸入端與所述射頻功率放大器的輸出端相連，輸出端與所述減法差分放大器的反相輸入端相連；所述緩沖器的電源輸入端與所述數(shù)字開(kāi)關(guān)電源的輸出端相連；所述緩沖器的輸出端還與所述射頻帶通濾波器相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高效線性化射頻功率放大裝置，其特征在于所述緩沖器為含遲滯的非線性遲滯元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高效線性化射頻功率放大裝置，其特征在于所述射頻功率放大器為開(kāi)關(guān)型射頻功率放大器或工作于非線性飽和區(qū)的射頻功率放大器。
7.一種高效線性化射頻功率放大方法，其特征在于，所述高效線性化射頻功率放大方法包括以下步驟 步驟一，采用射頻功率放大器放大射頻輸入信號(hào)； 步驟ニ，采用自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路對(duì)所述射頻功率放大器實(shí)施非線性負(fù)反饋控制，使所述射頻功率放大器輸出相位變化隨所述射頻輸入信號(hào)調(diào)制的脈沖信號(hào)；同時(shí)采用數(shù)字開(kāi)關(guān)電源在載波幅度調(diào)制信號(hào)的控制下，控制所述脈沖信號(hào)跟蹤所述射頻輸入信號(hào)的瞬態(tài)功率自適應(yīng)變化； 步驟三，采用射頻帶通濾波器解調(diào)所述脈沖信號(hào)，輸出放大的射頻輸入信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高效線性化射頻功率放大方法，其特征在干，所述步驟ニ還包括采用載波幅度調(diào)制信號(hào)控制所述數(shù)字開(kāi)關(guān)電源，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)于自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路的自適應(yīng)控制；所述載波幅度調(diào)制信號(hào)通過(guò)對(duì)射頻輸入信號(hào)的檢波及濾波獲取，或利用基帶I和Q信號(hào)，通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器合成獲取。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高效線性化射頻功率放大方法，其特征在于，所述步驟ニ的詳細(xì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程為 采用緩沖器對(duì)所述射頻功率放大器的輸出信號(hào)進(jìn)行緩沖，輸出緩沖放大信號(hào)； 采用減法差分放大器對(duì)所述射頻輸入信號(hào)與所述緩沖放大信號(hào)進(jìn)行比較，輸出誤差信號(hào); 采用極限環(huán)濾波器為所述射頻輸入信號(hào)與所述誤差信號(hào)提供不同的幅度-相位轉(zhuǎn)移特性，使得誤差信號(hào)位于所述自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路的高頻極限環(huán)頻率附近，遠(yuǎn)離所述射頻輸入信號(hào)所在頻率。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高效線性化射頻功率放大方法，其特征在于所述自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路的極限環(huán)頻率由所述極限環(huán)濾波器的轉(zhuǎn)移特性和所述自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路的遲滯特性決定；所述極限環(huán)頻率隨射頻輸入信號(hào)的載波幅度自適應(yīng)變化。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的高效線性化射頻功率放大方法，其特征在于所述極限環(huán)頻率的優(yōu)化遵循非線性控制理論的幅度-相位準(zhǔn)則。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高效線性化射頻功率放大裝置及方法，該裝置包括射頻功率放大器用以放大射頻信號(hào)；自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路與射頻功率放大器相連，對(duì)射頻功率放大器實(shí)施非線性負(fù)反饋控制；自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路輸入射頻輸入信號(hào)，輸出相位變化隨射頻輸入信號(hào)調(diào)制的脈沖信號(hào)；數(shù)字開(kāi)關(guān)電源與自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路和射頻功率放大器分別相連，控制脈沖信號(hào)跟蹤射頻輸入信號(hào)的瞬態(tài)功率自適應(yīng)變化；射頻帶通濾波器與自適應(yīng)極限環(huán)環(huán)路的輸出端相連，解調(diào)脈沖信號(hào)，輸出放大的射頻輸入信號(hào)。本發(fā)明在保持高效低功耗的同時(shí)，還具有寬帶、大動(dòng)態(tài)范圍的線性放大性能，使基站更好地實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)傳輸速率傳輸和覆蓋性能，有效降低終端功耗，延長(zhǎng)電池壽命。
文檔編號(hào)H03F3/189GK102843108SQ20121036159
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月21日
發(fā)明者王萍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所