功率放大系統(tǒng)及其處理方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種功率放大系統(tǒng)及其處理方法，該系統(tǒng)包括依次連接的信號篩選電路、射頻預(yù)失真電路、合路電路、Doherty功率放大電路、耦合電路以及反饋選頻電路，所述射頻預(yù)失真電路與所述反饋選頻電路連接。本發(fā)明的功放系統(tǒng)可支持n(n＝2,3,4,……)種頻段，帶寬寬，體積小、成本低，易于實(shí)現(xiàn)。采用射頻預(yù)失真(RFPD)技術(shù)以及多頻寬帶Doherty技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的高線性性能、高效率性能，而且該功率放大系統(tǒng)無須采用任何寬帶A/D、D/A等器件，避免了受限器件的困擾。
【專利說明】功率放大系統(tǒng)及其處理方法
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明涉及無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種功率放大系統(tǒng)及其處理方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]隨著無線通信的飛速發(fā)展，人們對無線通信的質(zhì)量、速度、穩(wěn)定性等要求越來越高。目前存在2G (第二代移動通信技術(shù)，包括GSM和CDMA制式)、3G (第三代移動通信技術(shù)，包括CDMA2000、WCDMA以及TD-SCDMA制式)、4G(第四代移動通信技術(shù)，包括TD-LTE和FDD-LTE制式)等多種制式的移動通信網(wǎng)絡(luò)以及WLAN(Wireless Local Area Networks,無線局域網(wǎng))，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)重復(fù)投資現(xiàn)象非常嚴(yán)重，物業(yè)協(xié)調(diào)施工也異常困難。多頻段、多通信制式共建共享是避免投資重復(fù)、資源浪費(fèi)的有效途徑，中國通信設(shè)施服務(wù)股份公司的成立也是響應(yīng)這一技術(shù)趨勢。因此，射頻功放作為無線通信系統(tǒng)的核心設(shè)備，在寬帶性能上面臨著前所未有的技術(shù)挑戰(zhàn)。
[0003]目前的多頻帶寬帶線性功放都是基于數(shù)字預(yù)失真(DPD)線性化技術(shù)，但由于DPD需要采用寬帶A/D(模數(shù)轉(zhuǎn)換)、D/A(數(shù)模轉(zhuǎn)換)等器件，這些器件受到出口國家的嚴(yán)格限制，并且其電路結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，因此現(xiàn)有的多頻段寬帶線性功放系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)較困難，無法滿足無線通信系統(tǒng)的要求。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004]基于此，本發(fā)明提供一種功率放大系統(tǒng)，采用射頻預(yù)失真(RFPD)技術(shù)以及多頻寬帶Doherty技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的高線性性能、高效率性能，該功率放大系統(tǒng)無須采用任何寬帶A/D、D/A等器件，避免了受限器件的困擾。
[0005]本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)容具體如下:
[0006]一種功率放大系統(tǒng)，包括依次連接的信號篩選電路、射頻預(yù)失真電路、合路電路、Doherty功率放大電路、稱合電路以及反饋選頻電路，所述射頻預(yù)失真電路與所述反饋選頻電路連接；
[0007]所述信號篩選電路從射頻輸入信號中篩選出各個(gè)頻段的輸入信號；
[0008]所述射頻預(yù)失真電路分別對各個(gè)頻段的輸入信號以及由所述反饋選頻電路產(chǎn)生且與輸入信號相對應(yīng)的反饋信號進(jìn)行預(yù)失真處理，生成對應(yīng)的各個(gè)頻段的預(yù)失真信號；
[0009]所述合路電路對各個(gè)頻段的預(yù)失真信號進(jìn)行合路處理，生成合路預(yù)失真信號；
[0010]所述Doherty功率放大電路對所述合路預(yù)失真信號進(jìn)行功率放大，生成功率放大信號;
[0011]所述耦合電路對所述功率放大信號進(jìn)行耦合處理，生成直通信號以及與各個(gè)頻段輸入信號相對應(yīng)的各個(gè)頻段的耦合信號；
[0012]所述反饋選頻電路接收所述耦合信號并分別進(jìn)行選頻濾波，獲得與各個(gè)頻段的耦合信號相對應(yīng)的各個(gè)頻段的反饋信號，并將所述反饋信號傳輸至射頻預(yù)失真電路。
[0013]相應(yīng)的，本發(fā)明提供一種功率放大系統(tǒng)的處理方法，包括如下步驟:
[0014]從射頻輸入信號中篩選出各個(gè)頻段的輸入信號；
[0015]分別對篩選出的各個(gè)頻段的輸入信號進(jìn)行射頻預(yù)失真處理，生成對應(yīng)的各個(gè)頻段的預(yù)失真號；
[0016]將所述預(yù)失真信號進(jìn)行合路處理，生成合路預(yù)失真信號；
[0017]通過Doherty功率放大器對所述合路預(yù)失真信號進(jìn)行功率放大，生成功率放大信號;
[0018]對所述功率放大信號進(jìn)行耦合處理，生成與各個(gè)頻段的輸入信號相對應(yīng)的各個(gè)頻段的耦合信號以及直通信號；分別對各個(gè)頻段的耦合信號進(jìn)行選頻濾波，獲得對應(yīng)的各個(gè)頻段的反饋信號，并將當(dāng)前時(shí)刻的反饋信號與下一時(shí)刻的與該反饋信號頻段相同的輸入信號進(jìn)行射頻預(yù)失真處理；
[0019]由所述直通信號生成射頻輸出信號。
[0020]本發(fā)明的有益效果如下:
[0021](I)本發(fā)明采用了射頻預(yù)失真(RFPD)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的高線性性能；
[0022](2)本發(fā)明米用Rfin—Rfout (射頻輸入一射頻輸出)模式，無須米用任何寬帶A/D、D/A等器件，避免了受限器件；
[0023](3)本發(fā)明采用了多頻寬帶Doherty技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的高效率性能；
[0024](4)本發(fā)明采用的電路結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，可快速響應(yīng)市場需求，滿足現(xiàn)有通信設(shè)備高效率、高線性等要求。
【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0025]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中功率放大系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例中功率放大系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中功率放大系統(tǒng)的處理方法的流程示意圖；
[0028]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中一種從射頻輸入信號中篩選出不同頻段的輸入信號的方法的流程示意圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0029]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。
[0030]如圖1所示，一種功率放大系統(tǒng)，包括依次連接的信號篩選電路1、射頻預(yù)失真電路2、合路電路3、Doherty功率放大電路4、稱合電路5以及反饋選頻電路6,射頻預(yù)失真電路2與反饋選頻電路6連接。
[0031]其中，信號篩選電路I從射頻輸入信號中篩選出各個(gè)頻段的輸入信號；
[0032]射頻預(yù)失真電路2分別對輸入信號以及由反饋選頻電路6產(chǎn)生且與輸入信號相對應(yīng)的反饋信號進(jìn)行預(yù)失真處理，生成對應(yīng)的預(yù)失真信號；
[0033]合路電路3對各個(gè)不同頻段的預(yù)失真信號進(jìn)行合路處理，生成合路預(yù)失真信號；
[0034]Doherty功率放大電路4對合路預(yù)失真信號進(jìn)行功率放大，生成功率放大信號；
[0035]耦合電路5對功率放大信號進(jìn)行耦合處理，生成直通信號以及與所述功率放大信號中各個(gè)不同頻段信號相對應(yīng)的各個(gè)不同頻段的耦合信號；
[0036]反饋選頻電路6接收所述耦合信號并分別進(jìn)行選頻濾波，獲得與各個(gè)不同頻段的耦合信號相對應(yīng)的各個(gè)不同頻段的反饋信號，并將所述反饋信號傳輸至射頻預(yù)失真電路2。
[0037]本發(fā)明的功放系統(tǒng)可支持η (η = 2，3，4，……)種頻段，帶寬寬，體積小、成本低，易于實(shí)現(xiàn)。采用射頻預(yù)失真(RFPD)技術(shù)以及多頻寬帶Doherty技術(shù),實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的高線性性能、高效率性能，而且該功率放大系統(tǒng)無須采用任何寬帶A/D、D/A等器件，避免了受限器件的困擾。
[0038]下面結(jié)合一個(gè)更具體的實(shí)施例對本發(fā)明的功率放大系統(tǒng)進(jìn)行描述。
[0039]如圖2所示，在本實(shí)施例中，信號篩選電路包括功分電路以及放大選頻電路，所述功分電路對射頻輸入信號進(jìn)行分路，生成分路信號，分路信號的數(shù)量與射頻輸入信號中包含的信號頻段數(shù)量一致；所述放大選頻電路分別對分路信號進(jìn)行放大及選頻，篩選出各個(gè)不同頻段的輸入信號。
[0040]較佳的，本實(shí)施例中的功分電路為功分器，放大選頻電路包括增益放大器以及選頻濾波器。
[0041]當(dāng)包含有η (η = 2，3，4，……)種頻段信號的射頻輸入信號經(jīng)射頻端口 RFin輸入系統(tǒng)時(shí)，首先經(jīng)過η路功分器(如一分二、一分三、一分四等功分器)后分成η路等幅度(功率相等)的分路信號，本實(shí)施例中使分路信號的功率相等，可以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，方便后續(xù)的放大選頻操作。
[0042]η路等幅度的分路信號經(jīng)過各自的增益放大器GAl，GA2，……，GA (n-1)，GAn，進(jìn)行信號放大后通過不同頻段的選頻濾波器LF1，LF2，……，LF(n-l)，LFn(選頻濾波器的工作頻段與射頻輸入信號中包含的η種頻段相對應(yīng))，篩選出η種頻段的輸入信號，至此，完成對包含有η種頻段信號的射頻輸入信號的放大選頻。
[0043]射頻預(yù)失真電路可以由分立器件搭建，也可以采用專用射頻預(yù)失真集成芯片。鑒于專用射頻預(yù)失真集成芯片的高度集成性能，且其占用面積小，電路搭建簡單，本實(shí)施例中射頻預(yù)失真電路采用專用射頻預(yù)失真集成芯片。
[0044]經(jīng)過選頻濾波器LFl，LF2，……，LF (n_l)，LFn的η路輸入信號輸出到相應(yīng)頻段的射頻預(yù)失真電路RFPD1，RFPD2，……，RFPD (n-1)，RFPDn的輸入口。射頻預(yù)失真電路RFPD1，RFPD2，……，RFPD (n-1)，RFPDn 對選頻濾波器 LFl，LF2，……，LF (n-1)，LFn 輸出的 η 路輸入信號和反饋選頻濾波器FB_LF1，F(xiàn)B_LF2,……，F(xiàn)B_LF (η-1)，F(xiàn)B_LFn輸出的η路反饋信號進(jìn)行相對應(yīng)的預(yù)失真處理，生成η路預(yù)失真信號。
[0045]經(jīng)過射頻預(yù)失真電路RFPD1，RFPD2，……，RFPD (n-1)，RFPDn處理后的η路預(yù)失真信號進(jìn)入η路合路器進(jìn)行信號合路，生成合路預(yù)失真信號。
[0046]經(jīng)過η路合路器后的合路預(yù)失真信號進(jìn)入Doherty功率放大電路，進(jìn)行高效率線性放大，生成功率放大信號。
[0047]Doherty放大器是在1936年由科學(xué)家W.H.Doherty首先提出的，本實(shí)施例中的Doherty功率放大電路包括Dual_band(雙頻段)Doherty放大器或Multi_band(多頻段)Doherty放大器,其工作帶寬大于或等于所述η種頻段信號的帶寬，即Doherty功率放大電路的最低工作頻率小于或等于所述η種頻段信號的最低頻率，且Doherty功率放大電路的最高工作頻率大于或等于所述η種頻段信號的最高頻率。
[0048]Doherty功率放大電路輸出的功率放大信號輸入到耦合電路,本實(shí)施例中的耦合電路包括耦合器，耦合器CPl，CP2，……，CP(n-l)，CPn對各自對應(yīng)頻段的信號進(jìn)行耦合，生成直通信號以及不同頻段的耦合信號，其中直通信號輸出到射頻輸出口 RFout，耦合信號進(jìn)入到反饋選頻電路。
[0049]本實(shí)施例中的反饋選頻電路包括反饋選頻濾波器,反饋選頻濾波器FB_LF1, FB_LF2，……，F(xiàn)B_LF(n-l)，F(xiàn)B_LFn的通帶帶寬(工作帶寬)大于或等于各自接收的耦合信號帶寬的3倍，其目的是為了使反饋信號中的交調(diào)誤差信號不被過濾掉，便于預(yù)失真處理。如果反饋選頻濾波器的工作帶寬太低，則產(chǎn)生的反饋信號中的交調(diào)誤差信號便被濾掉了，這樣預(yù)失真處理后的預(yù)失真信號就沒有反交調(diào)誤差信號，系統(tǒng)不能更好地實(shí)現(xiàn)線性放大。
[0050]反饋選頻濾波器FB_LF1，F(xiàn)B_LF2,……，F(xiàn)B_LF (η-1)，F(xiàn)B_LFn對各自接收的耦合信號再次選頻濾波，并將反饋信號送到各自對應(yīng)的射頻預(yù)失真電路RFPD1，RFPD2，……，RFPD (n-1)，RFPDn，輸入信號、耦合信號以及反饋信號的頻段都是相互對應(yīng)的，射頻預(yù)失真電路利用η路反饋信號對η路輸入信號進(jìn)行預(yù)失真處理，實(shí)現(xiàn)預(yù)失真的自適應(yīng)功能，完善預(yù)失真處理過程。
[0051]綜上所述，本發(fā)明采用了射頻預(yù)失真(RFPD)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的高線性性能；采用Rfin — Rfout (射頻輸入一射頻輸出)模式，無須采用任何寬帶A/D、D/A等器件，避免了受限器件；采用了多頻寬帶Doherty技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的高效率性能；本發(fā)明采用的電路結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，可快速響應(yīng)市場需求，滿足現(xiàn)有通信設(shè)備高效率、高線性等要求。
[0052]本發(fā)明還提供了一種功率放大系統(tǒng)的處理方法，如圖3所示，包括如下步驟:
[0053]S310從射頻輸入信號中篩選出各個(gè)頻段的輸入信號；
[0054]S320分別對篩選出的各個(gè)頻段的輸入信號進(jìn)行射頻預(yù)失真處理，生成對應(yīng)的各個(gè)頻段的預(yù)失真信號；
[0055]S330將所述預(yù)失真信號進(jìn)行合路處理，生成合路預(yù)失真信號；
[0056]S340通過Doherty功率放大器對所述合路預(yù)失真信號進(jìn)行功率放大，生成功率放大信號；
[0057]S350對所述功率放大信號進(jìn)行耦合處理，生成直通信號以及與各個(gè)頻段的輸入信號相對應(yīng)的各個(gè)頻段的耦合信號；
[0058]S360分別對各個(gè)頻段的耦合信號進(jìn)行選頻濾波，獲得對應(yīng)的各個(gè)頻段的反饋信號;
[0059]S370將當(dāng)前時(shí)刻的反饋信號與下一時(shí)刻的與該反饋信號頻段相同的輸入信號進(jìn)行射頻預(yù)失真處理；
[0060]S380由所述直通信號生成射頻輸出信號。
[0061]如圖4所不,在一種實(shí)施方式中，所述從射頻輸入信號中篩選出各個(gè)頻段的輸入信號的過程包括如下步驟:
[0062]S311對射頻輸入信號進(jìn)行分路，生成分路信號，分路信號的數(shù)量與射頻輸入信號中包含的信號頻段數(shù)量一致；
[0063]S312分別對分路信號進(jìn)行放大及選頻，篩選出各個(gè)頻段的輸入信號。
[0064]具體的，包含有η (η = 2，3，4，……)種頻段信號的射頻輸入信號輸入系統(tǒng)，首先需要對射頻輸入信號進(jìn)行分路，分成η路等幅度(功率相等)的分路信號；
[0065]然后對η路等幅度的分路信號放大選頻，篩選出η種頻段的輸入信號，完成對包含有η種頻段信號的射頻輸入信號的放大選頻；
[0066]對篩選出的η路輸入信號進(jìn)行射頻預(yù)失真處理，生成η路預(yù)失真信號；
[0067]對η路預(yù)失真信號進(jìn)行信號合路，生成合路預(yù)失真信號；
[0068]將合路預(yù)失真信號進(jìn)入Doherty功率放大器，進(jìn)行高效率線性放大,生成功率放大信號；
[0069]利用耦合器等耦合電路對Doherty功率放大器輸出的功率放大信號進(jìn)行耦合處理，生成直通信號以及耦合信號，通過選頻濾波器等器件對耦合信號進(jìn)行選頻濾波，得到不同頻段的反饋信號，反饋信號與輸入信號是一一對應(yīng)的，將當(dāng)前時(shí)刻的反饋信號與下一時(shí)刻的輸入信號(該反饋信號與該輸入信號頻段相同)進(jìn)行預(yù)失真處理，實(shí)現(xiàn)預(yù)失真的自適應(yīng)，完善上述的射頻預(yù)失真處理過程。所述的直通信號輸出到功率放大系統(tǒng)的射頻輸出口RFout，由該直通信號得到功率放大系統(tǒng)的射頻輸出信號。
[0070]實(shí)現(xiàn)上述方法的各軟硬件設(shè)備以及更為具體的實(shí)現(xiàn)方法流程可參照上述的功率放大系統(tǒng)，此處不再進(jìn)行贅述。
[0071]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種功率放大系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連接的信號篩選電路、射頻預(yù)失真電路、合路電路、Doherty功率放大電路、稱合電路以及反饋選頻電路,所述射頻預(yù)失真電路與所述反饋選頻電路連接； 所述信號篩選電路從射頻輸入信號中篩選出各個(gè)頻段的輸入信號； 所述射頻預(yù)失真電路分別對各個(gè)頻段的輸入信號以及由所述反饋選頻電路產(chǎn)生且與輸入信號相對應(yīng)的反饋信號進(jìn)行預(yù)失真處理，生成對應(yīng)的各個(gè)頻段的預(yù)失真信號； 所述合路電路對各個(gè)頻段的預(yù)失真信號進(jìn)行合路處理，生成合路預(yù)失真信號； 所述Doherty功率放大電路對所述合路預(yù)失真信號進(jìn)行功率放大，生成功率放大信號; 所述耦合電路對所述功率放大信號進(jìn)行耦合處理，生成直通信號以及與各個(gè)頻段輸入信號相對應(yīng)的各個(gè)頻段的耦合信號； 所述反饋選頻電路接收所述耦合信號并分別進(jìn)行選頻濾波，獲得與各個(gè)頻段的耦合信號相對應(yīng)的各個(gè)頻段的反饋信號，并將所述反饋信號傳輸至射頻預(yù)失真電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率放大系統(tǒng)，其特征在于，所述信號篩選電路包括功分電路以及放大選頻電路； 所述功分電路對射頻輸入信號進(jìn)行分路，生成分路信號，分路信號的數(shù)量與射頻輸入信號中包含的信號頻段數(shù)量一致； 所述放大選頻電路分別對分路信號進(jìn)行放大及選頻，篩選出各個(gè)頻段的輸入信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率放大系統(tǒng)，其特征在于，所述放大選頻電路包括增益放大器以及選頻濾波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的功率放大系統(tǒng)，其特征在于，所述射頻預(yù)失真電路包括專用射頻預(yù)失真集成芯片，或者所述射頻預(yù)失真電路由分立器件搭建而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的功率放大系統(tǒng)，其特征在于，所述Doherty功率放大電路包括雙頻段Doherty放大器或多頻段Doherty放大器,所述雙頻段Doherty放大器或多頻段Doherty放大器的最低工作頻率小于或等于各個(gè)頻段輸入信號的最低頻率，并且所述雙頻段Doherty放大器或多頻段Doherty放大器的最高工作頻率大于或等于各個(gè)頻段輸入信號的最高頻率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率放大系統(tǒng)，其特征在于，所述反饋選頻電路包括反饋選頻濾波器，反饋選頻濾波器的工作帶寬大于或等于其接收的耦合信號的帶寬的3倍。
7.—種功率放大系統(tǒng)的處理方法，其特征在于，包括如下步驟: 從射頻輸入信號中篩選出各個(gè)頻段的輸入信號； 分別對篩選出的各個(gè)頻段的輸入信號進(jìn)行射頻預(yù)失真處理，生成對應(yīng)的各個(gè)頻段的預(yù)失真信號； 將所述預(yù)失真信號進(jìn)行合路處理，生成合路預(yù)失真信號；通過Doherty功率放大器對所述合路預(yù)失真信號進(jìn)行功率放大，生成功率放大信號；對所述功率放大信號進(jìn)行耦合處理，生成與各個(gè)頻段的輸入信號相對應(yīng)的各個(gè)頻段的耦合信號以及直通信號；分別對各個(gè)頻段的耦合信號進(jìn)行選頻濾波，獲得對應(yīng)的各個(gè)頻段的反饋信號，并將當(dāng)前時(shí)刻的反饋信號與下一時(shí)刻的與該反饋信號頻段相同的輸入信號進(jìn)行射頻預(yù)失真處理； 由所述直通信號生成射頻輸出信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的功率放大系統(tǒng)的處理方法，其特征在于，所述從射頻輸入信號中篩選出各個(gè)頻段的輸入信號的過程包括如下步驟: 對射頻輸入信號進(jìn)行分路，生成分路信號，分路信號的數(shù)量與射頻輸入信號中包含的信號頻段數(shù)量一致； 分別對分路信號進(jìn)行放大及選頻，篩選出各個(gè)頻段的輸入信號。
【文檔編號】H03F1/32GK104393844SQ201410587437
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】林錫貴, 謝路平, 劉江濤, 李娣, 蔣伯川 申請人:京信通信系統(tǒng)（中國）有限公司