反馈式预失真线性化方法技术

本发明专利技术公开了一种新型的反馈式预失真线性化方法，该方法能满足毫米波功率放大器/系统的线性化需求，可广泛用于现代毫米波无线通信发射系统，特别是多载波复杂调制系统中。精准的预失真信号产生是毫米波预失真线性化技术的关键和难点。本发明专利技术采用零中频提取技术实现对功率放大器非线性失真信号的采样，采用中频幅相控制技术实现对失真采样信号幅度和相位的控制，并配合上变频技术精准地产生预失真信号，由此形成了反馈式预失真线性化构架，达到了自适应式线性化效果。本发明专利技术所述线性化方法，对毫米波功率放大器输出功率影响小，可适用于毫米波大功率发射系统；可在宽频带内产生预失真信号，可满足宽带通信系统的需求，实现毫米波宽带可控预失真线性化。该线性化方法电路构架简洁，可由现有工艺和技术条件实现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微波功率放大器线性化
，特别涉及一种，适用于毫米波功率放大器线性化

技术介绍
现代无线通信系统的发展方向是多用户、大容量和高数据传输率，要求系统采用多载波复杂数字调制方式和宽带传输技术实现，这要求系统工作频率更高，同时还对系统在信号传输和处理过程中的线性度提出了极高要求。在无线通信系统中，发射用功率放大器的非线性是影响通信质量的首要因素，改善功率放大器线性性能是提高通信质量的关键。通信系统往往要求低成本和高效率，这要求发射机末级功率放大器工作趋于饱和状态，此时功率放大器具有很强非线性，必须采用线性化技术加以改善。常用的功率放大器线性化技术主要有前馈技术，负反馈技术，非线性器件技术，和预失真技术等。这些技术在5GHz频率以下的微波频段低端较为成熟，并已广泛用于各类RF无线通信系统中。随着人们对数据通信需求的日益增长，高质量大容量的数据传输需在高频率处开展，高频率无线系统线性化需求就显得十分迫切，这也是当前掀起的毫米波通信热潮的主要原因。毫米波功率获取价格昂贵，毫米波功率放大器线性化技术显得尤为重要。在毫米波频段下，现有的几种线性化技术已不能满足应用要求，高效率毫米波线性化技术已成为了限制了毫米波宽带通信发展的技术瓶颈。当前毫米波线性化技术主要采用使用非线性器件的模拟预失真技术来实现。非线性器件模拟预失真技术方案是在功率放大器前面加一个补偿电路(预失真器)，其特点是电路构架简单，可用较低成本达到线性化目的。但这类技术具有明显的技术缺陷。模拟预失真技术难以实现对功率放大器非线性特性的变化进行跟踪，很难达到系统线性度要求。首先，当工作频率变化时，预失真器中的非线性器件特性也会随之变化，产生的预失真信号将不再与功率放大器相匹配。因此传统的模拟预失真线性化技术难以在宽带大动态范围内的实现线性化。其次，由非线性器件得到的预失真信号与所需要的预失真信号很难完全一致，故传统的模拟预失真对功率放大器的线性度提高有限。还有，传统模拟预失真器电路结构一旦确定，只能适用于一类功率放大器，适用范围较小。通常这类技术在200MHz带宽内可实现頂3近1dB左右的改善，个别点可能实现20dB以上的改善。针对以上传统的毫米波模拟预失真技术的缺陷，本专利技术提出了。该方法采用零中频提取技术来获得包含功率放大器非线性失真特性的中频信号，采用中频幅相控制技术实现对该信号幅度和相位的调整，并配合上变频技术精准地产生预失真信号。首先，本专利技术所述的的预失真信号不是由非线性器件产生，而是通过采用零中频提取技术来获得包含功率放大器非线性失真特性的中频信号，对其进行调整和上变频得到的，因此该方法可适用于各类功率放大器，也适用于工作于不同状态的功率放大器，工作频带宽，适用范围广。其次，由于毫米波频率幅相控制困难，传统的毫米波预失真电路难以实现对预失真信号幅相精确控制，难以达到精确补偿目的。本专利技术所述的中，预失真信号的控制是由失真信号幅相控制电路这一低频电路完成的，因此可在工艺和技术条件下实现对目标功率放大器的非线性失真特效的精确补偿。还有，本专利技术所述反馈预失真线性化方法，非线性信号提取是对功率放大器输出信号采用高方向性耦合器采样得到，电路损耗小，采样过程对功率放大器输出功率影响小，可适用于高功率放大器线性化。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能工作在较宽的频带范围内、适用于各类型毫米波功率放大器的性化方法。本专利技术解决上述技术问题所采用技术方案如下:采用零中频提取技术来获得包含功率放大器非线性失真特性的中频信号，采用中频幅相控制技术实现对该中频信号幅度和相位的控制，并配合上变频技术精准实现预失真信号的产生，由此形成反馈式预失真线性化构架，以达到自适应式线性化目的。进一步的是，整个电路分为预失真信号产生电路(1)、目标功率放大器(4)、非线性失真信号采样电路(2)、失真信号幅相控制电路(3)，这四部分电路依次串接，形成环路；目标功率放大器(4)输出的非线性失真信号由电路(2)采样得到，并通过零中频混频为包含功率放大器(4)非线性失真特性的中频信号，馈入失真信号幅相控制电路(3);在电路(3)中，对该中频信号进行幅度和相位调整，产生与非线性失真特性等幅反相的信号，该中频信号具有目标功率放大器(4)所需的预失真特性，并馈入预失真信号产生电路(I);在电路(I)中，包含预失真特性的中频信号由上变频搬移到输入频率，并与输入信号组合形成预失真信号，最后馈入到目标功率放大器(4)，形成预失真线性化反馈式环路，实现对目标功率放大器的非线性失真补偿，达到预失真线性化目的。进一步的是，非线性失真信号采样由非线性失真信号采样电路(2)完成。该电路由非线性失真信号采样电路(2)由第一定向耦合器(101)、下变频器(301)、滤波器(401)组成。第一定向耦合器(101)的输入端与目标功率放大器⑷的输出端相连，耦合输出端与下变频器(301)的射频输入端(RF1)相连，直通输出端为整个电路的输出；下变频器(301)的本振输入端(LO1)与预失真信号产生电路(I)中的功率分配器(701)的第二输出端(Pl)相连；滤波器(401)的输入端与下变频器(301)的输出端相连。该电路中，目标功率放大器(4)的输出信号经过第一定向耦合器(101)得到输出采样信号，该信号与输入采样信号进入下变频器(301)混频(输入采样信号作为本振)，再由滤波器(401)选频，包含功率放大器(4)非线性失真特性的中频信号。进一步的是，失真信号幅相控制电路是对上述零中频失真采样信号进行精准的的幅度和相位调整。失真信号幅相控制电路由移相器(501)、第二放大器(202)、可调衰减器(601)依次串联；移向器的输入端与非线性失真信号采样电路(2)中的滤波器(401)的输出端相连。进一步的是，失真信号产生电路实现预失真信号的产生，是由调整过幅度和相位的零中频失真信号和输入信号混频得到。该电路预失真信号产生电路(I)由第二定向耦合器(102)、第一放大器(201)、上变频器(302)、功率分配器(701)、功率合成器(702)组成。第二定向耦合器(102)的输入端为整个电路的输入，直通输出端与功率合成器(702)的输入端相连，親合输出端与第一放大器(201)的输入端相连；第一放大器(201)的输出端与功率分配器(701)的输入端相连；上变频器(302)的输出端与功率合成器(702)的输入端相连，本振端(L02)与功率分配器(701)的第一输出端(Pl)相连，中频端(IF)与失真信号幅相控制电路⑶中的可调衰减器(601)的输出端相连。与现有的技术相比，本专利技术具有以下有益效果:—、该的预失真信号是采用零中频提取技术来获得包含功率放大器非线性失真特性的中频信号，采用中频幅相控制技术实现对该中频信号幅度和相位的控制，并配合上变频技术来产生的。传统的模拟预失真技术则是利用肖特基二极管、变容二极管、场效应二极管等非线性器件来产生的预失真信号。而传统的模拟预失真方法由于非线性器件特性随频率变化会发生较大改变，导致工作频带不宽。因此相对于传统的模拟预失真方法，具有较宽的带宽。二、该通过失真信号幅相控制电路，对包含功率放大器非线性失真特性的中频信号进行幅度和相位的控制，从而实现对预本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反馈式预失真线性化方法，其特征在于，包括：预失真信号产生电路(1)——产生补偿功率放大器非线性失真的预失真信号；非线性失真信号采样电路(2)——用于提取目标功率放大器输出的失真信号；失真信号幅相控制电路(3)——用于控制失真采样信号的幅度和相位；目标功率放大器(4)——作为提高线性度目标，比如毫米波高功率放大器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢小强，佘宇琛，杨贵挺，杨迎，杨超，穆继超，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51