对无线电通信系统中的互调产物进行滤波的方法与装置制造方法及图纸

技术编号:3671355 阅读:295 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种前馈多载波功率放大器,包括: 主放大器,用于放大具有多个载波频率的输入信号及生成包含要求的信号与不希望的频率分量的放大输出信号; 耦合在所述主放大器上用于生成表示放大的输出信号中的所述不希望的频率分量的误差信号的装置; 合成器装置,用于从基准信号中生成导频信号; 组合器装置,用于组合导频信号与误差信号来生成移相器输入信号; 移相装置,用于相对于移相器输入信号的输入相位改变移相器输入信号的输出相位及生成纠错信号; 相位检波器装置,用于生成指示导频信号与纠错信号之间的相对相位差的相位偏移; 相位控制处理器装置,用于比较相位偏移指示与相位偏移及生成控制信号; 相位控制装置,用于响应控制信号调节移相装置;以及 用于组合纠错信号与放大的输出信号的装置。(*该技术在2017年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及蜂窝式无线电通信,更具体地,涉及前馈多载波功率放大器结构,及涉及利用阵列天线结构中的前馈多载波功率放大器对无用互调产物进行空间滤波的方法与装置。在限噪无线电通信系统中,无线电接收机接收远程发射机广播的无线电信号的能力受到出现在无线电信道中的热噪声及接收机本身引入的噪声量的限制。在蜂窝式无线电通信系统中,移动台接收基地台发射的信号的能力并不受无线电信道中的热噪声太大限制,而是受到无线电信道中存在的干扰量的限制。干扰从若干源产生;所谓同波道干扰来自出现在相同频带上的邻近或远程蜂窝中的基地台与移动台之间的无线电通信;所谓相邻信道干扰来自同一蜂窝或在邻近频带上操作的相邻蜂窝的基地台与移动台之间的无线电通信。接收机与发射机中的不完善滤波使一个频带中的一些射频能量能溢出到并与其它无线电频带干扰。另一个潜在的重要干扰源来自基地台与移动台放大器中的调幅到调幅(AM到AM)及调幅到调相(AM到PM)转换所生成的互调产物。这一问题通常在下行链路(即由基地台传输的信号)中最为严重,因为基地台通常同时广播多个能在放大器中互相混合的载波频率。在功率放大器中,在DC到RF功率转换效率与放大器生成的互调产物电平之间进行折衷。因此,好的DC到RF转换效率与高频谱纯度可能是矛盾的要求。因此在蜂窝式基地台结构的设计中放大器的选择是重要的。迄今已发现若干种基地台结构。最普通的是,基地台采用带选频组合器的单一载波功率放大器(SCPA)。由于在伴随的频率组合器中遭到的介入损耗,这一结构提供大约6-7%的整体DC到RF功率转换效率。并且频率组合器也很大,并具有在基地台设置中可能需要手动调谐的“静态”频率选择性。另一种普通的结构选择采用多载波功率放大器(MCPA)。不幸的是,MCPA通常必须是高度线性的以避免生成在放大器内不同调制的载波频率的混合引起的互调产物。因此,即使不需要频率组合器,这一解决方案只提供大约4-6%的整体DC到RF功率转换效率。虽然与上述SCPA/频率组合器解决方案相当,MCPA通常具有低得多的耐用性与可靠性。高功率MCPA还是复杂的技术,即在生产中不容易掌握。最终,SCPA能与天线组合器一起使用以给出大约22%的整体DC到RF功率转换效率,这是以安装在天线杆上的功率放大器及或多或少与载波的数目成比例的表面积为代价而达到的。通过在阵列中分布小功率放大器,采用若干天线元件的空间组合而不是每一天线一个中央功率放大器,能改进这一设计的耐用性。如果能改进这一解决方案的整体DC到RF功率转换效率,采用MCPA与阵列天线组合是有吸引力的解决方案。然而,当前的MCPA设计并不承诺产生所要求的效率改进。通过采用下述两种方法之一能降低MCPA引入的互调前馈补偿放大,或带非线性分量(LINC)的线性放大。LINC放大是相当复杂的并且当前完全不适合于低成本、大批量生产的放大器。附图说明图1A中示出了传统前馈补偿放大器的框图。图1A中,将其频谱示在图1B中的RF输入信号加在将输入信号部分耦合在延迟线140的耦合器100a上与主放大器110上。主放大器110生成其信号频谱示在图1C中放大输出。与图1B相比,图1C中所示的附加频谱分量是由主放大器110中的非线性生成的互调产物。用耦合器100b将图1C中所示的一部分放大的输出信号频谱耦合到加法器150上。延迟线140相对于主放大器110的输出延迟输入信号的耦合部分产生延迟的信号,使得这两个信号大约同时到达加法器150。加法器150的输出为耦合到辅助放大器160上的误差信号。辅助放大器160调节误差信号的幅度生成图1D中所示的误差校正信号。误差校正信号应在幅度上与主放大器110生成的互调产物匹配,但相位相反。在耦合器100C中执行互调产物得出的矢量对消,其中从放大的输入信号减去误差校正信号。为了使图1E中所示的输出信号具有从载波频率向下大于-60dB的互调产物,必须以高精确度执行该矢量对消。通常这需要用高于0.5度相位精确度及0.1dB幅度精确度来保持误差校正信号,而这是在生产中难于达到的。在MCPA中可利用前馈技术有效地抑制互调产物,但代价是低的功率效率及在复杂性与部件成本上的高要求。特别是高功率MCPA是在生产中难于掌握的。因此,构成利用MCPA的相控阵天线是有利的,其中无须求助于昂贵而功率低效的前馈对消技术便能控制互调产物。按照本专利技术的第一示范性实施例,描述了改进的前馈多载波功率放大器结构的方法及装置。改进的MCPA提供了用于放大具有多个载波频率的输入信号的主放大器,它生成包含所要求的信号及附加的不希望的频率分量的放大输出信号。将代表放大的输出信号中的不希望有的频率分量的误差信号与基准信号组合以生成根据控制信号移相的(与/或有可能幅度改变的)移相器输入信号。通过比较移相器提供的移相量与相位偏移值来更新控制信号。该相位偏移值可以是随时间变化的。按照本专利技术的第二示范性实施例,采用与描述了利用改进的前馈MCPA的方法与装置。提供了相控阵天线,使之产生多个幅射波瓣。在至少波瓣之一中,将不希望的频率分量(即互调产物)从主波瓣独立地引导开,借此提供了对不希望的频率分量的空间滤波。下面参照附图更详细地描述本专利技术的示范性实施例,其中相同的标号用来表示相同的元件,附图中图1A为传统的前馈补偿功率放大器的示意性框图;图1B示出与图1A的框图关联的输入信号的示范性信号频谱;图1C示出与图1A的框图关联的放大信号的示范性信号频谱;图1D示出与图1A的框图关联的误差信号的示范性信号频谱;图1E示出与图1A的框图关联的输出信号的示范性信号频谱;图2A为按照本专利技术的第一示范性实施例的前馈功率放大器的示意性框图;图2B示出与图2A的框图关联的输入信号的示范性信号频谱;图2C示出与图2A的框图关联的放大信号的示范性信号频谱;图2D示出与图2A的框图关联的纠错信号的示范性信号频谱;图2E示出与图2A的框图关联的输出信号的示范性信号频谱;图2F为有利地用作本专利技术的前馈功率放大器的一部分的调相与调幅器的示意性框图;图3为展示传统线性相控阵天线的操作的示意性框图;图4为按照本专利技术的第二示范性实施例的相控阵天线的示意性框图;图5为展示图4的相控阵天线的操作的示意性框图;以及图6为按照本专利技术的第二示范性实施例用在蜂窝式基地台应用中的相控阵天线的实例。在下面的说明性而非限制性目的的描述中,为了提供对本专利技术的彻底理解,陈述了诸如特定电路、电路部件、技术等的特定细节。然而,对于熟悉本技术的人员显而易见本专利技术可在离开这些特定细节的其它实施例中实行。在其它实例中,为了不使不必要的细节遮蔽本专利技术的描述,省略了众所周知的方法、器件及电路的详细描述。图2A中示出按照本专利技术的第一示范性实施例的前馈放大器200的框图。图2A中,将其信号频谱示出在图2B中的输入信号作用在耦合器220a上,后者将输入信号的部分耦合在延迟线240及主放大器230上。主放大器230生成图2C中所示的放大的输出信号频谱,其中一部分用耦合器220b耦合在加法器250上。与图2B相比图2C中所示的附加频谱分量为由于主放大器230中的非线性生成的不希望有的互调产物。延迟线240相对于来自主放大器230的放大的输出信号延迟输入信号的耦合部分,生成延迟的信号而使这本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员:P·查拉斯
申请(专利权)人:艾利森电话股份有限公司
类型:发明
国别省市:

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