一种预失真线性化器及其应用制造技术

一种预失真线性化器，包括：第一分支线耦合器，配置为对输入信号等额方向经第一输入端输入信号后，从第一直通端直接输出信号，并且从第一耦合端输出与第一直通端等幅反向的信号；第一非线性发生器，配置为产生幅度和相位同时呈扩张的曲线，并输出第一路信号；第二非线性发生器，配置为产生幅度和相位同时呈扩张的曲线，输出第二路信号；以及功分器，配置为对所述第一路信号和第二路信号进行合成，并输出合成后的信号。将该预失真线性化器用于功率放大器，例如行波管的线性化，极大地提升了线性度，具有重要工程应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及功率放大器领域，进一步涉及一种预失真线性化器，以及应用所述预失真线性化器进行线性化的方法。
技术介绍
随着无线与卫星通信技术的发展，频谱利用率较高的非恒包络调制技术得到了广泛的应用，但也使得被调制的信号具有更高的峰均比，对系统中的重要非线性器件——功率放大器的线性度提出了更高的要求。当行波管等功率放大器工作在饱和状态时，效率较高，可以输出较高的功率，但此时的线性度较差，会引起被调制信号非常严重的失真，进而使信号星座图发生变形和频谱再生，造成码间串扰和邻近信道间干扰。为此，人们提出了各种线性化技术，如功率回退法，负反馈法，前馈法和预失真法。其中，预失真法电路简单、成本低、工作带宽较宽、稳定性高，近些年得到了很好的发展。在实现本专利技术的过程中，申请人发现上述现有技术存在如下技术缺陷：目前的线性化器研发人员没有深入分析二极管SPICE(通用模拟电路仿真器)模型参数中零偏压结电容和串联电阻对预失真扩张曲线的影响，没有给出电路板材选择原则，选择二极管和电路板材时存在盲目性，所设计出来的微带线性化器存在工作在K波段(18-27GHz)以下，绝对和相对带宽不超过1.8GHz和4％，需在输入及输出端加隔离器等不足。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种预失真线性化器，以及应用所述预失真线性化器进行线性化的方法。(二)技术方案根据本专利技术的一方面，提供一种预失真线性化器，包括：第一分支线耦合器，包括：第一输入端、第一耦合端和第一直通端，第一分支线耦合器配置为经第一输入端输入信号后，从第一直通端直接输出信号，并且从第一耦合端输出与第一直通端等幅反向的信号；第一非线性发生器，第一直通端连接到所述第一非线性发生器，第一非线性发生器配置为产生幅度和相位同时呈扩张的曲线，并输出第一路信号；第二非线性发生器，第一耦合端连接到所述第二非线性发生器，第二非线性发生器配置为产生幅度和相位同时呈扩张的曲线，输出第二路信号；以及功分器，配置为对所述第一路信号和第二路信号进行合成，并输出合成后的信号。优选的，预失真线性化器还包括增益放大器，所述第一耦合端经增益放大器连接到所述第二非线性发生器。优选的，所述第一非线性发生器包括第二分支线耦合器和多个二极管，其中，第二分支线耦合器包括第二输入端、第二耦合端、第二直通端和第二隔离端；第二输入端连接到第一直通端，第二隔离端连接到所述功分器，第二直通端和第二耦合端分别连接二极管；第二分支线耦合器配置为经第二输入端输入信号后，从第二直通端直接输出信号，并且从第二耦合端输出与第二直通端等幅反向的信号。优选的，所述第二非线性发生器包括第三分支线耦合器和多个二极管，其中，第三分支线耦合器包括第三输入端、第三耦合端、第三直通端和第三隔离端；第三输入端连接到第一耦合端，第三隔离端连接到所述功分器，第三直通端和第三耦合端分别连接二极管；第三分支线耦合器配置为经第三输入端输入信号后，从第三直通端直接输出信号，并且从第三耦合端输出与第三直通端等幅反向的信号。优选的，预失真线性化器还包括第一偏置电路和第二偏置电路，第一偏置电路和第二偏置电路分别连接到第一非线性发生器和第二非线性发生器，第一偏置电路和第二偏置电路配置为分别为第一非线性发生器和第二非线性发生器提供偏置电流和偏置电压，还配置为供微波信号传输，同时阻断微波信号源对直流信号源产生干扰。优选的，预失真线性化器还包括第一滤波器和第二滤波器，第一直通端经第一滤波器连接到第一非线性发生器；第一耦合端经第二滤波器连接到第二非线性发生器。优选的，预失真线性化器还包括第三滤波器和第四滤波器，第一非线性发生器经第三滤波器连接到功分器；第二非线性发生器经第四滤波器连接到功分器。优选的，所述第一分支线耦合器还包括第一隔离端，第一分支线耦合器还配置为在第一耦合端和第一直通端没有接匹配负载时，在第一隔离端叠加输出信号。根据本专利技术的另一方面，还提供一种对功率放大器进行线性化的方法，包括将以上任意一种所述的线性化器连接到所述功率放大器。优选的，所述功率放大器为毫米波行波管。(三)有益效果(1)由于该预失真线性化器在工作频带内，输入及输出端反射损耗在-20dB以下，反射信号相对于入射信号来讲可以忽略不计，因此不需要像目前大多数预失真线性化器那样在输入及输出端口处加隔离器，从而大大简化了系统的复杂程度；(2)本专利技术在同一偏置情况下，无论是在中心频点还是边频，预失真线性化器的增益和相位扩张量基本不变，分别约5dB和50°，能补偿增益和相位压缩量一般为4～6dB和40°～60°的行波管；(3)经级联线性化器后的行波管相比增益和相位压缩量得到改善，极大地提升了行波管的线性度。附图说明图1为本专利技术实施例的预失真线性化器的原理图；图2为29、30、31GHz时预失真器的增益和相位扩张；图3为不同零偏压结电容对预失真电路增益和相位扩张曲线的影响；图4为预失真器线性化器输入输出端的反射损耗；图5为不同串联电阻对预失真电路增益和相位扩张曲线的影响；图6为行波管增益和相位压缩量测试原理图；图7为线性化器增益和相位扩张量测试原理图分两步(a)和(b)；图8为线性化行波管增益和相位压缩量测试原理图；图9(a)为29GHz时行波管输入输出及增益和相位压缩曲线；图9(b)为29GHz时线性化行波管输入输出及增益和相位压缩曲线；图9(c)为30GHz时行波管输入输出及增益和相位压缩曲线；图9(d)为30GHz时线性化行波管输入输出及增益和相位压缩曲线；图9(e)为31GHz时行波管输入输出及增益和相位压缩曲线；图9(f)为31GHz时线性化行波管输入输出及增益和相位压缩曲线；图10为线性化行波管C/IM3(Carrier to third InterModulation，载波与三阶交叉调制分量抑制比)测试原理图；图11为行波管C/IM3测试原理图；图12为29，30，31GHz行波管及线性化行波管C/IM3与输入功率回退的关系图。【主要元件符号说明】5-第一分支线耦合器，1-第一输入端，2-第一直通端，3-第一耦合端，4-第一隔离端；15-第二分支线耦合器，11-第二输入端，12-第二直通端，13-第二耦合端，14-第二隔离端；31-第三分支线耦合器，27-第三输入端，28-第三直通端，29-第三耦合端，30-第三隔离端；35，37-偏置电路，8，24-高阻线，9，25-偏置电阻，10，26-直流电源；36-第一非线性发生器，38-第二非线性发生器，16，17，32，33-二极管；7，18，23，34-交指耦合线滤波器；22-增益放大器；39-功分器，19，20-输入端口，21-输出端口6-负载。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。应当理解，以下实施例是示例性的而非穷举，其仅用于说明本专利技术的原理，而非已在显示本专利技术的范围。应该注意的是，本文中所使用的“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分不同对象，而不意味着这些对象之间有任何特定顺序关系。图1为本专利技术实施例的预失真线性化器的原理图。提供了一种预失真线性化器，包括：第一分支线耦合器5、第一非线性发生器36、第二非线性发生器38和功分器39本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预失真线性化器，其特征在于包括：第一分支线耦合器(5)，包括：第一输入端、第一耦合端和第一直通端，第一分支线耦合器(5)配置为经第一输入端输入信号后，从第一直通端直接输出信号，并且从第一耦合端输出与第一直通端等幅反向的信号；第一非线性发生器(36)，第一直通端连接到所述第一非线性发生器(36)，第一非线性发生器(36)配置为产生幅度和相位同时呈扩张的曲线，并输出第一路信号；第二非线性发生器(38)，第一耦合端连接到所述第二非线性发生器(38)，第二非线性发生器(38)配置为产生幅度和相位同时呈扩张的曲线，输出第二路信号；以及功分器(39)，配置为对所述第一路信号和第二路信号进行合成，并输出合成后的信号。

【技术特征摘要】
1.一种预失真线性化器，其特征在于包括：第一分支线耦合器(5)，包括：第一输入端、第一耦合端和第一直通端，第一分支线耦合器(5)配置为经第一输入端输入信号后，从第一直通端直接输出信号，并且从第一耦合端输出与第一直通端等幅反向的信号；第一非线性发生器(36)，第一直通端连接到所述第一非线性发生器(36)，第一非线性发生器(36)配置为产生幅度和相位同时呈扩张的曲线，并输出第一路信号；第二非线性发生器(38)，第一耦合端连接到所述第二非线性发生器(38)，第二非线性发生器(38)配置为产生幅度和相位同时呈扩张的曲线，输出第二路信号；以及功分器(39)，配置为对所述第一路信号和第二路信号进行合成，并输出合成后的信号。2.根据权利要求1所述的预失真线性化器，其特征在于，还包括增益放大器，所述第一耦合端经增益放大器连接到所述第二非线性发生器(38)。3.根据权利要求1所述的预失真线性化器，其特征在于，所述第一非线性发生器(36)包括第二分支线耦合器(15)和多个二极管，其中，第二分支线耦合器(15)包括第二输入端、第二耦合端、第二直通端和第二隔离端；第二输入端连接到第一直通端，第二隔离端连接到所述功分器(39)，第二直通端和第二耦合端分别连接二极管；第二分支线耦合器(15)配置为经第二输入端输入信号后，从第二直通端直接输出信号，并且从第二耦合端输出与第二直通端等幅反向的信号。4.根据权利要求1所述的预失真线性化器，其特征在于，所述第二非线性发生器(36)包括第三分支线耦合器(31)和多个二极管，其中，第三分支线耦合器(31)包括第三输入端、第三耦合端...

【专利技术属性】
技术研发人员：虞崇志，胡波雄，唐康淞，王刚，苏小保，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11