与射频放大器耦合的预失真发生器制造技术

一种与单一ＰＣ板上的ＲＦ放大器耦合、用于产生具有有用幅度、但带有低复合三次差拍和交叉调制失真的输出信号的串列式失真发生器。除去ＰＣ板的设置有失真电路的区域下面的底板，并且也除去底板的被除去部分下面的散热器部分。这消除了可能降低ＲＦ放大器性能的任何寄生电容，从而使失真电路对ＲＦ放大器透明。此外，特别设计了预失真电路的布局，以提高电路的性能，而不会导致相关ＲＦ放大器的任何不良操作特性。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及射频(RF)放大。更具体地讲，本专利技术涉及与单一印刷线路板上的RF放大器耦合的预失真发生器。当把一连串的放大器级联在一个信号传输路径中，例如，将一连串RF放大器级联在CATV传输系统中时，使失真最小是特别重要的。RF放大器设置在整个CATV传输系统上，以便周期性地放大发射信号，以抵消电缆衰减和信号分割器和均衡器之类的无源CATV部件造成的衰减。也把RF放大器用于保持希望的载波-噪声比。由于在一个给定CATV传输系统中使用的RF放大器的数量，每个RF放大器对发射信号产生的畸变必须最小。许多放大器要在大的环境温度范围中工作。这些温度变化可能影响放大器中某些电子部件的操作特性，从而导致附加的失真。-40℃至+85℃的温度范围对于通信环境中应用的许多放大器来说并不反常。为了保证操作带宽上一致的特性，和为了使产生的失真最小，必须设计放大器使其适用于宽的环境操作温度范围。主要关注的放大器产生的失真是二次(偶次)和三次(奇次)谐波互调和失真。因为当在整个带宽上保持了适当的180°相位关系时发生最大偶次抵消，现有技术放大器设计已经试图利用推挽放大器布局来改进偶次失真效应。这是通过匹配有源器件的操作特性使得推-挽两个半电路中的增益相等而达到的。但是，奇次失真是很难补偿的。放大器的奇次失真特性在被放大的信号上表现为交叉调制(X-mod)和复合三重差拍(CTB)失真。当一个正在发送的信道的调制内容干扰一个相邻或非相邻信道并成为其一部分的时候，发生X-mod。由于载波在频率带宽上一般是等间隔的，CTB由每个邻近载波发生载波的三个频率的组合而产生的。在上述两种失真中，当增加一个给定CATV系统上的信道数量时，CTB造成的问题更大。尽管X-mod也与信道数量成正比地增大，但CTB的可能性更是急剧增大，因为发射信道总数之间的可用组合数量增多。随着通信系统发射的信道数量的增多，或信号紧密地靠在一起，奇次失真成为放大器性能的限制因素。有三种矫正非线性器件(NLD)产生的失真的基本方法1)减小信号功率电平；2)使用前馈技术；和3)使用预失真或后失真技术。第一种方法减小信号功率电平，从而使NLD工作在其线性区。但是，在RF放大器情况下，这导致低RF输出功率的很高的功率消耗。第二种方法是前馈技术。利用这种技术，对主放大电路的输入信号抽样，并且与输出信号比较，以确定信号之间的差异。从这种差异中提取失真分量。然后，用一个辅助放大电路放大这个失真分量，并且与主放大电路的输出组合，从而使两个失真分量相互抵消。尽管这改进了放大器的失真特性，但辅助放大电路消耗的功率可以与主放大电路的消耗相当。这种电路也很复杂，并且对于温度十分敏感。第三种方法是预失真或后失真技术。根据是在非线性器件之前还是之后产生补偿失真信号而使用相应的术语“预失真”或“后失真”。在这种技术中，估算并且产生一个与放大电路产生的失真分量在幅度上相等但相位相反的失真信号。使用这个信号抵消放大器的输入(对于预失真)或输出(对于后失真)中的失真，从而改进了放大器的操作特性。如美国专利5,703,530中所述和附图说明图1中所示的，一种失真设计是依赖于一个传统π-衰减器网和一个延迟线路用于增益补偿；和一个与延迟线路耦合的用于失真和相位补偿的二极管对。这个电路产生了一个与放大器引起的失真在幅度上相等但相位相反的失真。图2和3中示出了失真发生器产生的失真和放大器所表现失真的曲线图。如图所示，失真信号补偿了放大器产生的失真。但是，以这种方式使用延迟线路是不实际的，因为延迟线路的物理尺寸很大，难以调节，并且产生的结果在一个宽频率范围上是不一致的。此外，为了正确地补偿，幅度和相位信息都需要。’530专利也说明了其中披露的系统由于失真电路引起的过大损耗，对于某些应用例如CATV RF放大器失真并不理想。由于携带超过150信道的CATV RF放大器需要一种在50-1000MHz范围内平坦度在±0.25dB以内的频率响应，因而不但要特别注意RF放大器设计中使用的电子部件的高频特性，而且也要特别注意布局和封装技术。严重影响高速和高频电路的一个重要方面是电路内寄生电容的存在。在低频时表现出微小影响的电容经常会在高频时主导电路的特性。尽管消除RF放大器造成的失真是极其重要的，但大多数RF放大器设计仅能成功地减小失真，而不是消除失真。因此，通常需要一个独立的电路来补偿这些失真。将一个失真电路耦合到同一PC板上的相关RF放大器一般并不是寻求的选择，因为它产生额外的问题。即，PC板上失真电路部件的寄生电容对RF放大器的回损和带宽性能造成不良影响。因而危及了RF放大器的性能。因此，需要有一种与一个单一PC板上的RF放大器耦合，而不会降低RF放大器的操作特性的集成失真发生器。专利技术综述本专利技术包括一个耦合到一个单一PC板上的RF放大器、用于产生具有有用幅度但是具有低复合三重差拍和交叉调制失真的输出信号的串列式失真发生器。除去PC板上存在着失真电路的部分下面的底板，并且也把底板的除去部分下面的散热片部分除去。这消除了可能降低RF放大器性能的寄生电容，从而使失真电路对RF放大器透明。此外，特别设计预失真电路的布局，以提高电路的性能，而不在相关RF放大器上引起任何不良的操作特性。因此，本专利技术的一个目的是要提供一种与同一印刷电路板上的一个失真发生器耦合而不会降低RF放大器性能的RF放大器。在阅读了优选实施例的详细说明后，熟悉本领域技术的人员将对本专利技术的系统和方法的其它目的和优点有更清楚的了解。图8是结合了一个耦合到一个RF放大器的失真电路的PC板的示意图；图9是图8所示PC板的透视图；图10是图8所示PC板的侧视图；图11是PC板的金属箔模板的顶平面图；图12是PC板的铜接地板的底平面图；图13是本专利技术的散热片的透视图；图14是本专利技术的散热片、PC板和覆盖层的分解图；图15是图14的组装图；图16是本专利技术的一个替代实施例；图17是包括失真电路的电路部件的空间布局；和图18A和18B是显示利用本专利技术教导的RF放大器的改进的曲线图。优选实施例的说明以下参考附图对本专利技术的优选实施例进行说明，在附图中用相同的数字代表所有相同的元件。尽管以下是对耦合于一个RF放大器的预失真电路的说明，但熟悉本领域技术的人员应当知道，本说明同样可以应用于耦合于RF放大器的后失真电路。没有二次失真的RF放大器的传递函数的形式是 k3的负号代表饱和现象。当信号从正摆动到负时，输出信号将在两端被压缩。对于一个具有77个信道的18dB增益和30dBmv/信道的输入功率电平的典型CATV RF放大器的例子，传递函数是 输入平均峰值电压将是0.38伏，并且如果RF放大器是线性的，输出平均峰值电压将是3伏。由于混合的非线性，最终的平均峰值幅度是Vabs＝3-0.003式(3)式(3)显示了由于RF放大器的非线性，输出平均电压被压缩了峰值的千分之一。换句话说，RF放大器输出信号的幅度峰值被压缩了0.0086dB。这个失真的矫正在使用根据本专利技术的瞬时电压非线性控制衰减器。这个衰减器对RF信号峰值产生了0.0086dB的衰减。如下面要详细说明的那样，本专利技术利用了流过两个耦合在一起的二极管的电流的非线性，瞬时地产生一个矫正电压。当把非线性控制衰减器与一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于接收输入的ＲＦ信号和输出放大的ＲＦ信号的系统，包括：印刷电路板，具有通过印刷电路与一第二部分耦合的第一部分；设定在所述第一部分中的非线性预失真发生器电路，用于通过所述印刷电路接收所述输入ＲＦ信号和输出预失真ＲＦ信号；和设 定在所述第二部分中的ＲＦ放大电路，用于通过所述印刷电路接收所述预失真信号和输出所述放大ＲＦ信号；由此预失真发生器电路矫正了奇次相位失真。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：周树同，鲁道夫门纳，蒂莫西科普，菲利普米格莱斯，
申请(专利权)人：通用仪表公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]