專利名稱：純硬件電路實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制的前饋功放裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
純硬件電路實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制的前饋功放裝置技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種自適應(yīng)控制電路，特別是純硬件電路實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制 的前饋功放裝置。背景技術(shù)：
現(xiàn)代無線通信為提高信道的頻譜利用率，采用愈來愈復(fù)雜的數(shù)字調(diào)制， 導(dǎo)致信號(hào)呈現(xiàn)出非恒定包絡(luò)調(diào)制、高峰-均比以及大動(dòng)態(tài)幅度變化等特性。而 多元矢量調(diào)制和解調(diào)過程要求鏈路極低的傳輸誤差，這就要求作為傳輸鏈路 中重要環(huán)節(jié)的射頻功率放大器必須保持足夠的線性特性。前饋技術(shù)，由于其 具有高校準(zhǔn)精度，高穩(wěn)定度以及不受帶寬限制等優(yōu)點(diǎn)，成為了改善寬帶信號(hào) 線性度時(shí)所采用的主要技術(shù)。1 .前饋原理及自適應(yīng)的重要性最基本的前饋放大器原理如圖1所示。它由2個(gè)環(huán)路組成環(huán)路1由功 分器、主功率^L大器(主功放)、耦合器、衰減器、第一延時(shí)、減法器組成。 輸入的RF信號(hào)，即2個(gè)純凈的載波信號(hào)，經(jīng)功分器后被分成兩支路信號(hào)上 分支路為主功放支路，純凈的RF載波信號(hào)經(jīng)過該支路后產(chǎn)生放大后的栽波信 號(hào)和互調(diào)失真信號(hào)；下分支路為附支路，純凈的RF載波信號(hào)經(jīng)過該支路后被 延時(shí)，主功放支路輸出的非線性失真信號(hào)經(jīng)耦合器、衰減器，與附支路輸出 的信號(hào)在減法器中合成，而提取出由于主功放非線性放大所產(chǎn)生的互調(diào)失真 信號(hào)。因此，這一環(huán)路又稱為RF載波信號(hào)消除環(huán)路。環(huán)路2,也叫失真信號(hào)消除環(huán)路，由第二延時(shí)、誤差功率放大器(誤差 功放)、衰減器、耦合器、減法器組成。同樣也有兩條分支支路上分支路將 主功放輸出的非線性失真信號(hào)延時(shí)后送入減法器；下分支路將環(huán)路l提取出 的互調(diào)失真信號(hào)進(jìn)行放大，也送入減法器，則此時(shí)輸出的信號(hào)就是放大的線 性的射頻信號(hào)。由此可知，要實(shí)現(xiàn)前饋功放的良好抵消，必須保證幅度、相 位和時(shí)延的匹配，如果出現(xiàn)功率變化、直流偏置電壓、溫度變化及器件老化 等均會(huì)造成抵消失靈。為此，必須在系統(tǒng)中考慮自適應(yīng)抵消技術(shù)，使抵消能 夠跟得上內(nèi)外環(huán)境及其它參量的變化。2.自適應(yīng)前饋射頻功率放大器及硬件實(shí)現(xiàn)方法有很多自適應(yīng)方法譬如，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?0122412.3，名稱為利用導(dǎo)頻 的前饋線性功率放大方法及裝置揭露了 一種前饋功放自適應(yīng)控制方法，但存 在使用多個(gè)PLL鎖相環(huán)路，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于進(jìn)一步減小體積，另外，由于 使用了多個(gè)振蕩器，為了安全隔離，振蕩器間也需要單獨(dú)的空間分別放置， 也阻礙了前饋放大器的進(jìn)一步小型化。需要軟件及算法支持，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)成 本提高，風(fēng)險(xiǎn)加大。另外，由于采用太復(fù)雜的電路或引入較多的軟件處理， 會(huì)使環(huán)路的鎖定時(shí)間延長(zhǎng)，影響環(huán)路的實(shí)時(shí)跟蹤和對(duì)消。引入過多的器件， 增加了設(shè)備出現(xiàn)故障的概率，不利于設(shè)備的穩(wěn)定工作，且生產(chǎn)工藝復(fù)雜，不 利于大批量生產(chǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種簡(jiǎn)單有效的完全硬件的前 饋功放自適應(yīng)控制電路。本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題的純硬件電路實(shí)現(xiàn) 自適應(yīng)控制的前饋功放裝置，包括對(duì)載波信號(hào)消除的環(huán)路一以及對(duì)失真信號(hào) 消除的環(huán)路二，環(huán)路一控制與環(huán)路一相連，環(huán)路二控制與環(huán)^各二相連，環(huán)路 一控制以及環(huán)路二控制為純硬件電路，均包括一正相移相橋、 一對(duì)積分器、 一對(duì)低通濾波器以及一對(duì)象限轉(zhuǎn)換器，正相移向橋的兩輸出端分別依次與積 分器、低通濾波器以及象限轉(zhuǎn)換器相連。所述環(huán)路一包括功分器、耦合器一、調(diào)節(jié)器一、主功放、耦合器二、衰 減器、減法器以及第一延時(shí)，射頻信號(hào)一路經(jīng)功分器，到第一延時(shí)器，再到 環(huán)路一控制的第一端，另一路經(jīng)耦合器一、調(diào)節(jié)器一、主功放、耦合器二、 衰減器到減法器一輸出一個(gè)失真信號(hào)，該失真信號(hào)最后到達(dá)環(huán)路一控制的第 二端，環(huán)路一控制輸出一個(gè)幅度偏差電壓或相位偏差電壓，該電壓送至調(diào)節(jié) 器一； 所述環(huán)路二包括耦合器一、調(diào)節(jié)器一、主功放、耦合器二、衰減器、減 法器一、調(diào)節(jié)器二、誤差功放、減法器二、第二延時(shí)器以及耦合器三，導(dǎo)頻 信號(hào)源發(fā)出兩路信號(hào)， 一路送至環(huán)路二控制的第一端，另經(jīng)耦合器一耦合至 主功放，再由主功放放大，放大后的信號(hào)分為兩路， 一路經(jīng)第二延時(shí)器到減 法器二，另一路經(jīng)耦合器二、衰減器、減法器一、調(diào)節(jié)器二到誤差功放，再 由誤差功放放大后到減法器二，減法器二輸出的信號(hào)通過耦合器三反饋至環(huán) 路二控制的第二端，環(huán)路二控制輸出一個(gè)幅度偏差電壓或相位偏差電壓，該電壓送至調(diào)節(jié)器二。調(diào)節(jié)器一以及調(diào)節(jié)器二采用集成器件構(gòu)成的笛卡爾調(diào)整器。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于解決了現(xiàn)有技術(shù)的線性化方法中所存在的復(fù)雜 化缺陷，提供一種簡(jiǎn)單有效的完全硬件的自適應(yīng)抵消方法，在保證前饋系統(tǒng) 完全的自適應(yīng)功能下，使得硬件構(gòu)成極其簡(jiǎn)單，降低調(diào)試難度，成本低廉， 開發(fā)及批量生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)很小。
下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。圖l是現(xiàn)有最基本的前饋放大器原理圖。圖2是現(xiàn)有自適應(yīng)前饋射頻功率放大器電路原理圖。圖3是本實(shí)用新型純硬件電路實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制的前饋功放裝置的結(jié)構(gòu)框圖。圖4是本實(shí)用新型中環(huán)路一控制的硬件構(gòu)成框圖。圖5是現(xiàn)有常見的誤差調(diào)節(jié)采用的分立器件結(jié)構(gòu)圖。圖6是本實(shí)用新型誤差調(diào)節(jié)采用集成器件構(gòu)成的笛卡爾調(diào)整器的結(jié)構(gòu)圖。圖7是環(huán)路^^消狀況曲線。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖3所示，本實(shí)用新型純硬件電路實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制的前饋功放裝 置的自適應(yīng)環(huán)節(jié)主要由環(huán)路一控制、調(diào)節(jié)器一、環(huán)路二控制、調(diào)節(jié)器二、及
兩個(gè)耦合器等組成兩個(gè)閉環(huán)鏈路，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)路的自動(dòng)調(diào)整及控制的，具體 連接方式如下所述。該前饋功放裝置可以采用現(xiàn)有的各種連接方式，既包括環(huán)路一以及環(huán)路二兩個(gè)環(huán)路，環(huán)路一的連接方式為功分器的兩端分別連到耦合器一以及第 一延時(shí)器，第一延時(shí)器輸出端連接至減法器一的第一輸入端，耦合器一以及 調(diào)節(jié)器一、主功放、耦合器二依次串行連接，耦合器二的第一輸出端通過一 衰減器連接到減法器一的第二輸入端。環(huán)路一控制與環(huán)路一相連，環(huán)路一控 制的第一輸入端與第一延時(shí)器的輸出端相連，環(huán)路一控制的第二端與減法器 一的輸出端連接。環(huán)路二的連接方式為環(huán)路二也包括依次串行連接的耦合器一、調(diào)節(jié)器 一、主功放、耦合器二，以及連接到耦合器二的第一輸出端的衰減器及減法 器一，耦合器二的第二輸出端通過一第二延時(shí)器連接到減法器二的第一輸入 端，減法器一的輸出端同時(shí)連接到調(diào)節(jié)器二的輸入端，調(diào)節(jié)器二的輸出端通 過一誤差功放輸入到減法器二的第二輸入端，減法器二的輸出端連到耦合器 三的輸入端。環(huán)路二控制與環(huán)路二相連， 一導(dǎo)頻信號(hào)源分別發(fā)出信號(hào)至耦合 器一 以及環(huán)路二控制的第 一端，耦合器三的輸出端連到環(huán)路二控制的第二端， 下面分別闡述它們的作用以及工作原理。環(huán)路一控制及調(diào)節(jié)器一的作用是為了糾正環(huán)路一由于某種原因而導(dǎo)致環(huán) 路的相位偏差或幅度偏差而設(shè)的。環(huán)路二控制及調(diào)節(jié)器二的作用是為了糾正 環(huán)路二由于某種原因而導(dǎo)致環(huán)路的相位偏差或幅度偏差而設(shè)的。環(huán)路一控制以及環(huán)路二控制采用純硬件構(gòu)成，其硬件構(gòu)成框圖均如圖4 所示，第一端信號(hào)F1經(jīng)過正交移相橋后生成兩路相位差為90。的正交信號(hào)， 分別與第二端信號(hào)F2相乘，得到一個(gè)僅與信號(hào)幅度偏差的相關(guān)參量AI及一 個(gè)僅與信號(hào)相位偏差的相關(guān)參量A (J)，該參量將分別^c送往由高速運(yùn)放構(gòu)成的積分器進(jìn)行積分，該運(yùn)放擁有200MHz的帶寬及1600V/ps轉(zhuǎn)換速率，高速 運(yùn)放帶來的好處是能將兩個(gè)基本的誤差源-電壓噪聲和諧波失真-都降至最 低，且閉環(huán)響應(yīng)速度快，使得由于某種原因而引起閉環(huán)鏈路出現(xiàn)的幅度或相 位偏差能被及時(shí)有效的糾正。由運(yùn)放組成的低通濾波器，能濾除積分器輸出 的高次諧波分量，從而有效的降低該諧波對(duì)調(diào)節(jié)器的影響，加強(qiáng)環(huán)路抵消效 果。由低通濾波器輸出的電壓經(jīng)過象限轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后，得到一組僅與環(huán)路幅度偏差及相位偏差的電壓參量VAI和VA小，該值將#>送至調(diào)節(jié)器一或者調(diào) 節(jié)器二進(jìn)行誤差調(diào)節(jié)。常見的誤差調(diào)節(jié)采用分立器件分別構(gòu)成的幅度及相位調(diào)整器串聯(lián)使用， 如圖5所示，存在著調(diào)整相位或幅度時(shí)會(huì)相聯(lián)變化，不易調(diào)整，且分立器件 的使用不利于系統(tǒng)的小型化。本系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)器一以及調(diào)節(jié)器二采用集成器件構(gòu)成的笛卡爾調(diào)整器如 圖6所示。該笛卡爾調(diào)節(jié)器可實(shí)現(xiàn)幅度2-30dB/相位0-360度的調(diào)節(jié)范圍，且調(diào)整 時(shí)相互關(guān)聯(lián)較小，便于調(diào)節(jié)，由于采用集成器件利于系統(tǒng)的進(jìn)一步的小型化 及降低調(diào)試難度，有利于批量生產(chǎn)。環(huán)路一自適應(yīng)過程射頻信號(hào)RFin—路經(jīng)功分器，到第一延時(shí)器，再到 環(huán)路一控制的第一端；另一路經(jīng)耦合器一、調(diào)節(jié)器一、主功放、耦合器二、 衰減器到減法器一輸出一個(gè)失真信號(hào)，最后到達(dá)環(huán)路一控制的第二端。設(shè)某一時(shí)刻，由于外界環(huán)境引起主功放幅度偏差A(yù)I1或相位偏差A(yù) (H,導(dǎo)致環(huán)路 一控制的正交積分輸出一個(gè)幅度偏差電壓II或相位偏差電壓Ql,該電壓送 至調(diào)節(jié)器一進(jìn)行幅度或相位的調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，達(dá)到環(huán)路 一的幅度和相位的平衡穩(wěn)定狀態(tài)。環(huán)路二的自適應(yīng)過程為導(dǎo)頻信號(hào)源發(fā)出兩路信號(hào)， 一路送至環(huán)路二控 制的第一端；另經(jīng)耦合器一耦合至主功放通道，再由主功放放大，放大后的 信號(hào)分為兩路， 一路經(jīng)第二延時(shí)到失真抵消的減法器二，另一路經(jīng)耦合器二、 衰減器、減法器一、調(diào)節(jié)器二到誤差功放，再由誤差功放放大至與主功放輸 出的幅度相等的量，在減法器二中與主功放輸出的信號(hào)抵消，最后，輸出的 信號(hào)通過耦合器三反饋至環(huán)路二控制的第二端，該信號(hào)與導(dǎo)頻信號(hào)正交得出 幅度偏差量AI2或相位偏差量A (J)2，導(dǎo)致環(huán)路二控制的正交積分輸出一個(gè)幅 度偏差電壓12或相位偏差電壓Q2，該電壓分量送至調(diào)節(jié)器二，以對(duì)環(huán)路二 出現(xiàn)的幅度偏差或相位偏差進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)。由于導(dǎo)頻信號(hào)被置于帶外，將
被濾波器濾除，所以不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成影響。環(huán)路:J氐消狀況曲線如圖7所示，結(jié)果表明，本系統(tǒng)簡(jiǎn)單有效，可降低設(shè) 計(jì)和生產(chǎn)成本，便于批量生產(chǎn)及調(diào)試。
權(quán)利要求1. 純硬件電路實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制的前饋功放裝置，包括對(duì)載波信號(hào)消除的 環(huán)路一以及對(duì)失真信號(hào)消除的環(huán)路二，環(huán)路一控制與環(huán)路一相連，環(huán)路二控制與環(huán)路二相連，其特征在于環(huán)路一控制以及環(huán)路二控制均包括一正相移 相橋、 一對(duì)積分器、 一對(duì)低通濾波器以及一對(duì)象限轉(zhuǎn)換器，正相移向橋的兩 輸出端分別依次與積分器、低通濾波器以及象限轉(zhuǎn)換器相連。
2. 如權(quán)利要求1所述的純硬件電路實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制的前饋功放裝置，其特 征在于所述環(huán)路一包括功分器、耦合器一、調(diào)節(jié)器一、主功放、耦合器二、 衰減器、減法器以及第一延時(shí)，射頻信號(hào)一路經(jīng)功分器，到第一延時(shí)器，再 到環(huán)路一控制的第一端，另一路經(jīng)耦合器一、調(diào)節(jié)器一、主功放、耦合器二、 衰減器到減法器一輸出一個(gè)失真信號(hào)，該失真信號(hào)最后到達(dá)環(huán)路一控制的第 二端，環(huán)路一控制輸出一個(gè)幅度偏差電壓或相位偏差電壓，該電壓送至調(diào)節(jié) 器一；所述環(huán)路二包括耦合器一、調(diào)節(jié)器一、主功放、耦合器二、衰減器、減 法器一、調(diào)節(jié)器二、誤差功放、減法器二、第二延時(shí)器以及耦合器三，導(dǎo)頻 信號(hào)源發(fā)出兩路信號(hào)， 一路送至環(huán)路二控制的第一端，另經(jīng)耦合器一耦合至 主功放，再由主功放放大，放大后的信號(hào)分為兩路， 一路經(jīng)第二延時(shí)器到減 法器二，另一路經(jīng)耦合器二、衰減器、減法器一、調(diào)節(jié)器二到誤差功放，再 由誤差功放放大后到減法器二，減法器二輸出的信號(hào)通過耦合器三反饋至環(huán) 路二控制的第二端，環(huán)路二控制輸出一個(gè)幅度偏差電壓或相位偏差電壓，該 電壓送至調(diào)節(jié)器二。
3. 如權(quán)利要求2所述的純硬件電路實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制的前饋功放裝置，其特 征在于調(diào)節(jié)器一以及調(diào)節(jié)器二采用集成器件構(gòu)成的笛卡爾調(diào)整器。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種純硬件電路實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制的前饋功放裝置，包括對(duì)載波信號(hào)消除的環(huán)路一以及對(duì)失真信號(hào)消除的環(huán)路二，環(huán)路一控制與環(huán)路一相連，環(huán)路二控制與環(huán)路二相連，環(huán)路一控制以及環(huán)路二控制為純硬件電路，均包括一正相移相橋、一對(duì)積分器、一對(duì)低通濾波器以及一對(duì)象限轉(zhuǎn)換器，正相移向橋的兩輸出端分別依次與積分器、低通濾波器以及象限轉(zhuǎn)換器相連。解決了現(xiàn)有技術(shù)的線性化方法中所存在的復(fù)雜化缺陷，提供一種簡(jiǎn)單有效的完全硬件的自適應(yīng)抵消方法。
文檔編號(hào)H03F1/32GK201039090SQ20072000689
公開日2008年3月19日 申請(qǐng)日期2007年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月24日
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