帶笛卡兒反饋環(huán)路的多赫迪功率放大器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及移動通信3G/4G功率放大器【技術(shù)領(lǐng)域】，采用了DohertyPA多赫迪功率放大器和CartesianLoop笛卡兒反饋環(huán)路相結(jié)合的設(shè)計方法，結(jié)合了多赫迪功率放大器和CartesianLoop笛卡兒反饋環(huán)路各自優(yōu)點。當輸入信號為峰均比較高的3G/4G等信號時，DohertyPA多赫迪功率放大器，可以極大地提高系統(tǒng)效率，而由DohertyPA的非線性失真帶來的EVM，ACPR等問題則被CartesianLoop笛卡兒反饋環(huán)路所糾正，從而在系統(tǒng)線性度和功率效率兩方面超過現(xiàn)有系統(tǒng)。
【專利說明】帶笛卡兒反饋環(huán)路的多赫迪功率放大器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及移動通信3G/4G基站功率放大器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體指采用了 Doherty PA多赫迪功率放大器和Cartesian Loop笛卡兒反饋環(huán)路相結(jié)合的設(shè)計方法,結(jié)合了多赫迪功率放大器和Cartesian Loop笛卡兒反饋環(huán)路各自優(yōu)點，從而在系統(tǒng)線性度和功率效率兩方面超過現(xiàn)有系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]功率放大器是移動通訊系統(tǒng)的核心部件之一。為了追求更高的數(shù)據(jù)速率和頻譜效率，3G/4G通訊系統(tǒng)普遍采用線性調(diào)制方式，要求發(fā)射機功率放大器工作于線性狀態(tài)，從而使線性化技術(shù)和效率增強技術(shù)成為功放(PA)設(shè)計的關(guān)鍵所在。
[0003]線性化原理:因為晶體管本身的非線性特性，未經(jīng)過線性化處理的功放PA(PowerAmplifier)的輸入輸出特性是非線性的，雖然輸入的信號頻譜較為純凈，但是功放輸出端產(chǎn)生了大量的非線性產(chǎn)物，射頻線性化技術(shù)的實質(zhì)就是通過各種方式對這種非線性化特性進行補償和校正。
[0004]目前，在功放的各種線性化技術(shù)中，最主要的線性化技術(shù)是輸出功率回退法(Output Power Back Off)、前饋法(Feed Forward)、預(yù)失真法(Pre-Distortion)和包括笛卡兒環(huán)路(Cartesian Loop)和極坐標環(huán)路(Polar Loop)兩種變種的基帶反饋技術(shù)。而效率增強技術(shù)即基于提高線性功放效率的技術(shù)主要有=Dorherty技術(shù)、包絡(luò)跟蹤(Enveloptracking)、包絡(luò)消除再生技術(shù)(Envelop Elimination and Reconstruction)和自適應(yīng)偏置技術(shù)(Adaptive Biasing)等。
[0005]前饋技術(shù)FF (FeedForward)和數(shù)字預(yù)失真 DP (DigitalPre-Distortion)目前較為成熟，已經(jīng)廣泛用于3G/4G基站發(fā)射機中，但是因為功耗較大，成本較高，功放效率提高有限，難以用于手機等移動端設(shè)備中。
[0006]功放的高效率技術(shù):業(yè)界正在研究中的功放高效率技術(shù)有許多種，如=Dorherty多赫迪技術(shù)、包絡(luò)跟蹤、包絡(luò)消除再生技術(shù)和自適應(yīng)偏置技術(shù)。目前已經(jīng)可以實用的是Doherty多赫迪技術(shù)。其基本原理是:將輸入信號的平均部分和峰值部分分開放大，然后合成，從而獲得聞效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明涉及移動通信3G/4G功率放大器【技術(shù)領(lǐng)域】，采用了 Doherty PA多赫迪功率放大器和Cartesian Loop笛卡兒反饋環(huán)路相結(jié)合的設(shè)計方法,結(jié)合了多赫迪功率放大器和Cartesian Loop笛卡兒反饋環(huán)路各自優(yōu)點。當輸入信號為峰均比較高的3G/4G等信號時，Doherty PA多赫迪功率放大器,可以極大地提高系統(tǒng)效率,而由Doherty PA的非線性失真帶來的EVM, ACPR等問題則被Cartesian Loop笛卡兒反饋環(huán)路所糾正,從而在系統(tǒng)線性度和功率效率兩方面超過現(xiàn)有系統(tǒng)。
[0008]Doherty多赫迪放大器包括兩個部分，一個載波放大器C(Carrier), 一個峰值放大器P(Peak)。載波放大器可以工作在接近飽和的狀態(tài)，從而獲得較高效率，大部分信號通過該放大器放大；峰值放大器只在峰值到來的時候才工作，大部分時間不消耗功率。它們的合成輸入輸出特性的線性區(qū)比單個放大器的線性區(qū)有較大擴展。
[0009]圖1是一個典型的Doherty多赫迪放大器電路，在輸入端I和輸出端2之間，除了主放大器(也稱載波放大器)3外,還有峰值放大器8。輸入信號被功分器13分成兩部分，一部分之間進入主放大器3，另一部分經(jīng)移相器14進入峰值放大器14。在多數(shù)情況下，峰值放大器8不工作，主放大器3的輸出經(jīng)過1/4波長移相網(wǎng)絡(luò)15和功率合成器16驅(qū)動天線負載。當輸入信號超過某一閾值后，峰值放大器8開始工作，同時主放大器3也因為負載變化而輸出更高的功率，兩者功率經(jīng)功率合成器16合成后驅(qū)動天線負載。
[0010]Doherty多赫迪放大器不僅拓展了功率放大器的線性區(qū)間，而且使得主放大器在更多時候工作在接近飽和的狀態(tài)，極大地提高了功放的效率。如圖2 A所示。但是，由于等效負載阻抗隨輸入信號強度變化，且C類工作的峰值放大器8本身具有較強的非線性，多赫迪放大器在峰值放大器開啟之后的線性經(jīng)常較差，如圖2B中的虛線所示。其非線性可能表現(xiàn)為增益偏高，也可能表現(xiàn)為增益偏低。因此需要進行線性化糾正信號失真。
[0011]圖3是一個典型的笛卡兒反饋環(huán)路發(fā)射機。122框笛卡兒反饋環(huán)路中的上變頻器114和功放118組成前向路徑。124框中的下變頻器為反向路徑。運算放大器110和112將輸入信號和反饋信號在基帶反相疊加后驅(qū)動前向路徑構(gòu)成完整反饋環(huán)路。工作時，定向耦合器126將一部分輸出功率饋送到反向回路的下變頻器128中，解調(diào)后產(chǎn)生基帶反饋信號，在和基帶輸入信號IQ疊加后產(chǎn)生基帶誤差信號。這一基帶誤差信號中已經(jīng)包含了可以抵銷前向路徑的失真的信號。經(jīng)上變頻器114調(diào)制到載波上之后，由功率放大器118放大，得到正比于基帶輸入功率(I2+Q2)的輸出功率P。.[0012]圖4所示為本發(fā)明的發(fā)射機架構(gòu)，和圖2相比，不同之處在于PA (118)被230框中的多赫迪PA取代。這樣，當輸入信號低于多赫迪PA中的峰值放大器開啟閾值時，僅主放大器工作，系統(tǒng)功率效率較高，當輸入信號高于此閾值時，峰值放大器也開始工作，拓展了系統(tǒng)的飽和功率?？梢詷O大地提高系統(tǒng)效率。而由多赫迪PA的非線性失真，則由反饋回路224反饋至基帶，與輸入信號IQ疊加，產(chǎn)生可以抵銷多赫迪PA非線性的誤差信號，保證了系統(tǒng)總輸出信號維持與輸入信號的線性關(guān)系。糾正由非線性帶來的EVM，ACPR等問題，如圖5所示。多赫迪PA的輸入信號Pin包含了用于糾正多赫迪PA非線性的誤差信號。當多赫迪PA在大功率時增益下降時，Pin就表現(xiàn)為增益提高，如圖中實線所示；當多赫迪PA在大功率時增益上升時，Pin就表現(xiàn)為增益降低,如圖中虛線所示。從而使得Pout相對輸入信號保持線性。從而在系統(tǒng)線性度和功率效率兩方面超過現(xiàn)有系統(tǒng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是(Prior Art) Doherty多赫迪放大器圖；圖2是多赫迪功率放大器的輸入輸出關(guān)系圖；圖3是(Prior Art) Cartesian Loop框笛卡兒反饋環(huán)路發(fā)射機；圖4是帶Cartesian loop笛卡兒反饋環(huán)路的Doherty PA多赫迪放大器；圖5是帶笛卡兒反饋環(huán)路的多赫迪放大器輸入輸出特性。
【具體實施方式】[0014]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明主要涉及采用了 Doherty PA多赫迪功率放大器和Cartesian Loop笛卡兒反饋環(huán)路相結(jié)合的設(shè)計方法，結(jié)合了多赫迪功率放大器和Cartesian Loop笛卡兒反饋環(huán)路各自優(yōu)點。當輸入信號為峰均比較高的3G/4G等信號時，Doherty PA多赫迪功率放大器,可以極大地提高系統(tǒng)效率,而由Doherty PA的非線性失真帶來的EVM, ACPR等問題則被Cartesian Loop笛卡兒反饋環(huán)路所糾正,從而在系統(tǒng)線性度和功率效率兩方面超過現(xiàn)有系統(tǒng)。
[0015]圖3所示為本發(fā)明的發(fā)射機架構(gòu)，和圖2相比，不同之處在于PA (118)被230框中的Doherty PA取代。這樣，當輸入信號為峰均比較高的3G/4G等信號時，Doherty PA可以極大地提高系統(tǒng)效率，而由Doherty PA的非線性失真帶來的EVM，ACPR等問題則被Cartesian Loop所糾正,從而在系統(tǒng)線性度和功率效率兩方面超過現(xiàn)有系統(tǒng)。
[0016]在上述方案中，采用230框中的Doherty PA取代PA (118)是這個發(fā)明的重點。
[0017]綜上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
(I)、充分利用了和發(fā)揮了用了 Doherty PA多赫迪功率放大器和Cartesian Loop笛卡兒反饋環(huán)路各自的優(yōu)點，在系統(tǒng)線性度和功率效率兩方面超過現(xiàn)有系統(tǒng)。
[0018]本發(fā)明不局限于上述最佳實施方式，任何人應(yīng)該得知在本發(fā)明的啟示下做出的結(jié)構(gòu)變化，凡是與本發(fā)明具有相同或相近的技術(shù)方案，均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.本發(fā)明所采用了 Doherty PA多赫迪功率放大器和Cartesian Loop笛卡兒反饋環(huán)路相結(jié)合的設(shè)計方法和實現(xiàn)方法。
【文檔編號】H03F1/32GK103701413SQ201310409773
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】許文, 呂全立 申請人:許文