[发明专利]峰值限幅器和多载波放大装置

说明书

发明领域

本发明涉及一种在用于放大多载波信号，例如使用W-CDMA技术的移动通信系统的基站系统中使用的峰值限幅器和多载波放大装置；并且尤其涉及一种能够提高放大系统的功率效率的峰值限幅器和多载波放大装置。

发明背景

通常，为了实现使用例如W-CDMA(宽带码分多址)方案的移动通信系统的远程移动站和基站之间的正确通信，需要相对高的发射功率电平。在这种情况中，通信信号有时需要在发射端例如基站被高度放大。

是模拟装置的放大器通常呈现非线性输入/输出特性。特别是当放大器的输入功率超出了称为饱和点的放大限制时，放大器的输出功率变得几乎持续地平坦。这种非线性的输出导致输出信号中的非线性失真。

典型地，频带信号外的乱真发射在发射信号放大之前被带通滤波器抑制到低功率电平。但是，发射信号在放大器放大以后，放大的信号呈现非线性失真，伴有放大信号的一部分向邻近信道的泄漏。由于基站的发射功率电平如上所述能够很高，所以泄漏到邻近信道的功率电平需要被抑制到低于某个严格定义的电平。为此，减少ACP(临近信道泄漏功率)的技术已经在传统放大器中使用。

为了减少ACP，对放大器使用了各种方法，例如补偿、前馈和预失真方法。

参考图7A和7B，示出了放大器的特性和上述方法的工作特性。图7A和7B分别示出了补偿方法、前馈和预失真方法的特性。

补偿方法通过降低工作点将放大器的工作范围限制在其线性区域内来防止非线性失真的产生。详细地，补偿方法的工作点被设置在低于保持线性的最大输出功率电平的点，例如，比最大电平降低了与放大器输入信号的峰值因数对应的输出功率幅度的点，如图7A所示。

峰值因数是放大器输入信号的最大功率电平与其平均功率电平的比，如图8所示。即最大功率电平和平均功率电平之间的差减少时，峰值因数变小。

另一方面，在前馈方法中，失真补偿通过从其中包含期望的信号和失真分量的主放大器的输出减去在误差放大器中放大的失真分量来实现。

在预失真方法中，预失真分量被引入放大器的输入信号，以便补偿在放大器的输出中产生的失真。预失真分量根据与由例如放大器中的AM/AM和AM/PM转换处理产生的非线性特性相反的特性来确定。

如上所述，前馈和预失真方法能够在有效去除由放大器产生的失真中使用。因此，如图7B所示，任一方法中的工作点都能够设置在低于放大器的饱和输出功率电平的点，工作点被设置得比饱和电平低与峰值因数对应的输出功率的幅度，如图7B所示，因此，前馈和预失真方法的工作点能够设置的比补偿方法高。

因此，前馈和预失真方法由于能够通过使用它们来改善系统的功率效率而被广泛使用。该更高工作点带来更大的输出功率，从而改善功率效率。放大器的功率效率还很大地依赖于放大器输入信号的峰值因数幅度。

更大的峰值因数需要更大尺寸的晶体管在功率放大器电路中使用。此外，放大器的工作点应当更大地降低以防止输出功率电平的饱和，从而放大器的输出功率与DC输入功率的比减少。

因为这些原因，为了改善放大器的功率效率，峰值因数需要被控制到尽可能的小。为此，峰值限幅器被引入，例如在放大器的前端，来提供最大功率(“峰值”)限幅信号作为放大器的输入信号。

传统的峰值限幅器现在将在下面参考图10说明。参考图10，提供了示出传统峰值限幅器示例结构的框图。

传统峰值限幅器1’包括平均功率检测单元11’，瞬时功率检测单元12’，峰值检测单元13’和限幅器单元14’，如图10所示。

平均功率检测单元11’检测峰值限幅器1’输入信号(I，Q)的平均功率，从而输出平均功率信息。

瞬时功率检测单元12’检测输入信号(I，Q)的瞬时功率电平，输出瞬时功率信息。

峰值检测单元13’检测输入信号(I，Q)中是否存在要被功率限幅的峰值。详细地，峰值检测单元13’计算输入信号的瞬时平均功率比，其中瞬时平均功率比表示瞬时功率检测单元12’的瞬时功率电平与平均功率检测单元11’的平均功率电平的比。然后，峰值检测单元13’检测是否存在超出预定峰值阈值的瞬时平均功率比。与超出预定峰值阈值的瞬时平均功率比相应的输入信号的部分被确定为要被功率限幅的峰值，并且检测结果作为峰值检测信息输出给限幅器单元14’。预定峰值阈值相应于在图7B中确定工作点时考虑的峰值因数。