[发明专利]使用来自正反馈导引信号生成和检测电路的导引频率来改进第二环路收敛的前馈放大器系统和方法

说明书

相关专利申请信息

本专利申请要求2005年4月5日提交的美国临时专利申请序列号No.60/668,363和2005年4月13日提交的美国临时专利申请序列号No.60/670,908的优先权，这些专利申请整体地在此引用以供参考。

发明背景

1.发明领域

本发明涉及RF功率放大器和放大方法。更特定地，本发明涉及前馈功率放大器和使用导引信号对准(align)前馈放大器的环路的方法。

2.现有技术和相关信息的说明

RF功率放大器设计的主要目标是在功率运行范围上的线性。线性简单地说就是不失真地放大的能力。这个要求对于现代无线通信系统是关键的，但它越来越难达到。这主要是由于现代无线通信系统的带宽要求，它们对于放大器线性度提出越来越多的要求。前馈补偿是应用到放大器以便通过估计和抵消失真而提高线性度的熟知的方法。在前馈RF功率放大器中，利用了误差放大器，它只放大失真分量，然后把这些分量与主放大器输出相组合，以抵消主放大器失真分量。

图1显示传统的前馈放大器设计，它具有主放大器1和误差放大器2。基本单元还包括分别在主路径和误差路径上的延时装置3，4，以及主到误差路径耦合器5，6，7和8。附加单元(未示出)典型地也会出现在传统的前馈结构中，正如本领域技术人员熟知的。延时、耦合器和误差放大器被设计成从主路径提取失真分量和把来自误差路径的异相的失真分量注入到耦合器8处的主放大器输出中，以便基本上消除主放大器路径上的失真分量。

前馈放大器的性能可以典型地根据两个抵消环路进行分析。环路1，被称为载波抵消环路，理想地在耦合器7的输出端处提供信号，这时输入RF载波分量被抵消，并且仅仅剩余失真的分量。环路2被称为误差抵消环路，或辅助路径环路。在环路2中，从耦合器7提供的失真分量被误差放大器2放大，并在耦合器8处被注入以抵消在主路径上的失真分量，并理想地在输出端处提供无失真信号。

失真估计(载波抵消)的质量由第一环路的增益和相位方面的对准所确定。失真抵消又依次由第二环路的增益和相位方面的对准所确定。在现有技术系统中，把导引信号9注入到第一环路的主放大器路径，以起到类似于已知失真信号的作用。导引信号在前馈放大器输出端处由导引检测器10检测，并用来辅助第二环路的对准过程。当第二环路被对准时，导引信号被抵消。如果第二环路被误对准，则将在前馈放大器的输出端处检测到剩余的导引信号功率。误对准的程度可由所测量到的剩余导引信号功率进行估计。第二环路的对准是以减小剩余导引功率为目的按递归的方式来调节的。通常，希望前馈放大器控制系统能尽快地调整到最佳设置值，以使得放大器在非最佳设置值下工作的时间总量最小化。

用于把对准设置值(增益和相位)从任何初始设置值调节到能导致最好的被测量的对准的对准控制算法的一个困难是在找出二维(2D)增益-相位空间中正确的对准方向时的困难。现有的对准控制算法典型地依赖于“最陡下降”或“坐标下降”算法。最陡下降算法调节在2D增益-相位空间中梯度方向上的对准设置值。在正交方向上使对准抖动和测量在所测出的误对准中的改变可提供梯度的估值。坐标下降算法沿预定的正交方向(通常是增益和相位轴)执行两种分开的1D搜索。使对准抖动以便确定沿相应坐标的哪个方向会减小测出的误对准。这两种方法在利用只有有限处理功率的控制处理器和希望有快速环路对准的实际的系统中都具有缺点。结果，在实际的自适应前馈系统中不能达到想要的快速和精确的环路收敛。

因此，当前在前馈放大器系统中需要一种更快速的环路对准控制的系统和方法。

发明概要

第一方面，本发明提供用于控制在放大器系统中的控制环路的对准的方法，包括生成可变频率导引信号，把导引信号注入到放大器系统，以及检测在控制环路的输出端处任何未抵消的导引信号。该方法还包括检测生成的导引信号的频率、调节控制环的一个或多个参数、检测在可变频率导引信号中的频率改变、以及根据检测出的频率改变来控制该调节。