[发明专利]使用RF反馈的功率放大器线性化

说明书

技术领域

本发明涉及一种功率放大器，所述功率放大器具有被连接到正交混合 分离器的主端口的输入，所述正交混合分离器具有通过主放大器和另一正 交混合器耦合于所述功率放大器的输出的同相端口，所述正交混合分离器 进一步具有也耦合于所述另一正交混合器的90°相移端口。

背景技术

这样的功率放大器PA在诸如全球移动通信系统/GSM演进型增强数 据速率GSM/EDGE、码分多址接入CDMA2000、宽带码分多址接入 W-CDMA以及长期演进LTE的通信系统中是已知的，在所述通信系统中， 它被要求同时高效率和高线性地操作。

然而，效率和线性之间有折衷，改进一个会损害另一个。一般来说， 基本的线性化方法基于模拟和数字纠正技术。传统的基站体系结构通常包 含功率放大器，所述功率放大器生成100W的以及在两个单晶体管单元中 更高的输出功率电平。

为了线性化这样的PA，通常应用数字预矫正DPD。数字线性化系统 要求基于周期性更新的查找表和反馈路径的数字适应性处理，以能够对由 于负载、过程、温度或供应电压变化造成的改变适当地反应。使用适应算 法计算出的、用于振幅和相位的纠正因素被存储在查找表中，并且被动态 更新，以减少前置补偿器输入和功率放大器输出之间的误差。然而，当功 率放大器可以被视为无记忆时，充分的线性改进不会招致带宽限制，这不 是像CDMA2000或WCDMA的宽带通信标准的情况。

如上所述，适应性数字预矫正系统的复杂性是个严重缺陷，因为它是 通过数字信号处理器的客观的计算功率来实现的。对于适应性预矫正，仔 细建模功率放大器传送特征也是必要的。如果抽样接收器的计算工作量、 成本和能量消耗、收发器的大带宽、以及双工滤波器的合成复杂性与所生 成的RF功率电平相比比例小时，DPD是非常有效果和有效率的线性化方 法。通常，对于几十或甚至100瓦特级的高功率应用，是这种情况。但是 基站中功率放大器的数量一增加，如分布式和有源天线应用中的情况，该 工作昂贵得令人望而却步：例如在用于宏基站应用的有源天线中，收发器 单元的数量大约在八到十个。在每个天线单元中安装单独的数字预矫正- 现场可编程门阵列DPD-FPGA、单独的抽样接收器和复杂双工过滤器在形 式因素、成本和重量方面是令人望而却步的。在这样的情况中，不得不应 用可选择的、便宜的、有效率和有效果的线性化方法。所提出的方法是这 种类型的：它是具有提高的效率和低的实现成本的模拟线性化方法。

现有的改进线性的前馈功率放大器已经存在，但是这些内在地都是低 效率的。这样的基本模拟线性化解决方案表示一种前馈功率放大器配置， 图1示出了所述前馈功率放大器配置的框图。前馈功率放大器系统包括主 放大器(MA11)、三个耦合器(正交混合分离器(SP11)、减法器(SU11) 以及是组合器的另一正交混合器(CO11))、两个移相器(PH11，PH12)、 两个衰减器(AT11，AT12)和误差放大器(EA11)。

前馈线性化电路的操作基于在放大器输出频谱中扣除两个相等信号， 并随后消去误差信号。它的操作原理可以通过框图各点处的双音光谱测试 (two-tone test spectra)来表明。输入信号被分离形成两个相同部分，尽 管普通情况下，分离过程中使用的比例不需要相等。然后，从原始信号的 被延时和反相部分中扣除被耦合器-减法器耦合的主放大器输出信号的部 分，仅留下误差信号。该扣除的结果是误差信号，所述误差信号理想地仅 包含由主放大器生成的非线性失真。所述误差信号然后被线性放大到所要 求的电平以便在主部分中消去失真，并且被馈送到输出组合器，被延时和 反相主路径信号在所述输出组合器的另一输入上被转发。

前馈线性化系统输出处的合成信号是无误差信号和原始输入信号的放 大版本。然而，该前馈系统中的效率是非常低的，因为为了在输出处获得 所要求的误差信号，误差放大器的功耗是相当大的。另外，输出路径处的 移相器和衰减器对整体系统功率损失有着显著的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种以上已知类型的功率放大器，但是其效率被 改进，同时维持至少同样良好的线性。