[发明专利]一种基于预失真和Doherty的前馈功率放大器

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信系统中功率放大器设计领域，尤其涉及前馈功率放大器。

背景技术

近年来，随着3G网络的大规模扩建，多载波基站放大器的需求也日趋增加。其核心的多载波基站放大器功放，输出功率大，线性要求高。一方面功率放大器的非线性对于整个系统的影响巨大，另一方面，倡导低碳节能。因此，线性度和效率越来越成为运营商关注的焦点。如何在保证线性度要求下提高设备的效率成为各大设备厂商攻克的难点。目前，运用最多的线性化技术有预失真技术和前馈技术，预失真技术又包括模拟预失真和数字预失真，由于模拟预失真的线性改善度不高，数字预失真不支持跳频，前馈技术依旧是多载波基站放大器功放的主流的线性化技术。

前馈线性化技术的原理就是基于幅度相等、相位相差180℃的两路信号矢量合成相削的原理。如图1所示，包括功分器、主功放、耦合器1、2、延时线1、2、合成器、误差功放，传统双环前馈系统的原理：功分器、主功放、耦合器1、延时器1以及合路器构成信号抵消环路，通过信号抵消环路提取放大器的非线性失真信号，然后经过误差放大器放大，经过误差信号抵消环路实现与放大器的非线性失真信号抵消，从而最大程度的保证输出信号对输入信号的线性放大，保证功放的线性。前馈技术具有较高的线性化能力，能大大改善功放的线性度，通常改善大于30dB以上，但是由于多加了一路误差放大器功放，主放大器功放使用的是AB类功放，前馈功放本身的效率很差，通常效率只能做到15%-18%。

预失真线性化技术就是通过产生与输入信号互补的信号，来消除RF功放非线性失真的技术。预失真技术在电路中表现为增加了一个预失真器，此预失真器的作用是产生与放大器非线性特性矢量对称互补的信号。预失真技术也是目前常用的一种线性化技术，线性改善能力较高，通常配合Doherty技术，能大大改善模块的效率。预失真包括模拟预失真和数字预失真，数字预失真技术不支持跳频，在GSM和DCS频段使用的预失真通常为模拟预失真。

Doherty是业内运用最多的一种功率放大器高效率技术。Doherty本身的线性很差，必须配合预失真技术才能实现线性化的要求。Doherty技术是一种负载阻抗变换技术，如图2是一个双极Doherty原理框图，它由两路放大组成，通常简称为主放大和峰值放大。主放大G1工作在B类，峰值放大G2工作在C类。多路Doherty和不对称Doherty效率高于对称双极Doherty，目前在业内已经得到广泛的应用，但尚未应用到前馈功率放大器中。

发明内容

本发明目的是解决传统前馈技术效率低下问题。将预失真技术和Doherty技术应用于前馈功率放大器，能有效的提高功率放大器的效率。同时，大大提升前馈功率放大器功放对于环境的适应能力，简化前馈功放自适应设计。

本发明的技术方案为一种基于预失真和Doherty的前馈功率放大器，设有第一耦合器、预失真模块、主放大器、第二耦合器、第一延时器、第三耦合器、第二延时器、合路器及误差放大器，所述主放大器包括三级或以上功放管，其中末级功放管至少包含一个双路或多路Doherty；

输入信号进入第一耦合器并分为两路，一路为输入信号的直通信号，一路为输入信号的耦合信号，

输入信号的直通信号输入预失真模块，预失真模块的输出连接主放大器的输入，主放大器输出放大后射频信号，放大后射频信号接入第二耦合器并分为两路，一路为放大后射频信号的直通信号，一路为放大后射频信号的耦合信号；放大后射频信号的直通信号输入第一延时器，放大后射频信号的耦合信号输入合路器；

输入信号的耦合信号输入第二延时器，第二延时器的输出接入合路器；

合路器的输出接入误差放大器，误差放大器的输出和第一延时器的输出分别接入第三耦合器，第三耦合器输出信号。

而且，预失真模块采用串联二极管预失真器、变容二极管预失真器或 FET-Based预失真器。

而且，放大后射频信号的耦合信号和第二延时器的输出在合路器进行矢量合成，放大后射频信号的耦合信号和第二延时器的输出的时延、幅度相同，相位相差180℃。

而且，误差放大器的输出和第一延时器的输出在第三耦合器进行矢量合成，误差放大器的输出和第一延时器的输出的时延、幅度相同，相位相差180℃。