[发明专利]一种高效线性化射频功率放大装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于第四代宽带无线通信技术领域，涉及一种功率放大器，特别涉及一种高效线性化射频功率放大装置及方法。

背景技术

随着无线通信技术的迅猛发展，面向新一代宽带无线通信系统应用的射频系统需求很大。传统的线性功率放大器只能够在一定输入范围维持线性传输，当放大一个宽带、高功率峰均比值的基带信号时，功率放大器就会产生严重的非线性效应，使得发射信号的EVM质量低，直接影响接收机的接收质量，干扰邻近信道通信。在实际应用中，为了满足无线通信信号苛刻的线性放大要求，通常只能采用“回退”技术避免功率晶体管进入到非线性饱和区，其代价则是功率效率降低，一般不超过40%，导致基站成本高，覆盖受影响。

目前，第四代宽带移动通信系统采用复杂的高阶调试、多子载波调制的方式来提高数据传输速率，致使具有非恒定包络的基带OFDM信号具有较高的功率峰均比值，对于功率放大器的非线性十分敏感，极易造成射频传输失真。近几年来，功放线性化技术成为了普遍关注的焦点。其中，预失真线性化技术是基于数学上的反函数思想，采用一个与功率放大器非线性行为相反的非线性“预失真”器进行非线性抵偿。目前，基带数字预失真技术可以提供很好的杂散抑制；自适应预失真技术可以通过反馈补偿实际工作中因温度、环境扰动而引起的功率放大器输出波动。

虽然预失真技术发展较为成熟，但面向第四代宽带无线通信应用仍然存在一定局限性。因为在实际应用过程中，预失真的效果取决于功率放大器非线性模型的精度，实时处理复杂度较高。因此，为顺利推动第四代宽带无线通信技术，迫切需要探索新的功放线性化方法，更好地解决宽带应用中的“线性-功效”优化问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高效线性化射频功率放大装置及方法，用于解决宽带应用中射频功率放大器的“线性-功效”优化问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种高效线性化射频功率放大装置及方法。

一种高效线性化射频功率放大装置，包括射频功率放大器、自适应极限环环路、射频带通滤波器、数字开关电源；所述射频功率放大器用以放大射频信号；所述自适应极限环环路与所述射频功率放大器相连，用以对所述射频功率放大器实施非线性负反馈控制；所述自适应极限环环路输入射频输入信号，输出相位变化随所述射频输入信号调制的脉冲信号；所述数字开关电源与所述自适应极限环环路和射频功率放大器分别相连，用以控制所述脉冲信号跟踪所述射频输入信号的瞬态功率自适应变化；所述射频带通滤波器与所述自适应极限环环路的输出端相连，用以解调所述脉冲信号，并输出放大的射频输入信号。

优选地，所述高效线性化射频功率放大装置还包括由载波幅度调制信号控制的数字开关电源；所述数字开关电源在载波幅度调制信号的控制下，控制射频功率放大器的输出瞬态功率。

优选地，所述载波幅度调制信号包含载波瞬时功率受基带幅度调制的信息；所述载波幅度调制信号通过对射频输入信号的检波及滤波获取，或利用基带I和Q信号，通过数字信号处理器实现幅度信号合成获取。

优选地，所述自适应极限环环路包括减法差分放大器、极限环滤波器、缓冲器；所述减法差分放大器的同相输入端输入所述射频输入信号；所述极限环滤波器的输入端与所述减法差分放大器的输出端相连，输出端与所述射频功率放大器的输入端相连；所述缓冲器的输入端与所述射频功率放大器的输出端相连，输出端与所述减法差分放大器的反相输入端相连；所述缓冲器的电源输入端与所述数字开关电源的输出端相连；所述缓冲器的输出端还与所述射频带通滤波器相连。

优选地，所述缓冲器为含迟滞的非线性迟滞元件。

优选地，所述射频功率放大器为开关型射频功率放大器或工作于非线性饱和区的射频功率放大器。

一种高效线性化射频功率放大方法，包括以下步骤：

步骤一，采用射频功率放大器放大射频输入信号；

步骤二，采用自适应极限环环路对所述射频功率放大器实施非线性负反馈控制，使所述射频功率放大器输出相位变化随所述射频输入信号调制的脉冲信号；同时采用数字开关电源在载波幅度调制信号的控制下，控制所述脉冲信号跟踪所述射频输入信号的瞬态功率自适应变化；

步骤三，采用射频带通滤波器解调所述脉冲信号，输出放大的射频输入信号。

优选地，所述步骤二还包括：采用载波幅度调制信号控制所述数字开关电源，进而实现对于自适应极限环环路的自适应控制；所述载波幅度调制信号通过对射频输入信号的检波及滤波获取或利用基带I和Q信号，通过数字信号处理器合成获取。