[发明专利]用于对由控制电压控制的非线性组件线性化的线性化电路

说明书

本发明涉及包括放大器和补偿位于其反馈通路中的非线性度性的线性化电路。施加到放大器输入的线性控制电压在线性化电路中被变换使得由变换的控制电压所控制的非线性元件的非线性度基本上被补偿，而使非线性元件输出电压基本上线性地依赖线性控制电压。

在无线电单元发射机中，使用了诸如RF衰减器和放大器的压控组件。这些组件在调节范围内的衰减和放大应当是线性地依赖于调节电压的。一个典型的实施方式是一种功率均衡电路回路，其中提供给发射机放大器的RF信号的输入功率基本上是固定的，而从放大器输出的信号功率必须在以亚微秒速度在宽广的范围内调节。许多压控组件的特性是非线性的，即如果没有任何特别的线性化，则放大器的衰减G即作为控制电压V_C的函数的输出电压V_out对输入电压V_in的比值由图1的图示所示。当控制电压从零增加时，该图示首先表示出其中衰减G具有最小值的一个泄漏区域1。它几乎与控制电压V_c无关。当控制电压增加时，来到第一线性过渡区域2。在这区域，衰减是控制电压的线性函数。下一个区域是指数或者dB线性区域3，其中衰减是控制电压的指数函数。随着控制电压的进一步的增加，来到第二线性过渡区域4。这里衰减也是控制电压的线性函数。最后的区域是饱和区域，其中衰减具有与控制电压几乎无关的最大值。

在许多实施方式中，压控组件需要的性质是线性。如前所知，这可通过使用特别的线性电路达到。线性电路的目的是为了把所提供的线性控制电压转换为其特性与压控组件的特性相反的非线性控制电压，以此它们组合成形成压控组件线性特性。

图2示出本领域中所知的典型的反向线性电路的原理。一个非线性电路22置于高增益非线性运算放大器21的反馈通路之中。该放大器的输入是要被线性化的电压V_LIN，并从该输出获得提供给压控衰减器/放大器23的非线性控制电压V_c，在此它对非线性电压G进行补偿。

为了使得非线性度G能够被补偿，它应当或者是控制电压V_c一个单调下降或者是一个单调上升的函数，由此它可由公式(1)表示：

G(V_c)＝g₀₀±g₀₁(A·(V_c-V₀₁))＝g₀₀±g₀₁(V₀)(1)

其中g₀₀是常量而g₀₁是单调下降函数。V₀₁是偏置项而A是分度因数，它们用来表示作为电压V₀的函数的非线性度。可称为补偿非线性度的非线性电路22产生一反馈电流I＝I₀₀±I₀₁(V₀)，其中I₀₀为常量部分，I₀₁为依赖于电压V₀的部分。电压V₀是从输出电压V_c通过A的分度和V₀₁的偏置而获得的。分度和偏置可使用电阻器网进行。当放大器为非反向放大器时使用正号，而当它为反向放大器时使用负号。非线性度I₀₁称为补偿非线性度，而函数g01可称为要被补偿的非线性度。如果放大器21具有无限的增益，它将试图使得在输入极性的电压相等，于是以下等式成立：

V_LIN＝(I₀₀±I₀₁(V₀))R    (2)

当以上与公式(1)比较时，我们看到如果I₀₁(V₀)是g₀₁(V₀)的线性函数则G是V_LIN的线性函数。项I₀₀与g₀₀对线性化没有影响，但是它们引起了固定的偏置，于是对I₀₁的补偿要求是

I₀₁(V₀)＝P+q-g₀₁(V₀)，

其中p和q任意常量。