[发明专利]预失真器

说明书

本发明涉及一种用于使放大器线性化的预失真器装置。具体地说，本发明涉及一种被设计成使用多阶多项式逼近技术对在一个放大器中的IMD失真进行补偿的多项式预失真器装置。

在一个理想的系统中，线性放大器在其整个动态范围内提供同一增益，从而放大器的输出信号为准确的输入信号的放大版本。但是，实际上所有的线性放大器都呈现诸如幅值和相位失真的非理想特性，这种非理想特性是不希望的，并且它使系统的性能严重失真。所述放大器这种非线性的一个影响是产生等于输入频率分量整数倍的和与差的输出频率。这种影响称之为互调失真(IMD)，并且在设计专用于宽带系统的大功率射频(RF)放大器时是特别不希望的。例如，在TDMA蜂窝系统中使用的宽带放大器将产生各种互调产物，这些互调产物是在对在具有重合激活帧的TDMA频带的一个固定频率间隔处出现的多个TDMA信道进行放大所产生的结果。

已经有了多种线性化技术来克服上述与线性放大器相关的失真问题。这些技术的一小部分以实时方式工作，从而导致在所述放大器的非线性特性中的依赖于时间的变化。这种变化可以是由例如由放大器中温度的变化、放大器部件的老化、电源波动或特别是由于输入载波信号数量或功率的变化而引起的放大器工作点的变化而导致的。在所述宽带中，基于RF的线性化技术中，两种最经常使用的技术是正向传输线性化和预失真器线性化。

所述正向传输线性化机制是建立一个表示由所述线性放大器引入的IMD产物的误差信号，并且正向传输该信号以便和所述放大器的输出频谱相结合，从而去除不希望的失真。为了使所述去除处理能够得以正确进行，所述机制在将其与放大器的输出组合之前必须精确地调节所述误差信号的幅值和相位。这通常包括使用的额外放大器和在从主放大器输出路径中出现的有损耗的延迟线以及耦合。这些损耗以及无助于增加所述系统输出功率的额外的放大器的需求导致解决方案的低效率。

通常，预失真器线性化机制包括在预想到在所述放大器内产生的不希望失真处理情况下对到达所述放大器的较低电平输入信号做慎重的改变。具体地说，所述机制在对由所述放大器产生的失真在相反的意义上对所述输入信号进行预失真，从而使整个失真减小。因此，预失真器的传递特性被尽可能地逼近于所述放大器传递特性的反转或互补函数。如果所述放大器被压缩，即其增益在较高的功率电平处被衰减，那么，所述预失真器将通过对所述输入信号进行相应的扩展来补偿这个压缩。

存在有多个使输入信号预失真的方案，每种方案在使预失真器逼近所述反转或互补函数的方式都是不同的。一种方案是利用二极管的指数特性逼近所述反转函数。一个或多个二极管可以和适当的偏压一起使用以减少10dB量级的失真。第二种方案是使用一系列首尾相连的线性增益的直线段执行对所述反转函数的逐段逼近。这种逼近方式的缺点是由于所述相连点具有两维自由度，所以，这些线段的对准和控制需要非常复杂的电路。

多项式预失真是用来逼近放大器传递特性的反转函数的另一种方案。它基于可由下式表示的反转函数的多项式展开：

y=a+bx+cx²+dx³+ex⁴+fx⁵+gx⁶+hx⁷....

所述项a是一个偏移量，在实际的多项式预失真器中，它可以被设置为零。项bx表示预失真器的增益，它是线性的，并仅仅对主放大器的增益起作用。包含x偶数幂的这些项表示在所述主放大器中所产生的并可以通过频率滤波去除的谐波失真分量，因此，这些项可以被设置为零。剩下的包含x奇数幂的这些项表示由所述主放大器引起的频带内的失真(除上述能够被滤掉的谐波以外)。事实上，这些奇数幂项中的每一项都可以被认为表示在所述主放大器中产生相应的一阶互调失真。

根据本发明的第一个方面，提供了一种用于使线性放大器线性化的预失真器装置，该预失真器装置包括：用于接收需要被放大的输入信号的输入信号路径，和对来自所述输入信号路径的输入信号进行处理以产生一个失真信号的失真路径，在该路径中，，该失真信号与所述输入信号路径中的输入信号相互组合产生预失真输入信号，该信号被提供给所述放大器的输入端，所述装置还包括一个误差校正装置，在该装置中，所述放大器的输出信号与来自所述失真路径的失真信号进行比较以产生一个误差信号，用于控制在所述失真路径中产生所述失真信号。

理想的情况是，在对所述放大器输出信号和所述失真信号进行比较之前，所述误差校正装置从所述放大器输出信号中减去来自所述输入信号路径的输入信号。