技术领域
[0001] 本
申请涉及功率
放大器技术领域，特别是涉及一种自适应线性化的功率放大系统。
背景技术
[0002] 随着移动通信事业的迅猛发展，在现代通信系统中，对
功率放大器的线性度要求越来越高。目前，射频功率线性化技术大范围应用于通信、医疗、交通等各个行业中，而在一些场合中对射频功率放大器的线性度则有严格的要求，为了提高系统射频功率放大器的线性度，通常会采用线性化技术。
[0003] 目前常用的线性化技术主要有以下四种实现方式：一是使用功率回退技术来实现；二是使用前馈FF(Feed Forward)技术来实现；三是使用模拟预失真(Pre-distortion)技术实现；四是使用
数字预失真DPD(Digital Pre-Distortion)技术实现。然而，现有的各线性化技术存在如下缺点：
[0004] 功率回退：使功率放大器工作在线性区，这种方法大大降低了功率放大器的效率，不能满足多载波的要求，并增加了成本；前馈技术：前馈功放的抵消要求是很高的，需获得幅度、
相位和时延的匹配，如果出现功率变化、
温度变化及器件老化等均会造成抵消失灵，生产工艺较为复杂；模拟预失真：缺点在于
频谱分量改善较少，高阶频谱分量抵消困难，生产工艺相对复杂数字预失真：要求了解PA失真特性，而该特性的变化方式非常复杂，其技术难度导致可生产性差。
[0005] 虽然近两年前馈、模拟预失真和数字预失真等线性化技术有所发展和应用，凸显了高线性或高效率的优势，但这些技术的复杂性和高成本等
缺陷阻碍着它们的推广和应用。实用新型内容
[0006] 基于此，有必要针对上述功率线性化技术复杂度高的问题，提供一种能够自适应线性化的功率放大系统。
[0007] 一种自适应线性化的功率放大系统，包括：控
制模块、输入
信号通道切换
开关、数字预失真处理模块、模拟预失真处理模块、射频功率放大模块、射频切换开关以及反馈链路，
[0008]
控制模块分别通过信号控制线与
输入信号通道切换开关以及射频切换开关相连；
[0009] 输入信号通道切换开关接入
射频信号，输入信号通道切换开关根据控制模块的
控制信号选择将射频信号送入数字预失真处理模块的输入端或模拟预失真处理模块的输入端；
[0010] 模拟预失真处理模块的输出端和数字预失真处理模块的输出端分别连接至射频功率放大模块的输入端；
[0011] 射频功率放大模块的耦合输出端与射频切换开关相连，射频切换开关通过反馈链路分别与数字预失真处理模块和模拟预失真处理模块相连；射频切换开关根据控制模块的控制信号选择导通相应反馈链路并送入耦合信号。
[0012] 在其中一个
实施例中，模拟预失真处理模块包括第一
耦合器、模拟预失真芯片、延时线以及第二耦合器；
[0013] 第一耦合器分别与输入信号通道切换开关、模拟预失真芯片和延时线相连，第二耦合器分别与延时线和射频功率放大模块相连；
[0014] 射频功率放大模块的耦合输出端与模拟预失真芯片的反馈输入端相连；
[0015] 模拟预失真芯片的输出端与射频切换开关相连，射频切换开关根据控制模块的控制信号导通或断开与第二耦合器之间的反馈链路。
[0016] 在其中一个实施例中，控制模块与模拟预失真芯片相连，用于根据输入信号控制模拟预失真芯片的通断。
[0017] 在其中一个实施例中，延时线延长的时间与模拟预失真芯片延迟的时间相一致。
[0018] 在其中一个实施例中，数字预失真处理模块包括：数字预失真芯片、数字预失真
控制器、第一
本振、第二本振、第一下变频单元、第二下变频单元、第一
模数转换单元、第二模数转换单元、
数模转换单元以及上变频单元，
[0019] 第一本振、第一下变频单元、第一模数转换单元、数字预失真芯片、数模转换单元以及上变频单元依次相连；第一下变频单元还与所述输入信号通道切换开关相连；
[0020] 数字预失真控制器分别与第一模数转换单元、第二模数转换单元以及数字预失真芯片相连；
[0021] 第二本振分别与上变频单元和第二下变频单元相连；
[0022] 第二下变频单元还分别与第二模数转换单元以及射频功率放大模块的耦合输出端相连。
[0023] 在其中一个实施例中，控制模块与数字预失真芯片相连，用于根据输入信号控制数字预失真芯片的通断。
[0024] 在其中一个实施例中，还包括链路开关，链路开关根据控制模块的控制信号导通或断开上变频单元与第一耦合器之间的链路。
[0025] 在其中一个实施例中，控制模块与射频功率放大模块相连，用于根据输入信号控制射频功率放大模块的线性化模式。
[0026] 在其中一个实施例中，线性化模式包括：数字
预失真线性化模式和模拟预失真线性化模式中的任一种或其结合。
[0027] 在其中一个实施例中，控制模块采用
单片机、MCU芯片或FPGA芯片。
[0028] 上述自适应线性化的功率放大系统，通过结合数字预失真处理模块和模拟预失真处理模块，并通过控制模块以及切换开关控制系统单独选用数字预失真线性化模式或模拟预失真线性化模式，又或者控制两者同时使用，从而提高系统的对消能
力，并且能通过
硬件的不同搭配和使用场合选用不同的线性化模式，其使用灵活，实现简单，性能稳定，适用范围广。
附图说明
[0029] 图1为一个实施例中自适应线性化的功率放大系统的结构示意图；
[0030] 图2为一个实施例中自适应线性化的功率放大系统的原理
框图。
具体实施方式
[0031] 为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0032] 本申请提供了一种自适应线性化的功率放大系统，如图1所示，本实施例中的自适应线性化的功率放大系统包括控制模块、输入信号通道切换开关、数字预失真处理模块、模拟预失真处理模块、射频功率放大模块、射频切换开关以及反馈链路，控制模块分别通过信号控制线与输入信号通道切换开关以及射频切换开关相连；输入信号通道切换开关则接入射频信号，输入信号通道切换开关根据控制模块的控制信号选择将射频信号送入数字预失真处理模块的输入端或模拟预失真处理模块的输入端；模拟预失真处理模块的输出端和数字预失真处理模块的输出端分别连接至射频功率放大模块的输入端；射频功率放大模块的耦合输出端与射频切换开关相连，射频切换开关通过反馈链路分别与数字预失真处理模块和模拟预失真处理模块相连；射频切换开关根据控制模块的控制信号选择导通相应反馈链路并送入耦合信号。
[0033] 本实施例提供的自适应线性化的功率放大系统根据输入信号的不同而工作在不同的线性化模式，具体的，当控制模块控制输入信号通道切换开关将接入的射频信号送入数字预失真处理模块时，模拟预失真处理模块不工作，此时，自适应线性化的功率放大系统工作在数字预失真线性化模式，射频切换开关则根据控制信号选择导通与数字预失真处理模块的反馈链路并送入耦合信号，从而形成一个反馈环路，并实时自适应地进行功率放大系统的数字预失真线性化对消。
[0034] 当控制模块控制输入信号通道切换开关将接入的射频信号送入模拟预失真处理模块时，数字预失真处理模块不工作，此时，自适应线性化的功率放大系统工作在模拟预失真线性化模式，射频切换开关则根据控制信号选择导通与模拟预失真处理模块的反馈链路并送入耦合信号，从而形成一个反馈环路，并实时自适应地进行功率放大系统的模拟预失真线性化对消。
[0035] 当自适应线性化的功率放大系统工作在同时使用数字预失真线性化模式和模拟预失真线性化模式时，则通过控制模块控制输入信号通道切换开关先将接入的射频信号送入模拟预失真处理模块，此时，数字预失真处理模块不工作，射频切换开关则根据控制信号选择导通与模拟预失真处理模块的反馈链路并送入耦合信号，从而形成模拟预失真反馈环路，并进行模拟预失真线性化对消，同时保存此时的模拟预失真参数。然后，控制模块控制输入信号通道切换开关将接入的射频信号送入数字预失真处理模块，此时，模拟预失真处理模块不工作，射频切换开关则根据控制信号选择导通与数字预失真处理模块的反馈链路并送入耦合信号，从而形成数字预失真反馈环路，并进行数字预失真线性化对消，并将保存的模拟预失真参数
叠加数字预失真参数一并进入射频功率放大模块。
[0036] 上述自适应线性化的功率放大系统，通过结合数字预失真处理模块和模拟预失真处理模块，并通过控制模块以及切换开关控制系统单独选用数字预失真线性化模式或模拟预失真线性化模式，又或者控制两者同时使用，从而提高系统的对消能力，并且能通过硬件的不同搭配和使用场合选用不同的线性化模式，其使用灵活，实现简单，性能稳定，适用范围广。
[0037] 图2为一个实施例中自适应线性化的功率放大系统的原理框图，如图2所示，模拟预失真处理模块包括第一耦合器、模拟预失真芯片、延时线以及第二耦合器，其中，第一耦合器分别与输入信号通道切换开关、模拟预失真芯片和延时线相连，第二耦合器分别与延时线和射频功率放大模块相连；射频功率放大模块的耦合输出端与模拟预失真芯片的反馈输入端相连；模拟预失真芯片的输出端与射频切换开关相连，射频切换开关根据控制模块的控制信号导通或断开与第二耦合器之间的反馈链路。其中，延时线延长的时间与模拟预失真芯片延迟的时间相一致。
[0038] 数字预失真处理模块包括：数字预失真芯片、数字预失真控制器、第一本振、第二本振、第一下变频单元、第二下变频单元、第一模数转换单元、第二模数转换单元、数模转换单元以及上变频单元，其中，第一本振、第一下变频单元、第一模数转换单元、数字预失真芯片、数模转换单元以及上变频单元依次相连；第一下变频单元还与输入信号通道切换开相连；数字预失真控制器分别与第一模数转换单元、第二模数转换单元以及数字预失真芯片相连；第二本振分别与上变频单元和第二下变频单元相连；第二下变频单元还分别与第二模数转换单元以及射频功率放大模块的耦合输出端相连。
[0039] 如图2所示，该系统还包括链路开关，其中，链路开关根据控制模块的控制信号导通或断开上变频单元与第一耦合器之间的链路。
[0040] 其中，控制模块分别与数字预失真芯片和模拟预失真芯片相连，用于根据输入信号控制数字预失真芯片和模拟预失真芯片的通断。控制模块还与射频功率放大模块相连，用于根据输入信号控制射频功率放大模块的线性化模式。
[0041] 基于如上所述的自适应线性化的功率放大系统，其中，控制模块可以采用单片机、MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)芯片或FPGA(Field－Programmable Gate Array，即现场可编程
门阵列)芯片实现。
[0042] 具体工作时，系统的控制模块可以根据用户的需要设定三种不同的工作模式，即数字预失真线性化模式、模拟预失真线性化模式以及同时使用数字预失真线性化和模拟预失真线性化模式。并可适用于各种频段的射频功率放大器的线性度改善，其使用灵活，适用范围广。
[0043] 当系统工作在数字预失真线性化模式时，输入信号通道切换开关1的射频信号选择全部进入第一下变频单元，链路开关20连接上变频单元和第一耦合器。射频切换开关21将模拟预失真芯片的输出端切换至与负载相连。其具体工作过程如下：
[0044] 控制模块控制模拟预失真处理模块不工作，只启动数字预失真处理模块。输入射频信号通过开关1进入第一下变频单元。第一下变频单元将第一本振和输入的射频信号进行混频后得到一个低频的信号。然后该低频信号经过第一模数转换单元由低频信号转换为
数字信号后进入数字预失真芯片的输入端和数字预失真控制器。数字预失真芯片的
输出信号经过数模转换单元后由数字信号转换为低频信号。该低频信号再经过上变频单元由低频信号转换为射频信号。该射频信号的
频率与输入的射频信号一样，包含了输入的射频信号信息和经过数字预失真后的射频矫正信号信息。开关20连接上变频单元和第一耦合器，因此，射频信号进入第一耦合器后经过延时线和第二耦合器。由于此时是只使用数字预失真线性化技术，通过控制模块控制模拟预失真芯片不工作。开关21连接到负载端，不与第二耦合器连接。从而避免模拟预失真信号进入射频功率放模块。因此，进入射频功率放大模块的射频信号只包含了数字预失真的信息。信号经过射频功率放大模块后进行输出，在输出端通过第三耦合器耦合一部分输出的反馈信号并通过第四耦合器后进入第二下变频单元后变为低频信号。低频信号经过第二模数转换单元后将低频信号转换为数字信号。此时，输出的反馈信号变为了数字信号，然后进入数字预失真控制器。数字预失真芯片和数字预失真控制器在芯片内部比较输入端的信号和反射端的信号有何差别，然后根据这个差别生成一个矫正的数字信号叠加在输入端的数字信号上输出一个含有数字预失真信号的数字信号,即已经矫正后的数字信号。该数字信号在数字预失真芯片的输出端进行输出，经过数模转换单元后由数字信号转换为低频信号。该低频信号再经过上变频单元由低频信号转换为射频信号后重复之前的动作。形成一个反馈环路，从而可以实时自适应地进行功率放大器的数字预失真线性化对消，以提升射频功率放大器的线性度指标。
[0045] 当系统工作在模拟预失真线性化模式时，输入信号通道切换开关1的射频信号选择全部进入链路开关20，链路开关20的输出端连接到第一耦合器。射频切换开关21将模拟预失真芯片的输出端切换至与第二耦合器相连。其具体工作过程如下：
[0046] 控制模块控制数字预失真处理模块不工作，只启动模拟预失真处理模块。输入射频信号通过开关1进入开关20。开关20连接至第一耦合器。这样，输入信号经过第一耦合器后耦合一部份射频信号进入模拟预失真芯片，输入信号经过第一耦合器后进入延时线，开关21连接第二耦合器和模拟预失真芯片的输出端。由于延时线延长的时间与模拟预失真芯片延迟的时间相一致，因此，经过延时线后的输入信号与模拟预失真输出端的模拟预失真信号在第二耦合器中合路输出进入射频功率放大模块。射频功率放大模块的输出功率经过第三耦合器和第四耦合器耦合一部分输出的射频信号至模拟预失真芯片的反馈端。模拟预失真芯片在芯片内部会对输入的射频信号和反馈的射频信号进行比较以及模拟预失真处理，从而根据
算法自适应调整输出一个模拟预失真信号，并在第二耦合器中与输入信号一起合成一个含模拟预失真的信号进入射频功率放大模块。形成一个反馈环路，从而可以实时自适应地进行功率放大器的模拟预失真线性化对消，以达到改善射频功率放大器线性度的目的。
[0047] 当系统工作在同时使用数字预失真线性化和模拟预失真线性化模式时，输入信号通道切换开关1的射频信号根据模式控制进入第一下变频单元和链路开关20，链路开关20连接上变频单元和第一耦合器。射频切换开关21根据控制模块将模拟预失真芯片的输出端切换至与负载或与第二耦合器相连。其具体工作过程如下：
[0048] 若控制模块控制模拟预失真处理模块先启动，则控制输入信号通道切换开关1的射频信号进入链路开关20，并通过射频切换开关21将模拟预失真芯片的输出端切换至与第二耦合器相连。此时，射频信号经过开关20后进入第一耦合器，然后经过延时线后在第二耦合器中与模拟预失真芯片的输出模拟预失真信号合路后进入射频功率放大器。输出的信号经过第三耦合器和第四耦合器耦合一部分信号作为反馈信号进入模拟预失真芯片的反馈端。形成一个模拟预失真反馈环路，进行模拟预失真线性化对消。并保存此时的模拟预失真参数。然后再启动数字预失真处理模块，并控制输入信号通道切换开关1的射频信号进入第一下变频单元，通过射频切换开关21将模拟预失真芯片的输出端切换至与负载相连。此时，射频信号经过开关1后进入第一下变频单元和第一模数转换单元进入数字预失真芯片。然后再经过数模转换单元和上变频单元转换为
模拟信号。经过开关20和第一耦合器、延时线和第二耦合器后进入射频功率放大模块，输出的信号经过第三耦合器和第四耦合器后经过第二下变频单元和第二模数转换单元变为反馈的数字信号进入数字预失真控制器。数字预失真控制器与数字预失真芯片相互配合产生含有数字预失真信号的数字信号进入数模转换单元，从而形成数字预失真的反馈链路，以进行数字预失真线性化对消，并将保存的模拟预失真参数叠加数字预失真参数一并进入射频功率放大模块。因此，整个系统中既有模拟预失真反馈链路也有数字预失真反馈链路。即系统既使用了模拟预失真线性化技术又使用了数字预失真线性化技术，从而结合了两种线性化技术的优点，使得功率放大器的线性化效果更好、线性度改善更高。
[0049] 以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本
说明书记载的范围。
[0050] 以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型
专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干
变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附
权利要求为准。
