[发明专利]基于模拟预失真的线性功率放大电路及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种功率放大电路，具体涉及一种基于模拟预失真的线性功率放大电路。本发明还涉及一种利用该电路的线性功率放大方法。

背景技术

随着第三代(3G)移动通讯技术，特别是TD-SCDMA(时分同步、码多分地址接入：Time Division Synchronous Code Division MultipleAccess)标准的产业化进程的迅猛推进，各种无线通信业务不断增加，对通信系统容量的要求也越来越大。为了追求更高的数据速率和频谱效率，第三代移动通讯普遍采用的线性调制方式、多载波技术等都会导致信号包络的剧烈变化，从而使得发射功率放大器产生峰值压缩和交调失真，这种峰值的压缩和频谱的再生将会导致本信道的EVM(矢量幅度误差ErrorVector Magnitude)和BER(比特误码率Bit Error Rate)恶化同时对相邻的信道产生较大的干扰。因此，为了确保产生较小的失真(即保证功率放大器是对输入信号进行线性地放大)，在这样的通讯系统中，一般对于发射功率放大器的线性度要求是非常高的。

另外，在基站、直放站系统中，发射功率放大器都占用了较大的成本和功耗份额。为了有效降低系统的设备成本和运营成本，功率放大器的效率也是一个非常重要的指标，较高效率的功率放大器意味着采用较小功率、较低成本的功率管以及较小的系统功耗。虽然采用A、AB类功率放大器进行一定的功率回退可能会达到要求，但它的效率太低。因此，在高功率放大器功率回退的基础上进行有效的线性化矫正处理，可以较好地解决信号的频谱再生和效率提升等问题。

TD-SCDMA的TDD工作模式以及N频点、智能天线等技术的引入，直接导致在该系统中发射功率放大器除了满足以上所提到的高线性度、低交调失真、较高效率以外，还要面临多载波信号线性功率放大、高速时分工作要求。而且，对于多天线系统而言，由于使用的功率放大器数量非常的多，因此还需要线性功率放大器具有小体积、低成本、低功耗等技术特点。传统方式的在WCDMA(宽带码多分地址连接：Wide-band Code DivisionMultiple Access)和CDMA2000系统中应用较为广泛的功率放大器线性化技术如数字预失真(Digital Pre-Distortion)、前馈(Feed Forward)、闭环模拟预失真(Looped APD)等方法，不但系统复杂、成本高昂，而且有些技术无法高速时分工作，虽然在对功率放大器线性的改善程度上有优势，但在成本、体积、功能等诸多方面都无法满足系统要求。因此，寻求一种简单、高效、低成本的功率放大器线性化技术解决上述问题对于TD-SCDMA基站、直放站系统是十分必要的。

现有的预失真技术主要是基于数字基带或中频信号，往往需要从功率放大器反馈回来失真信号做比较、运算，通过DSP运算后，在数字域做幅度、相位补偿处理，然后经过数模转换以及正交调制等方法将预失真信号变换至射频再送与功率放大器，抑或将需补偿的预失真分量通过改变幅度或相位调制器的控制量，将原始输入信号产生预失真分量后送功率放大器。例如中国发明专利公开说明书CN1700591A，公开日为2005年11月23日，公开了一种预失真器，及中国发明专利公开说明书CN1860678A，公开日为2006年11月8日，公开了一种用于无线发射机的预失真器。这些预失真器所得到的线性改善程度往往比较高，但电路复杂、器件众多、成本昂贵，非常不利于线性功率放大器的小型化及低成本设计。

在TD-SCDMA系统中大都采用了智能天线技术，对应于每根天线就需要有一个与之配对的发射功率放大器，因此在TD-SCDMA基站中功率放大器的数量是相当多的，例如对于一个三扇区24天线系统的TD-SCDMA基站而言，单个基站就需要24只发射功率放大器，这就要求每个功率放大器在输出较大功率、高线性的前提下，保持较小的体积和较低的成本。

在TD-SCDMA线性功率放大器设计时，如果不考虑使用任何线性矫正电路，则需选用较大功率裕量的末级高功率放大器进行功率回退工作，以使输出信号保持较小的失真，这带来的负面影响是较大的功率管成本较高并且较低的工作效率会导致系统的热耗增加，严重威胁系统的工作稳定性和可靠性，同时系统运营的经济性不高。因此，设计一种简单有效的功率放大器线性矫正电路，将对其有莫大的帮助。