[发明专利]具有数字预失真的功率放大器

说明书

本申请涉及一种放大器，特别是涉及一种利用化合物半导体晶体 管来放大经数字预失真的输入信号的功率放大器。

最近的无线电通信标准使用要求高线性度功率放大的复合调制方 案，诸如宽带码分多址(WCDMA)和正交频分复用(OFDM)。通常， 要求放大器在10⁹Hz级的微波频率下工作。

已经提出功率放大器使用数字预失真技术来获得必要的线性度。 但是，为了有效地运转，放大器的输出与输入信号之间的关系应独立 于输入信号的动态(dynamics)。其中输入信号的动态影响输出信号的 一种方式是记忆效应的作用。记忆效应是由晶体管内电子或空穴的俘 获或释放引起的，并依赖于前面的输入信号值改变晶体管的特性。

已经提出预失真算法包括无记忆项和记忆项两者以考虑记忆效 应。在指定频率下以全功率计算用于任何特定放大器的复系数。

在诸如WCDMA和OFDM的调幅信号中，功率级(power level)可 以以毫秒时间帧为单位快速改变。在这些情况下，因为假定为全功率 信号，所以降低了预失真算法的性能。放大器的线性度可能因此被降 低。线性度降低的一个后果是输出信号中出现互调产物的相对功率。

因此，本发明的一个目的是提供一种功率放大器，其中对于变化 的功率级的输入信号的输出信号的线性度得到改善。

本发明提供一种功率放大器，其具有漏极偏压和终端阻抗，该漏 极偏压和终端阻抗被选择为以使得对于指定的栅极偏压，DC输入信号 的漏极电流与脉冲输入信号的漏极电流是基本相同的。

根据本发明的一方面，提供了一种功率放大器，其包括：

化合物半导体晶体管；

偏置电路，其用于设置化合物半导体晶体管的漏极偏压；

数字预失真器，其用于在输入信号被化合物半导体晶体管放大之 前使该输入信号预失真，其中，数字预失真器的系数是对于基频下的 最大功率的已调制信号计算的；以及

终端阻抗，其连接到化合物半导体晶体管；

其中终端阻抗和漏极偏压经选择以使得漏极电流与漏源电压的标 绘图的结果得到的负载线与经过化合物半导体晶体管的特性曲线上的 点的轨迹近似相同，在所述点处，漏极电流对于相同栅极偏压下的DC 信号和脉冲信号是基本相同的。

根据本发明的另一方面，提供了一种用化合物半导体晶体管放大 信号的方法，该方法包括：

选择用于化合物半导体晶体管的漏极偏压和终端阻抗，以使得漏 极电流与漏源电压的标绘图上的结果得到的负载线与经过化合物半导 体晶体管的特性曲线上的点的轨迹近似相同，在所述点处，漏极电流 对于相同栅极偏压下的DC信号和脉冲信号是基本相同的；使信号数字 预失真，其中，数字预失真器的系数是对于基频下的最大功率的已调 制信号计算的；以及

向化合物半导体晶体管提供经数字预失真的信号。

当漏源电压被视为与经过特性曲线上的点的轨迹近似相同时，这 意味着在特定栅极偏压下，所述电压通常在轨迹的值的约10％以内，优 选地在约5％以内，更优选地在约1％以内。同样，当漏极电流被视为对 于DC信号和脉冲信号基本相同时，漏极电流不需要是完全相同的，相 反，它们通常可以相互之间在约10％以内，优选地在约5％以内，更优 选地在约1％以内。

本发明基于这样的事实，即对于指定的栅极偏压，存在这样的漏 极电压和输出阻抗，在所述漏极电压和输出阻抗下，漏极电流对于脉 冲信号与对于DC信号是相同的，并且对于施加脉冲信号时出现的静态 偏置点是不变的。如果放大器在这个点处工作，则导致记忆效应的俘 获效应不影响经数字预失真的放大器的动态行为(dynamic behaviour)， 结果得到改善的线性度。这个点的存在，以及其对于数字预失真放大 器的线性度的好处以前并不是公知的。

可以考虑输入信号的性质以导出对于终端阻抗的关系。在一个实 施例中，化合物半导体晶体管具有不变的轨迹(即经过化合物半导体 晶体管的特性曲线上的点的轨迹，在所述点处，漏极电流对于DC信号 和脉冲信号是基本相同的)，该轨迹近似为直线。在本实施例中，化 合物半导体晶体管在B类下工作，并且终端阻抗的值为，