[发明专利]用于预失真器的信号反馈回路和方法、以及功率放大设备

说明书

技术领域

本发明涉及非线性器件尤其是功率放大器的数字预失真线性化技术，特别涉及一种用于功率放大器预失真器的信号反馈回路和方法。

背景技术

功率放大器作为模拟通信系统中的核心部件，其低功耗设计或者说高效率设计一直是一个热点问题。数字基带预失真方法利用反馈回来的畸变信息，在发送数字端预先补偿放大器的非线性特性，比较容易实现自适应和高带宽的非线性补偿，成为预失真方法的首选之一。

根据反馈信息的类型，可将预失真器分为矢量法和标量法。

所谓矢量法是将通过放大器的畸变信号的幅度和相位信息完全保留，通过与未经过放大器的原始信号时延对齐做差，生成误差信号。将误差信号作为代价函数，采用自适应算法生成预失真器系数。这种方法对反馈回路的线性度要求高，反馈回路比较复杂。

标量法则是将经过放大器的信号处理，将带外功率或者带内外功率比作为代价函数，也可以采用自适应算法，或者在多个固定表中选择一个作为预失真器系数。这种方法不需要正交解调，反馈回路较矢量法简单，但收敛速度可能较慢。

本发明人通过调研已有标量法预失真器，发现目前标量法预失真器的反馈回路仍然存在模拟反馈回路复杂、模数转换速率高的问题。

例如，图1和2分别示出了目前已知的用于标量法预失真器的反馈回路结构。

如图1所示，功率放大设备100包括预失真器101、数模转换器(DA)102、上变频器103、功率放大器104、耦合器105、下变频器106、带通滤波器(BPF)107、功率计算器108、低通滤波器(LPF)109、模数转换 器(AD)110、以及系数更新控制器111，其中由下变频器106、BPF 107、功率计算器108、LPF 109、AD 110、以及系数更新控制器111构成预失真器101的反馈回路。

预失真器101可以用于对输入信号进行预失真，输出预失真信号。DA 102可以用于将预失真器101所输出的预失真信号转换为模拟信号(为基带信号)。上变频器103可以用于将从DA 102输出的基带信号上变频为射频信号。功率放大器104可以用于对上变频器103输出的射频信号进行功率放大并输出功率放大后的输出信号。耦合器105可以用于将功率放大器104的输出分支为两路信号，一路信号作为输出信号经由天线(未示出)发送出去，另一路信号作为反馈信号输入到反馈回路中。下变频器106可以用于将耦合器104输出的反馈信号下变频为基带信号。BPF 107可以用于对下变频器106进行下变频所得到的基带信号进行滤波，以抑制其中的主带信号。功率计算器108可以用于计算BPF 107进行滤波所得到的信号的功率，作为带外功率。LPF 109可以用于对功率计算器108算出的带外功率进行低通滤波，以得到平均带外功率。AD 110可以用于对从LPF109输出的平均带外功率进行模数转换。系数更新控制器111可以用于根据AD 110进行模数转换所得到的数字平均带外功率，更新预失真器101的系数。

在图1所示的反馈回路中，模拟电路器件多，另外对BPF 107的带内抑制性能要求严格(比如要求抑制带内60dB)，如图3(a)所示。这样就需要高阶的模拟滤波器，有着电路规模大的缺点。

此外，如图2所示，功率放大设备200包括预失真器101、数模转换器(DA)102、上变频器103、功率放大器104、耦合器105、下变频器106、模数转换器(AD)201、傅立叶变换单元(FFT)202、功率计算器203、以及系数更新控制器111，其中由下变频器106、AD 201、FFT 202、功率计算器203、以及系数更新控制器111构成预失真器101的反馈回路。除了AD 201、FFT 202、功率计算器203以外，其余的各个单元分别与图1所示的相应单元的功能相同，并用相同的附图标记表示，在此省略其详细描述。

在图2所示的反馈回路中，将带外功率计算移至数字域，其中AD 201可以用于对下变频器106进行下变频所得到的基带信号进行模数转换，FFT 202可以通过对AD 201进行模数转换所得到的数字信号进行傅立叶变换，从而得到信号频谱。功率计算器203可以用于根据从FFT 202输出 的信号频谱计算带外功率。该方案虽然模拟器件少，但是对AD的要求较高，如图3(b)所示。对AD的动态范围(如果考虑60dB的话，则至少需要有效比特数(ENOB)＝10比特的AD)和采样速率(如果考虑到5次谐波失真的话，则需要5倍的上采速率)都有很高要求，这样的AD往往造价昂贵，同时数字域的时钟速率高。

发明内容