[实用新型]一种模块化的前馈功率放大器

说明书

技术领域

本实用新型涉及移动通信无线基站中使用的射频功率放大器，具体涉及一种按前馈法设计的射频功率放大器，亦称前馈功率放大器。

背景技术

随着移动通信事业的迅猛发展，通信频带变得越来越拥挤。为了满足信道容量和频谱效率（频带利用率）的要求，一方面，信号的传送方式从传统的单信道单载波变成了多信道多载波，另一方面，信号的调制方式也变得更加复杂，人们纷纷采用QAM（正交幅度调制）、QPSK（正交相移键控）等线性调制技术来提高频谱利用率。所有的这些措施都对射频功率放大器提出了更高的要求。在现在通信系统中，射频功率放大器不仅要有高的线性度，还要尽可能的提高电源利用效率。所以高效线性功率放大器的设计就成了通信系统中的关键。

目前射频功率放大器的线性化技术可以分为四种：功率回退法、反馈法、预失真法和前馈法。功率回退法是最简单的提高功率放大器线性度的方法，但是其实质是牺牲直流功耗来提高线性度，这使得功率放大器的效率大为降低，有效功率仅为1%-5%。反馈法是利用放大器输出的非线性失真信号抵消放大器自身的一部分非线性，缺点是降低了放大器的增益，对消程度不高，且带来了整个功率放大器工作的稳定性问题。预失真法就是在功率放大器前增加一个非线性电路用以补偿功率放大器的非线性。预失真技术分为射频预失真和数字基带预失真两种基本类型。缺点是频谱再生分量改善较少、高阶频谱分量抵消较困难。

相比之下，前馈法能够得到最好的线性改善程度和最大的信号带宽，系统稳定性高，特别是自适应前馈放大器能够针对器件参数漂移、外界环境变化、器件老化自动进行调整，同时由于在误差对消环路中系统的噪声也能够像误差信号一样得到对消，因此这种系统具有令人满意的低噪声特性，对第三代移动通信系统中的多载波、宽带工作方式非常有利。

目前典型的前馈功率放大器如图1所示，主要由误差信号提取环LOOP1、误差信号对消环LOOP2和控制电路三部分组成。

1.误差信号提取环LOOP1

误差信号提取环LOOP1是通过对消基带信号来提取失真信号，参见图1的左边部分，它由一提取主路和一参考路构成，其中：

提取主路依次由第一定向耦合器CPL1、第一可变衰减器ATT1、第一可变移相器PS1、第一小信号功率放大器PPA1、主功率放大器MPA、第二定向耦合器CPL2、衰减器ATT和第四定向耦合器CPL4组成。第一定向耦合器CPL1的输入端接射频输入端口RFin，耦合端接第一可变衰减器ATT1的输入端，第一可变衰减器ATT1的输出端接第一可变移相器PS1的输入端，第一可变移相器PS1的输出端经第一小信号功率放大器PPA1和主功率放大器MPA接第二定向耦合器CPL2的输入端，第二定向耦合器CPL2的耦合端经衰减器ATT接第四定向耦合器CPL4的耦合端。工作中，第一可变衰减器ATT1和第一可变移相器PS1用来调整衰减量和相位，第一小信号功率放大器PPA1和主功率放大器MPA用来放大输入信号，第二定向耦合器CPL2用来把主功率放大器MPA的输出信号耦合出来，第四定向耦合器CPL4用来把经衰减器ATT衰减后的放大信号与参考路的参考信号进行合路。

参考路由第一延迟线DL1构成，第一延迟线DL1连接在第一定向耦合器CPL1的直通端和第四定向耦合器CPL4的直通端之间，用来调节参考信号的延时。

2.误差信号对消环LOOP2

误差信号对消环LOOP2是通过对消失真信号来改善输出信号的线性度，参见图1的中间部分，它由一对消主路和一误差路构成，其中：

对消主路依次由第二延迟线DL2、第三定向耦合器CPL3和第六定向耦合器CPL6组成。第二延迟线DL2的输入端与第二定向耦合器CPL2的直通端连接，第二延迟线DL2的输出端与第三定向耦合器CPL3的直通端连接，第三定向耦合器CPL3的输入端与第六定向耦合器CPL6的输入端连接，第六定向耦合器CPL6的直通端与射频输出端口RFout连接，第六定向耦合器CPL6的耦合端获得输出取样信号P2。工作中，第二延迟线DL2用来调节主功率放大器MPA的输出信号的延时，第三定向耦合器CPL3用来把调节延时后的输出信号与误差路提取的失真信号进行合路，第六定向耦合器CPL6用来提取最终的输出取样信号P2进行检测。