[发明专利]采用预失真和GAN（氮化镓）功率放大器装置用于具有提高的线性和功率输出的射频发射器的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及发射器，更具体涉及关于改进发射器输出功率的系统和方法的实施例。

背景技术

随着无线通信服务的使用日益增加和基本普遍，对无线通信网络的空载发射能力的要求也日益增加。虽然在过去，少量的T1线（1.544Mbps）通常足以链接无线基站和移动交换中心，但是如今需要增长至数百T1线，并且逐年增加。购买额外的T1线不仅是极大的重复花销，而且在许多情况中，根本不存在这样的容量。此外，时常还需要新的铜线或者光纤线缆。通常后一项选择对于发达国家是非常耗费时间和开销的，而且容易被偷窃。此外，必须要解决长的通行权问题。

高能力微波点对点链接是可选的可选项，其具有低的重复成本，而且实际上不会有通行权问题。一旦获得许可证，通常在一周内可完成安装。微波链接基本上由一对无线发射器和接收器构成，每端一个。该连接的一个最重要参数是发射器的输出功率，其直接影响链接的系统增益，从而影响了必须用于给定链接距离的天线的尺寸。在无线空载发射网络中，几乎普遍地优选较高的输出功率，并且仅受到线性输出功率的限制，其中当满足调节和功率消耗要求时，能够从发射器中获得线性输出功率。

微波无线电连接设计的另一个重要方面是功率放大器的效率。通常，收发器的总DC预算的几乎40%至60%被功率放大器（PA）独自占用。效率限制是在特定的IMD3水平或者以下必须获得来自PA的输出功率的要求导致。这是要求满足调节需求（例如由US中的FCC和欧洲的ETSI所规定的那些）以及在给定接收的信号水平时，在接收器侧上获得特定的BER。

微波无线电的功率放大器通常为了实现线性要求，使用一个或更多GaAs FET的级，其在8V至12V的漏极电压和A类模式下操作。GaA的输出功率能力位于1W/mm附近的范围内。为了高的输出功率无线电，这需要使用较大装置或者并联的多种装置。两种解决方案均有明显缺点。前者明显造成难于在任何合理的带宽量内匹配功率放大器，以及迫使多种功率放大器模块的设计覆盖特定频带。后者涉及使用多种耦合器、功率组合器、以及分配器，因此增加了组件数量，同时还增加了损耗（即，降低了功率组合效率）。不利地影响了PA模块的成本和其可靠性。

发明内容

各种实施例提供了增加发射器的线性输出功率的系统和方法。用于发射输入信号的示例性无线通信系统包含预失真器模块、GaN功率放大器、耦合器、以及天线。预失真器模块经配置通过比较输入信号和反馈信号检测存在的失真，并产生校正的信号。预失真器可适应性地调节其操作以最小化由于GaN功率放大器非线性特征导致的存在的失真。结果是GaN功率放大器可将提高线性的功率信号发送至天线。耦合器经配置从GaN功率放大器采样放大信号以产生反馈信号。天线经配置发射放大信号。

在一些实施例中，GaN功率放大器可将放大器失真增加至放大信号。至少一些来自预失真器模块的被增加失真可消除至少一些放大器失真。输入信号可以处于中频。

在各种实施例中，本系统还包含向上变频器，其经配置在预失真器模块比较输入信号和反馈信号之前，将输入信号向上变频至中频。本系统还包含向下变频器，其经配置在预失真器模块比较输入信号和反馈信号之前，将反馈信号向下变频至中频。本系统可包含向上变频器，其经配置在GaN功率放大器放大失真的输出信号的功率之前，将失真的输出信号向上变频至高频。高频率将是由天线发射的最终频率。

本系统可包含这样的波导，其经配置自GaN功率放大器中接收放大信号，并且将放大信号提供至天线。在一个例子中，无线通信系统是微波无线通信系统。

在一些实施例中，本系统可还包含自动增益调节器（AGC），其经配置在预失真器模块接收反馈信号之前，调节反馈信号的增益。

示例性方法可包含接收输入信号和反馈信号，比较输入信号和反馈信号以检测反馈信号内的存在的失真，通过预失真器模块产生具有增加的失真的失真输出信号，其中增加的失真基于检测的存在的失真，通过GaN功率放大器放大失真输出信号以产生放大的信号，基于放大的信号产生反馈信号，以及通过天线发射被放大的信号。

另一个示例性系统可包含通过比较输入信号和反馈信号以检测反馈信号的存在的失真的装置，基于检测的存在的失真产生带有增加的失真的失真输出信号的装置，经配置放大失真输出信号以产生放大信号的GaN功率放大器，其中GaN功率放大器将放大器失真增加至失真输出信号，放大器失真至少部分地被增加的失真消除，基于放大信号产生反馈信号的装置，以及经配置发射放大信号的天线。