[发明专利]线性放大器控制

说明书

本发明涉及大功率线性放大器，特别涉及使用扩频技术的新的控制系统，以便减少由大功率放大器引入的失真。

在本领域中已公知，所有的放大器都使输入的信号失真。随着功率的增加，失真也更大。当放大器信号压缩和群时延失真引入到单个信息传送信道中时，或者当放大器受到多个输入信号的作用时，产生了互调(IM)产物。这些互调产物必须很低，因为它们干扰该系统其它用户。因此已研究出减少这些类型失真的方法。

有两类放大器引入的失真。第一类失真称为线性失真，它与该放大器的频率相关的增益和相位响应有关。相位响应不是绝对相位值，而且存在与线性相位不同的部分，即该放大器中的时延。第二类失真称为非线性失真，它是由该放大器中输入功率的非线性增益产生的。在宽带应用中失真的线性部分起着重要的作用。

由单个载波功率放大器引起的失真可使用反馈技术如笛卡尔反馈进行处理。使用反馈的主要缺点是带宽窄，因为稳定性的限制，带宽内失真可被减少。

由于宽带放大器改进了系统灵活性，它优于普通的多个单载波功率放大器的输出使用无源滤波器组合技术，它作为载波功率放大器更有吸引力。在宽带系统中，有两上主要方法处理失真：预失真；和前馈。预失真意味着由主放大器引入的失真的非线性和/或线性失真部分在该放大器的输入反向地模仿，因而在理想情况，使总和等于频率无关的常数。为了减少线性失真，需简单的滤波器；为了减少非线性失真，需要使用“曲线弯曲器”(Curve bender)，但是，这两种方法都必须适于克服老化、温度变化和取样偏差。

前馈技术基本上包括两上独立的步骤。第一步是提取由主放大器对被放大的信号引入的失真。这称为提取误差信号。第二步是注入反相的和在前馈放大器输出端时间一致的这个误差信号，因而消除失真。

前馈技术和预失真方法之间的主要差别是：在前馈技术中提取失真而不是模仿失真产生的元素，使得前馈技术更加与取样无关。在前馈放大器系统的输出端可重复这两步骤以使进一步抑制失真分量。前馈技术的性能取决于正确地以反相和等幅度加上旋转的信号矢量的能力。边个过程确定失真分量可被提取或抑制的程度。控制这些变量即增益和相位的能力在前馈放大器系统中是关系重大的。

在过去已引入了用于控制失真的提取和/或反相的提取的失真注入的几种方法。如何控制前馈放大器系统有两种主要方法。第一种方法使用由主放大器产生的实际失真控制增益和相位控制的设定。这是可能的，因为它相当于前馈过程中的第一步。在这种情况下，误差信号的含量在该输出端减至最小。第二种方法使用已知的失真模拟信号，该信号被注入到放大器路径中并在输出端被减至最小，因而也减少了由主放大器引入的失真。术语失真应理解是在输入端不出现而在设备的输出端出现的任何信号。

美国专利4389618号是用于控制前馈放大器系统的第一种方法的一个例子，其中该系统将提取的失真与在输出端出现的失真相关。该相关得到了提取的失真即误差信号的增益和相位的设定，它是与输出的差组合。该专利也表示了附加的第三回路以减少输出的信号分量。由于在主放大器中的线性失真，这就减少了输出端的信号分量和提取的误差信号中的剩余信号分量之间的相关比分(1orrelationscore)。失真分量之间的相关比分必须高于信号分量之间的比分，以便得到差组合的误差信号的增益和相位的最佳设定。

英国专利2167256A号公开了一个类似的系统，该系统包括一个非自动的第三回路。由于该第三回路产生的信号分量相关比分的减少对于宽带前馈放大器系统来说是不够的，因为主放大器引入了线性失真。为了克服这个问题，英国专利申请2244881号使用多个输入控制，这在较高的程度上消除了由主放大器发生的失真的线性部分。

利用每个输入信道有一个输入回路的多输入系统，在理论上所有的线性失真都可被消去。提取的误差信号这时只包含非线性失真，它可与输出信号相关以得到差组合的误差信号的幅度和相位控制的无干扰设定。