專利名稱：一種模塊化的前饋功率放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信無線基站中使用的射頻功率放大器，具體涉及一種按前饋法設(shè)計(jì)的射頻功率放大器，亦稱前饋功率放大器。
背景技術(shù)：
隨著移動(dòng)通信事業(yè)的迅猛發(fā)展，通信頻帶變得越來越擁擠。為了滿足信道容量和頻譜效率(頻帶利用率)的要求，一方面，信號的傳送方式從傳統(tǒng)的單信道單載波變成了多信道多載波，另一方面，信號的調(diào)制方式也變得更加復(fù)雜，人們紛紛采用QAM (正交幅度調(diào)制)、QPSK (正交相移鍵控)等線性調(diào)制技術(shù)來提高頻譜利用率。所有的這些措施都對射頻功率放大器提出了更高的要求。在現(xiàn)在通信系統(tǒng)中，射頻功率放大器不僅要有高的線性度，還要盡可能的提高電源利用效率。所以高效線性功率放大器的設(shè)計(jì)就成了通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵。 目前射頻功率放大器的線性化技術(shù)可以分為四種功率回退法、反饋法、預(yù)失真法和前饋法。功率回退法是最簡單的提高功率放大器線性度的方法，但是其實(shí)質(zhì)是犧牲直流功耗來提高線性度，這使得功率放大器的效率大為降低，有效功率僅為1%_5%。反饋法是利用放大器輸出的非線性失真信號抵消放大器自身的一部分非線性，缺點(diǎn)是降低了放大器的增益，對消程度不高，且?guī)砹苏麄€(gè)功率放大器工作的穩(wěn)定性問題。預(yù)失真法就是在功率放大器前增加一個(gè)非線性電路用以補(bǔ)償功率放大器的非線性。預(yù)失真技術(shù)分為射頻預(yù)失真和數(shù)字基帶預(yù)失真兩種基本類型。缺點(diǎn)是頻譜再生分量改善較少、高階頻譜分量抵消較困難。相比之下，前饋法能夠得到最好的線性改善程度和最大的信號帶寬，系統(tǒng)穩(wěn)定性高，特別是自適應(yīng)前饋放大器能夠針對器件參數(shù)漂移、外界環(huán)境變化、器件老化自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)由于在誤差對消環(huán)路中系統(tǒng)的噪聲也能夠像誤差信號一樣得到對消，因此這種系統(tǒng)具有令人滿意的低噪聲特性，對第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中的多載波、寬帶工作方式非常有利。目前典型的前饋功率放大器如圖I所示，主要由誤差信號提取環(huán)L00P1、誤差信號對消環(huán)L00P2和控制電路三部分組成。I.誤差信號提取環(huán)L00P1
誤差信號提取環(huán)L00P1是通過對消基帶信號來提取失真信號，參見圖I的左邊部分，它由一提取主路和一參考路構(gòu)成，其中
提取主路依次由第一定向耦合器CPL1、第一可變衰減器ATT1、第一可變移相器PS1、第一小信號功率放大器PPAl、主功率放大器MPA、第二定向耦合器CPL2、衰減器ATT和第四定向耦合器CPL4組成。第一定向耦合器CPLl的輸入端接射頻輸入端口 RFin，耦合端接第一可變衰減器ATTl的輸入端，第一可變衰減器ATTl的輸出端接第一可變移相器PSl的輸入端，第一可變移相器PSl的輸出端經(jīng)第一小信號功率放大器PPAl和主功率放大器MPA接第二定向耦合器CPL2的輸入端，第二定向耦合器CPL2的耦合端經(jīng)衰減器ATT接第四定向耦合器CPL4的耦合端。工作中，第一可變衰減器ATTl和第一可變移相器PSl用來調(diào)整衰減量和相位，第一小信號功率放大器PPAl和主功率放大器MPA用來放大輸入信號，第二定向耦合器CPL2用來把主功率放大器MPA的輸出信號耦合出來，第四定向耦合器CPL4用來把經(jīng)衰減器ATT衰減后的放大信號與參考路的參考信號進(jìn)行合路。參考路由第一延遲線DLl構(gòu)成，第一延遲線DLl連接在第一定向耦合器CPLl的直通端和第四定向耦合器CPL4的直通端之間，用來調(diào)節(jié)參考信號的延時(shí)。2.誤差信號對消環(huán)L00P2
誤差信號對消環(huán)L00P2是通過對消失真信號來改善輸出信號的線性度，參見圖I的中間部分，它由一對消主路和一誤差路構(gòu)成，其中
對消主路依次由第二延遲線DL2、第三定向耦合器CPL3和第六定向耦合器CPL6組成。第二延遲線DL2的輸入端與第二定向耦合器CPL2的直通端連接，第二延遲線DL2的輸出端 與第三定向I禹合器CPL3的直通端連接,第三定向I禹合器CPL3的輸入端與第六定向I禹合器CPL6的輸入端連接，第六定向耦合器CPL6的直通端與射頻輸出端口 RFout連接，第六定向耦合器CPL6的耦合端獲得輸出取樣信號P2。工作中，第二延遲線DL2用來調(diào)節(jié)主功率放大器MPA的輸出信號的延時(shí)，第三定向耦合器CPL3用來把調(diào)節(jié)延時(shí)后的輸出信號與誤差路提取的失真信號進(jìn)行合路，第六定向耦合器CPL6用來提取最終的輸出取樣信號P2進(jìn)行檢測。誤差路依次由第五定向耦合器CPL5、第二可變衰減器ATT2、第二可變移相器PS2、第二小信號功率放大器PPA2和誤差功率放大器EPA組成。第五定向耦合器CPL5的輸入端與第四定向I禹合器CPL4的輸入端連接,第五定向I禹合器CPL5的I禹合端獲得失真取樣信號P1，第五定向耦合器CPL5的直通端與第二可變衰減器ATT2的輸入端連接，第二可變衰減器ATT2的輸出端與第二可變移相器PS2的輸入端連接，第二可變移相器PS2的輸出端經(jīng)第二小信號功率放大器PPA2和誤差功率放大器EPA接第三定向耦合器CPL3耦合端。工作中，第五定向耦合器CPL5用來提取失真取樣信號Pl進(jìn)行檢測，第二可變衰減器ATT2和第二可變移相器PS2用來調(diào)整衰減量和相位，第二小信號功率放大器PPA2和誤差功率放大器EPA用來放大失真信號，放大后的失真信號與第三定向耦合器CPL3耦合端連接。3.控制電路
參見圖I的右邊部分，控制電路由微處理器MCU、A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器組成。第五定向I禹合器CPL5提取的失真取樣信號Pl和第六定向I禹合器CPL6提取的輸出取樣信號P2經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器與微處理器MCU的輸入端口連接，微處理器MCU的輸出端口產(chǎn)生四個(gè)控制信號，這四個(gè)控制信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)樗膫€(gè)控制電壓，即第一控制電壓Vl、第二控制電壓V2、第三控制電壓V3和第四控制電壓V4。第一控制電壓Vl與第一可變衰減器ATTl的控制端連接，第二控制電壓V2與第一可變移相器PSl的控制端連接，第三控制電壓V3與第二可變衰減器ATT2的控制端連接，第四控制電壓V4與第二可變移相器PS2的控制端連接。工作中，失真取樣信號Pl和輸出取樣信號P2通過A/D轉(zhuǎn)換器輸入到微處理器MCU進(jìn)行檢測分析，微處理器MCU通過對檢測結(jié)果的分析后輸出四個(gè)控制信號，這四個(gè)控制信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變后分別控制第一可變衰減器ATT1、第一可變移相器PS1、第二可變衰減器ATT2和第二可變移相器PS2，最終通過這樣的反饋控制來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整參數(shù)，使主幅相調(diào)節(jié)和誤差幅相調(diào)節(jié)這兩路信號具有適當(dāng)?shù)姆群拖辔魂P(guān)系，從而完成誤差信號提取環(huán)L00P1和誤差信號對消環(huán)L00P2的閉環(huán)。從上述電路分析中可以看出，現(xiàn)有前饋功率放大器系統(tǒng)復(fù)雜，給技術(shù)人員的設(shè)計(jì)和改進(jìn)帶來困難。以往為了簡化設(shè)計(jì)，通常將誤差功率放大器EPA與主功率放大器MPA采用類似結(jié)構(gòu)，也就是說，誤差功率放大器EPA也采用了大功率的功率放大器(因誤差功率放大器EPA的功率小于主功率放大器MPA的功率)，這樣就大大降低了功率效率,并增加了成本。另外，現(xiàn)有的前饋放大器通常把整個(gè)系統(tǒng)集成在一塊電路板上，這樣的設(shè)計(jì)既增加了設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，又不利于各個(gè)電路之間的隔離。為此，如何改進(jìn)和提高現(xiàn)有前饋功率放大器的結(jié)構(gòu)，從而降低設(shè)計(jì)和制造的復(fù)雜度是本發(fā)明需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種模塊化的前饋功率放大器，目的是要從模塊化設(shè)計(jì)的角度來改進(jìn)前饋功率放大器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而降低設(shè)計(jì)和制造的復(fù)雜度，提高模塊的通用性和利用率。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種模塊化的前饋功率放大器，其創(chuàng)新在于主要由第一無源模塊、主幅相調(diào)節(jié)模塊、主功率放大器模塊、第二無源模塊、誤差幅相調(diào)節(jié)模塊、誤差功率放大器模塊和自適應(yīng)控制模塊組成；
所述第一無源模塊作為第一個(gè)獨(dú)立的硬件組件，并且由第一定向耦合器、第一延遲線、第四定向耦合器和第五定向耦合器組成；在第一無源模塊內(nèi)部，第一定向耦合器的直通端與第一延遲線的輸入端連接，第一延遲線的輸出端與第四定向耦合器的直通端連接，第四定向耦合器的輸入端與第五定向耦合器的輸入端連接；在第一無源模塊的內(nèi)部與外部之間，第一定向耦合器的輸入端作為所述前饋功率放大器的射頻輸入端口，第五定向耦合器的耦合端輸出失真取樣信號；
所述主幅相調(diào)節(jié)模塊作為第二個(gè)獨(dú)立的硬件組件，并且由第一可變衰減器、第一可變移相器和第一小信號功率放大器組成；在主幅相調(diào)節(jié)模塊內(nèi)部，第一可變衰減器的輸出端與第一可變移相器的輸入端連接，第一可變移相器的輸出端與第一小信號功率放大器的輸入端連接；在主幅相調(diào)節(jié)模塊內(nèi)部與外部之間，第一可變衰減器的輸入端與第一無源模塊中的第一定向耦合器的耦合端連接；
所述主功率放大器模塊作為第三個(gè)獨(dú)立的硬件組件,并且由主功率放大器組成,主功率放大器的輸入端與主幅相調(diào)節(jié)模塊中的第一小信號功率放大器的輸出端連接；
所述第二無源模塊作為第四個(gè)獨(dú)立的硬件組件，并且由衰減器、第二定向耦合器、第二延遲線、第三定向耦合器和第六定向耦合器組成；在第二無源模塊內(nèi)部，第二定向耦合器的耦合端與衰減器的輸入端連接，第二定向耦合器的直通端與第二延遲線的輸入端連接，第二延遲線的輸出端與第三定向I禹合器的直通端連接，第三定向I禹合器的輸入端與第六定向耦合器的輸入端連接；在第二無源模塊內(nèi)部與外部之間，第六定向耦合器的直通端作為所述前饋功率放大器的射頻輸出端口，第六定向耦合器的耦合端輸出最終的輸出取樣信號，第二定向耦合器的輸入端與主功率放大器模塊中的主功率放大器的輸出端連接，衰減器的輸出端與第一無源模塊中的第四定向耦合器的耦合端連接；
所述誤差幅相調(diào)節(jié)模塊作為第五個(gè)獨(dú)立的硬件組件，并且由第二可變衰減器、第二可變移相器和第二小信號功率放大器組成；在誤差幅相調(diào)節(jié)模塊內(nèi)部，第二可變衰減器的輸出端與第二可變移相器的輸入端連接，第二可變移相器的輸出端與第二小信號功率放大器的輸入端連接；在誤差幅相調(diào)節(jié)模塊內(nèi)部與外部之間，第二可變衰減器的輸入端與第一無源模塊中的第五定向耦合器的直通端連接；所述誤差功率放大器模塊作為第六個(gè)獨(dú)立的硬件組件，并且由誤差功率放大器組成，誤差功率放大器的輸入端與誤差幅相調(diào)節(jié)模塊中的第二小信號功率放大器的輸出端連接，誤差功率放大器的輸出端與第二無源模塊中的第三定向耦合器的耦合端連接；
所述自適應(yīng)控制模塊作為第七個(gè)獨(dú)立的硬件組件，并且由微處理器、A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器組成；在自適應(yīng)控制模塊內(nèi)部，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端與微處理器的輸入端口連接，D/A轉(zhuǎn)換器的輸入端與微處理器的輸出端口連接；在自適應(yīng)控制模塊內(nèi)部與外部之間，第一無源模塊中的失真取樣信號和第二無源模塊中的輸出取樣信號分別與A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，D/A轉(zhuǎn)換器的輸出端分別與第一可變衰減器的控制端、第一可變移相器的控制端、第二可變衰減器的控制端以及第二可變移相器的控制端連接。本發(fā)明設(shè)計(jì)原理是根據(jù)現(xiàn)有前饋功率放大器電路的特點(diǎn)，按照各個(gè)支路中元器件的共性和個(gè)性原則，從硬件的角度對整個(gè)電路進(jìn)行了模塊化，將同一支路中具有共性的元器件集成到一個(gè)模塊中作為一個(gè)獨(dú)立的組件，將個(gè)性化的部分也作為一個(gè)獨(dú)立的組件進(jìn)行模塊化。由此得到七個(gè)模塊，即第一無源模塊、主幅相調(diào)節(jié)模塊、主功率放大器模塊、第二無源模塊、誤差幅相調(diào)節(jié)模塊、誤差功率放大器模塊和自適應(yīng)控制模塊。其中，主功率放大 器模塊和誤差功率放大器模塊作為前饋功率放大器的個(gè)性化模塊，需要根據(jù)不同使用功率要求來設(shè)計(jì)，而其余的模塊都屬于共性化模塊，在前饋功率放大器設(shè)計(jì)和制造時(shí)具有通用性。由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)
I.本發(fā)明采用模塊化的方法來配置前饋功率放大器，由于個(gè)性化模塊需要根據(jù)不同使用功率要求來設(shè)計(jì)而外，其余的大部分模塊都是共性化模塊具有通用性，因此從前饋功率放大器設(shè)計(jì)和制造看，既降低了制造成本，又簡化了設(shè)計(jì)過程，也便于對各個(gè)模塊進(jìn)行散熱設(shè)計(jì)和電磁屏蔽。另一方面也方便維修，降低了維修成本。例如一個(gè)輸出功率為X dBm的前饋系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，當(dāng)輸出功率要求變化時(shí)，因?yàn)橹鞴β史糯笃髂K和誤差功率放大器模塊而外的其他模塊與輸出功率沒有直接聯(lián)系，因此只需重新設(shè)計(jì)主功率放大器和誤差功率放大器兩個(gè)功率放大器模塊，其他模塊都可采用一樣的設(shè)計(jì)和同樣的模塊組件，然后通過自適應(yīng)控制模塊來控制主幅相調(diào)節(jié)模塊和誤差幅相調(diào)節(jié)模塊，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動(dòng)調(diào)整參數(shù)，使主幅相調(diào)節(jié)和誤差幅相調(diào)節(jié)這兩路信號具有適當(dāng)?shù)姆群拖辔魂P(guān)系，從而完成誤差信號提取環(huán)L00P1和誤差信號對消環(huán)L00P2的閉環(huán)。2.現(xiàn)有的前饋功率放大器的誤差功率放大器與主功率放大器通常采用類似的放大器，在本發(fā)明中由于誤差功率放大器和主功率放大器是兩個(gè)個(gè)性化的模塊，特別是誤差功率放大器可以根據(jù)誤差路的放大需求單獨(dú)設(shè)計(jì)誤差功率放大器，無需采用與主功率放大器相同或類似的大功率放大器。這種設(shè)計(jì)既提高了效率，又降低制造成本。


附圖I為現(xiàn)有前饋功率放大器的原理 附圖2為本發(fā)明模塊化前饋功率放大器的原理 附圖3為本發(fā)明第一無源模塊的原理 附圖4為本發(fā)明第二無源模塊的原理 附圖5為本發(fā)明主幅相調(diào)節(jié)模塊的原理圖；附圖6為本發(fā)明誤差幅相調(diào)節(jié)模塊的原理圖； 附圖7為本發(fā)明自適應(yīng)控制模塊的原理圖。以上附圖中的標(biāo)記符號說明如下
RFin射頻輸入端口 ；
RFout射頻輸出端口 ；
L00P1誤差信號提取環(huán)；
L00P2誤差信號對消環(huán)；
CPLl第一定向I禹合器；
CPL2第二定向耦合器；
CPL3第三定向耦合器；
CPL4第四定向耦合器；
CPL5第五定向I禹合器；
CPL6第六定向耦合器；
DLl第一延遲線；
DL2第二延遲線；
ATT衰減器；
ATTl第一可變衰減器；
ATT2第二可變衰減器；
PSl第一可變移相器；
PS2第二可變移相器；
PPAl第一小信號功率放大器；
PPA2第二小信號功率放大器；
MPA主功率放大器；
EPA誤差功率放大器；
Pl失真取樣信號；
P2輸出取樣信號；
D/AD/A轉(zhuǎn)換器；
A/DA/D轉(zhuǎn)換器；
MCU微處理器
Vl第一控制電壓；
V2第二控制電壓；
V3第三控制電壓；
V4第四控制電壓；
PMl第一無源模塊；
PM2第二無源模塊；
MGAP主幅相調(diào)節(jié)模塊；
EGAP誤差幅相調(diào)節(jié)模塊。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述
實(shí)施例一種模塊化的前饋功率放大器
如圖2所示，該前饋功率放大器主要由第一無源模塊PM1、主幅相調(diào)節(jié)模塊MGAP、主功率放大器模塊、第二無源模塊PM2、誤差幅相調(diào)節(jié)模塊EGAP、誤差功率放大器模塊和自適應(yīng)控制模塊組成。下面分別對各模塊進(jìn)行描述
I.第一無源模塊
如圖3所示，第一無源模塊PMl作為第一個(gè)獨(dú)立的硬件組件，并且由第一定向耦合器CPL1、第一延遲線DL1、第四定向耦合器CPL4和第五定向耦合器CPL5組成。第一無源模塊PMl是將前饋功率放大器參考路上的無源器件集成在一個(gè)模塊中。在第一無源模塊PMl內(nèi) 部，第一定向稱合器CPLl的直通端與第一延遲線DLl的輸入端連接,第一延遲線DLl的輸出端與第四定向I禹合器CPL4的直通端連接,第四定向I禹合器CPL4的輸入端與第五定向率禹合器CPL5的輸入端連接。在第一無源模塊PMl的內(nèi)部與外部(指外部其它模塊或電路)之間，第一定向耦合器CPLl的輸入端作為所述前饋功率放大器的射頻輸入端口 RFin，第五定向率禹合器CPL5的I禹合端輸出失真取樣信號Pl。2.主幅相調(diào)節(jié)模塊
如圖5所示，主幅相調(diào)節(jié)模塊MGAP作為第二個(gè)獨(dú)立的硬件組件，并且由第一可變衰減器ATT1、第一可變移相器PSl和第一小信號功率放大器PPAl組成。主幅相調(diào)節(jié)模塊MGAP是將前饋功率放大器主路上對輸入信號幅度和相位進(jìn)行調(diào)節(jié)的功能性器件集成到一個(gè)模塊中，進(jìn)行模塊化。在主幅相調(diào)節(jié)模塊MGAP內(nèi)部，第一可變衰減器ATTl的輸出端與第一可變移相器PSl的輸入端連接，第一可變移相器PSl的輸出端與第一小信號功率放大器PPAl的輸入端連接。在主幅相調(diào)節(jié)模塊MGAP內(nèi)部與外部(指外部其它模塊或電路)之間，第一可變衰減器ATTl的輸入端與第一無源模塊PMl中的第一定向耦合器CPLl的耦合端連接。3.主功率放大器模塊
如圖2所示，主功率放大器模塊作為第三個(gè)獨(dú)立的硬件組件，并且由主功率放大器MPA組成，主功率放大器MPA的輸入端與主幅相調(diào)節(jié)模塊MGAP中的第一小信號功率放大器PPAl的輸出端連接。4.第二無源模塊
如圖4所示，第二無源模塊PM2作為第四個(gè)獨(dú)立的硬件組件，并且由衰減器ATT、第二定向耦合器CPL2、第二延遲線DL2、第三定向耦合器CPL3和第六定向耦合器CPL6組成。第二無源模塊PM2是將前饋功率放大器主路上的無源器件集成到一個(gè)模塊中，而且這些器件都是連接在主功率放大器MPA之后，要求能夠承載高功率容量，具有共性可以進(jìn)行模塊化。在第二無源模塊PM2內(nèi)部，第二定向耦合器CPL2的耦合端與衰減器ATT的輸入端連接，第二定向耦合器CPL2的直通端與第二延遲線DL2的輸入端連接，第二延遲線DL2的輸出端與第三定向I禹合器CPL3的直通端連接,第三定向I禹合器CPL3的輸入端與第六定向I禹合器CPL6的輸入端連接。在第二無源模塊PM2內(nèi)部與外部(指外部其它模塊或電路)之間，第六定向耦合器CPL6的直通端作為所述前饋功率放大器的射頻輸出端口 RFout，第六定向耦合器CPL6的I禹合端輸出最終的輸出取樣信號P2,第二定向f禹合器CPL2的輸入端與主功率放大器模塊中的主功率放大器MPA的輸出端連接，衰減器ATT的輸出端與第一無源模塊PMl中的第四定向I禹合器CPL4的I禹合端連接。5.誤差幅相調(diào)節(jié)模塊
如圖6所示，誤差幅相調(diào)節(jié)模塊EGAP作為第五個(gè)獨(dú)立的硬件組件，并且由第二可變衰減器ATT2、第二可變移相器PS2和第二小信號功率放大器PPA2組成。誤差幅相調(diào)節(jié)模塊EGAP是將前饋功率放大器誤差路上對失真信號幅度和相位進(jìn)行調(diào)節(jié)的功能性器件集成到一個(gè)模塊中，進(jìn)行模塊化。在誤差幅相調(diào)節(jié)模塊EGAP內(nèi)部，第二可變衰減器ATT2的輸出端與第二可變移相器PS2的輸入端連接,第二可變移相器PS2的輸出端與第二小信號功率放大器PPA2的輸入端連接。在誤差幅相調(diào)節(jié)模塊EGAP內(nèi)部與外部(指外部其它模塊或電路)之間，第二可變衰減器ATT2的輸入端與第一無源模塊PMl中的第五定向耦合器CPL5的直通端連接。6.誤差功率放大器模塊
如圖2所示，誤差功率放大器模塊作為第六個(gè)獨(dú)立的硬件組件，并且由誤差功率放大器EPA組成，誤差功率放大器EPA的輸入端與誤差幅相調(diào)節(jié)模塊EGAP中的第二小信號功率放大器PPA2的輸出端連接，誤差功率放大器EPA的輸出端與第二無源模塊PM2中的第三定向耦合器CPL3的耦合端連接。主功率放大器MPA和誤差功率放大器EPA都是大功率器件，前饋功率放大器中的熱量大部分都是這兩個(gè)器件貢獻(xiàn)的，所以要將這兩部分分別作為一個(gè)單獨(dú)的模塊，散熱設(shè)計(jì)時(shí)只需重點(diǎn)考慮這兩個(gè)模塊，節(jié)約了成本。此外可以針對這兩個(gè)模塊的高增益、大功率特性，為模塊設(shè)計(jì)金屬盒，以防止外界環(huán)境的影響，提高工作的穩(wěn)定性。7.自適應(yīng)控制模塊
如圖7所示，自適應(yīng)控制模塊作為第七個(gè)獨(dú)立的硬件組件，并且由微處理器MCU、A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器組成。在自適應(yīng)控制模塊內(nèi)部,A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端與微處理器MCU的輸入端口連接，D/A轉(zhuǎn)換器的輸入端與微處理器MCU的輸出端口連接。在自適應(yīng)控制模塊內(nèi)部與外部(指外部其它模塊或電路)之間，第一無源模塊PMl中的失真取樣信號Pl和第二無源模塊PM2中的輸出取樣信號P2分別與A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端連接,D/A轉(zhuǎn)換器的輸出端分別與第一可變衰減器ATTl的控制端、第一可變移相器PSl的控制端、第二可變衰減器ATT2的控制端以及第二可變移相器PS2的控制端連接。由于前饋功率放大器的線性化系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，其自身不能消除器件參數(shù)漂移對系統(tǒng)性能的影響，因此必須在兩次抵消后對信號進(jìn)行取樣，分析其抵消的效果，然后再反饋控制主路和誤差路上的可變衰減器和可變相移器，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整參數(shù)，使主路和誤差路這兩路信號具有適當(dāng)?shù)姆群拖辔魂P(guān)系。本發(fā)明采用自適應(yīng)前饋法對輸出信號進(jìn)行抽樣，并采用微處理器MCU對抽樣信號進(jìn)行分析，然后再將分析的結(jié)果反饋控制幅相調(diào)節(jié)模塊來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整參數(shù)，使兩路信號具有適當(dāng)?shù)姆群拖辔魂P(guān)系，從而完成誤差信號提取環(huán)L00P1和誤差信號對消環(huán)L00P2的閉環(huán)。上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種模塊化的前饋功率放大器，其特征在于主要由第一無源模塊(PM1)、主幅相調(diào)節(jié)模塊(MGAP)、主功率放大器模塊、第二無源模塊(PM2)、誤差幅相調(diào)節(jié)模塊(EGAP)、誤差功率放大器模塊和自適應(yīng)控制模塊組成； 所述第一無源模塊(PMl)作為第一個(gè)獨(dú)立的硬件組件，并且由第一定向耦合器(CPL1)、第一延遲線(DL1)、第四定向耦合器(CPL4)和第五定向耦合器(CPL5)組成；在第一無源模塊(PMl)內(nèi)部，第一定向耦合器(CPLl)的直通端與第一延遲線(DLl)的輸入端連接，第一延遲線(DLl)的輸出端與第四定向耦合器(CPL4)的直通端連接，第四定向耦合器(CPL4)的輸入端與第五定向I禹合器(CPL5)的輸入端連接；在第一無源模塊(PMl)的內(nèi)部與外部之間，第一定向耦合器(CPLl)的輸入端作為所述前饋功率放大器的射頻輸入端口(RFin),第五定向f禹合器(CPL5)的I禹合端輸出失真取樣信號(Pl)； 所述主幅相調(diào)節(jié)模塊(MGAP)作為第二個(gè)獨(dú)立的硬件組件，并且由第一可變衰減器(ATT1)、第一可變移相器(PSl)和第一小信號功率放大器(PPAl)組成；在主幅相調(diào)節(jié)模塊(MGAP)內(nèi)部，第一可變衰減器(ATTl)的輸出端與第一可變移相器(PSl)的輸入端連接，第一可變移相器(PSl)的輸出端與第一小信號功率放大器(PPAl)的輸入端連接；在主幅相調(diào)節(jié)模塊(MGAP)內(nèi)部與外部之間，第一可變衰減器(ATTl)的輸入端與第一無源模塊(PMl)中的第一定向I禹合器(CPLl)的I禹合端連接； 所述主功率放大器模塊作為第三個(gè)獨(dú)立的硬件組件，并且由主功率放大器(MPA)組成，主功率放大器(MPA)的輸入端與主幅相調(diào)節(jié)模塊(MGAP)中的第一小信號功率放大器(PPAl)的輸出端連接； 所述第二無源模塊(PM2)作為第四個(gè)獨(dú)立的硬件組件，并且由衰減器(ATT)、第二定向耦合器(CPL2 )、第二延遲線(DL2 )、第三定向耦合器(CPL3 )和第六定向耦合器(CPL6 )組成；在第二無源模塊(PM2)內(nèi)部，第二定向耦合器(CPL2)的耦合端與衰減器(ATT)的輸入端連接，第二定向耦合器(CPL2)的直通端與第二延遲線(DL2)的輸入端連接，第二延遲線(DL2)的輸出端與第三定向I禹合器(CPL3)的直通端連接,第三定向I禹合器(CPL3)的輸入端與第六定向I禹合器(CPL6)的輸入端連接；在第二無源模塊(PM2)內(nèi)部與外部之間,第六定向稱合器(CPL6)的直通端作為所述前饋功率放大器的射頻輸出端口(RFout)，第六定向耦合器(CPL6)的I禹合端輸出最終的輸出取樣信號(P2),第二定向f禹合器(CPL2)的輸入端與主功率放大器模塊中的主功率放大器(MPA)的輸出端連接，衰減器(ATT)的輸出端與第一無源模塊(PMl)中的第四定向耦合器(CPL4)的耦合端連接； 所述誤差幅相調(diào)節(jié)模塊(EGAP)作為第五個(gè)獨(dú)立的硬件組件，并且由第二可變衰減器(ATT2)、第二可變移相器(PS2)和第二小信號功率放大器(PPA2)組成；在誤差幅相調(diào)節(jié)模塊(EGAP)內(nèi)部，第二可變衰減器(ATT2)的輸出端與第二可變移相器(PS2)的輸入端連接，第二可變移相器(PS2)的輸出端與第二小信號功率放大器(PPA2)的輸入端連接；在誤差幅相調(diào)節(jié)模塊(EGAP)內(nèi)部與外部之間，第二可變衰減器(ATT2)的輸入端與第一無源模塊(PMl)中的第五定向耦合器(CPL5)的直通端連接； 所述誤差功率放大器模塊作為第六個(gè)獨(dú)立的硬件組件，并且由誤差功率放大器(EPA)組成，誤差功率放大器(EPA)的輸入端與誤差幅相調(diào)節(jié)模塊(EGAP)中的第二小信號功率放大器(PPA2)的輸出端連接，誤差功率放大器(EPA)的輸出端與第二無源模塊(PM2)中的第三定向耦合器(CPL3)的耦合端連接；所述自適應(yīng)控制模塊作為第七個(gè)獨(dú)立的硬件組件，并且由微處理器(MCU)、A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器組成；在自適應(yīng)控制模塊內(nèi)部,A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端與微處理器(MCU)的輸入端ロ連接，D/A轉(zhuǎn)換器的輸入端與微處理器(MCU)的輸出端ロ連接；在自適應(yīng)控制模塊內(nèi)部與外部 之間，第一無源模塊(PMl)中的失真取樣信號(Pl)和第二無源模塊(PM2)中的輸出取樣信號(P2)分別與A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，D/A轉(zhuǎn)換器的輸出端分別與第一可變衰減器(ATTl)的控制端、第一可變移相器(PSl)的控制端、第二可變衰減器(ATT2)的控制端以及第ニ可變移相器(PS2)的控制端連接。
全文摘要
一種模塊化的前饋功率放大器，其特征在于主要由第一無源模塊、主幅相調(diào)節(jié)模塊、主功率放大器模塊、第二無源模塊、誤差幅相調(diào)節(jié)模塊、誤差功率放大器模塊和自適應(yīng)控制模塊組成。本方案根據(jù)現(xiàn)有前饋功率放大器電路的特點(diǎn)，按照各個(gè)支路中元器件的共性和個(gè)性原則，從硬件的角度對整個(gè)電路進(jìn)行了模塊化，將同一支路中具有共性的元器件集成到一個(gè)模塊中作為一個(gè)獨(dú)立的組件，將個(gè)性化的部分也作為一個(gè)獨(dú)立的組件進(jìn)行模塊化。由于主功率放大器模塊和誤差功率放大器模塊屬于個(gè)性化模塊，需要根據(jù)不同功率要求重新設(shè)計(jì)，而其余的模塊都屬于共性化模塊，在設(shè)計(jì)和制造時(shí)具有通用性，從而降低了設(shè)計(jì)和制造的復(fù)雜度，提高了模塊的通用性和利用率。
文檔編號H03F3/20GK102801391SQ20121028430
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月10日
發(fā)明者薛紅喜, 許聰聰 申請人:昆山美博通訊科技有限公司