專(zhuān)利名稱(chēng)：用于控制前饋放大器的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及前饋放大器。更為具體的說(shuō)，本發(fā)明涉及用于控制前饋放大器中的增益和相位調(diào)整的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
放大器的一種公知形式是前饋放大器。為了實(shí)現(xiàn)前饋放大器的線(xiàn)性化，需要小心地控制放大器電路。具體的說(shuō)，在前饋放大器中，通常采用兩個(gè)或多個(gè)增益和相位調(diào)整器并且小心地操縱這些調(diào)整器的每一個(gè)的抽頭，以實(shí)現(xiàn)通過(guò)放大器的線(xiàn)性化。
在前饋放大器的領(lǐng)域中，公知使用檢測(cè)器-控制器電路，每一該電路用于一個(gè)增益和相位調(diào)整器。在前饋放大器中，每一檢測(cè)器-控制器電路是操作用于操縱其各自的增益和相位調(diào)整器的抽頭，使得主放大器和校正放大器可以適當(dāng)?shù)貐f(xié)同工作以減少由主放大器引起的錯(cuò)誤。
用在前饋放大器中的檢測(cè)器-控制器電路使用多種不同技術(shù)以控制信號(hào)和互調(diào)取消環(huán)路中的相位和增益調(diào)整。典型地，通過(guò)測(cè)量在取消節(jié)點(diǎn)處的總功率并適應(yīng)性地最小化該總功率來(lái)使信號(hào)取消環(huán)路歸零。因?yàn)閺膹?fù)合信號(hào)中移去了(取消了)未失真的輸入信號(hào)，因此這是有意義的。當(dāng)該取消達(dá)到最大時(shí)，總功率將最小。可以使用多種技術(shù)，包括導(dǎo)頻音、互調(diào)檢測(cè)器、向量信號(hào)分析和很多其他技術(shù)來(lái)歸零互調(diào)取消環(huán)路。
前饋放大器的第一命令或規(guī)范分析將提議由校正放大器僅放大不需要的失真產(chǎn)物。在實(shí)際情況中，這既不可能，也不需要。在校正放大器信號(hào)中總是存在原始未失真信號(hào)的一些殘留物。這時(shí)因?yàn)?1)在加和節(jié)點(diǎn)處的信號(hào)取消不完美，以及(2)在信號(hào)取消環(huán)路的主放大器被特性化地驅(qū)動(dòng)成為信號(hào)峰值上的非線(xiàn)性，造成環(huán)路不平衡。僅在完美線(xiàn)性系統(tǒng)中可以實(shí)現(xiàn)完美取消。
現(xiàn)有的方法是，在給出所使用的信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍的情況下，調(diào)整信號(hào)取消環(huán)路以能夠產(chǎn)生最好的總?cè)∠Ｔ僖淮?，通過(guò)最小化在加和節(jié)點(diǎn)處的總功率來(lái)特性化地實(shí)現(xiàn)，雖然通過(guò)諸如導(dǎo)頻音歸零的其他技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)。
典型地，校正放大器是相當(dāng)大的放大器，其尺寸能夠處理由校正信號(hào)施加在其上的峰值功率要求。在這里存在前饋放大器相對(duì)于其他方法的經(jīng)常提到的缺點(diǎn)；即校正放大器的功率浪費(fèi)和成本。
很多優(yōu)良設(shè)計(jì)的前饋放大器在信號(hào)取消環(huán)路的主放大器的前面串聯(lián)地使用增益和相位調(diào)整。這樣做的重要原因在于面對(duì)主放大器由諸如溫度變化和元件老化引起的漂移而保持前饋放大器的恒定增益。因?yàn)樵谛盘?hào)取消環(huán)路中的延遲路徑中的損耗通常不依賴(lài)于隨著溫度改變，將增益調(diào)整和放大器串聯(lián)，并且保持恒定的信號(hào)取消，這將產(chǎn)生恒定的增益。從系統(tǒng)的觀點(diǎn)來(lái)看這些非常有用的，盡管?chē)?yán)格來(lái)說(shuō)并不是必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明認(rèn)為信號(hào)取消環(huán)路中的最大取消并非通常所需的。公開(kāi)了一種設(shè)備和方法，其以最佳方式使信號(hào)取消環(huán)路不平衡，從而通過(guò)使用校正放大器改進(jìn)性能，以提供某些增加的功率至前饋放大器的輸出。
通過(guò)將增益和相位調(diào)整器設(shè)置成與主放大器串聯(lián)，發(fā)明者發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)使信號(hào)取消環(huán)路不平衡來(lái)增加前饋放大器的總輸出功率。這樣做必然將改變主放大器的輸出功率和互調(diào)產(chǎn)生的電平。然后問(wèn)題是，如何使信號(hào)取消環(huán)路不平衡以提供信號(hào)和失真產(chǎn)物的最優(yōu)組合至校正放大器且同時(shí)提供前饋放大器的最佳整體性能？起初看來(lái)，可以?xún)H調(diào)整在該兩個(gè)環(huán)路中的增益和相位調(diào)整器以產(chǎn)生最佳性能(最小互調(diào))。但是，發(fā)明者發(fā)現(xiàn)應(yīng)該使用現(xiàn)有技術(shù)首先歸零信號(hào)取消環(huán)路(也就是，在加和節(jié)點(diǎn)處最小化總功率)。這樣做存在兩個(gè)原因。首先，在無(wú)其它因素的情況下，在輸出最小的時(shí)候主放大器的互調(diào)將減到最小。因此，第一，從冷啟動(dòng)開(kāi)始，信號(hào)取消環(huán)路的增益調(diào)整將被驅(qū)動(dòng)到最小以最小化互調(diào)，這是一個(gè)不十分有用的結(jié)果。第二，需要取消的最小電平使得提供給校正放大器的信號(hào)不超過(guò)它并且驅(qū)動(dòng)它至飽和。
本解決方案令人驚訝地直接了當(dāng)。第一，應(yīng)通過(guò)最小化加和節(jié)點(diǎn)處的總功率來(lái)平衡信號(hào)取消環(huán)路。第二，應(yīng)使用互調(diào)檢測(cè)器或用于平衡互調(diào)取消環(huán)路的其它現(xiàn)有裝置來(lái)平衡互調(diào)取消環(huán)路。第三，應(yīng)使用互調(diào)檢測(cè)器進(jìn)行過(guò)渡以平衡信號(hào)取消環(huán)路。注意到然后在一個(gè)測(cè)量(前饋放大器的輸出處的互調(diào))的基礎(chǔ)上作出四個(gè)調(diào)整(兩個(gè)環(huán)路中的增益和相位)。信號(hào)取消環(huán)路中的增益調(diào)整將不再被驅(qū)動(dòng)至零以最小化來(lái)自于主放大器的互調(diào)，因?yàn)檫@樣做將顯著增加至校正放大器的信號(hào)，導(dǎo)致來(lái)自前饋放大器的更大的總互調(diào)。特征性地，主放大器的驅(qū)動(dòng)將十分輕微地減小，在校正放大器的輸入處產(chǎn)生所需信號(hào)分量，這在放大時(shí)會(huì)將同相添加至來(lái)自主放大器的信號(hào)。隨著主放大器和校正放大器被驅(qū)動(dòng)至最優(yōu)的電平以產(chǎn)生最大所需信號(hào)和前饋放大器輸出處的最小互調(diào)，然后優(yōu)良的平衡效果得到實(shí)現(xiàn)。前饋放大器的增益中某些輕微的變化將由此平衡效果產(chǎn)生，但從系統(tǒng)角度來(lái)講可以忽略。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種包括信號(hào)取消環(huán)路和互調(diào)取消環(huán)路的前饋放大器。該前饋放大器配置成進(jìn)行操作以使得在開(kāi)始階段信號(hào)取消環(huán)路首先被平衡以最小化前饋路徑中的信號(hào)功率，并且之后其進(jìn)行操作以最小化前饋放大器輸出處的互調(diào)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種前饋放大器，其包括輸入端口、輸出端口、第一主路徑分路器、主信號(hào)路徑增益和相位調(diào)整器、主放大器、第二主路徑分路器、主信號(hào)路徑延遲元件、第一主路徑耦合器、第三主路徑分路器、互調(diào)接收器、前饋信號(hào)路徑延遲元件、前饋路徑耦合器、衰減器、前饋路徑分路器、SPDT開(kāi)關(guān)、信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器、信號(hào)-功率增益控制器、信號(hào)-功率相位控制器、前饋信號(hào)路徑增益和相位調(diào)整器、校正放大器、互調(diào)檢測(cè)器/處理器、互調(diào)增益控制器、和互調(diào)相位控制器。
將第一主路徑分路器的輸入連接至輸入端口，使得當(dāng)輸入信號(hào)施加于該輸入端口時(shí)其由第一主路徑分路器分路成主信號(hào)和前饋信號(hào)。將主信號(hào)路徑增益和相位調(diào)整器的輸入連接至第一主路徑分路器的第一輸出，并且該信號(hào)-功率增益-控制輸入抽頭和信號(hào)-功率相位-控制輸入抽頭被配置成使得該抽頭上的電壓電平控制主信號(hào)的增益和相位。將主放大器的輸入連接至主信號(hào)路徑增益和相位調(diào)整器的輸出。將第二主路徑分路器的輸入連接至主放大器的輸出。將主信號(hào)路徑延遲元件的輸入連接至第二主路徑分路器的第一輸出。將第一主路徑耦合器的第一輸入連接至主信號(hào)路徑延遲元件的輸出。將第三主路徑分路器的輸入連接至第一主路徑耦合器的輸出，并且將第三主路徑分路器的第一輸出連接至輸出端口。將互調(diào)接收器的輸入連接至第三主路徑分路器的第二輸出。將前饋信號(hào)路徑延遲元件的輸入連接至第一主路徑分路器的第二輸出施加了選定為近似匹配由主放大器引起的主信號(hào)中延遲的延遲。前饋路徑耦合器的第一輸入連接至前饋信號(hào)路徑延遲元件的輸出。衰減器將第二主路徑分路器的第二輸出連接至前饋路徑耦合器的第二輸入。選擇所提供的衰減使得提供給前饋路徑耦合器的主信號(hào)的未失真部分由前饋信號(hào)近似地抵償。將前饋路徑分路器的輸入連接至前饋路徑耦合器的輸出。將SPDT開(kāi)關(guān)的第一位置連接至前饋路徑分路器的第二輸出，并且將第二位置連接至互調(diào)接收器的輸出。將信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器的輸入連接至SPDT開(kāi)關(guān)的極。該信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器被配置成用以提取并處理來(lái)自出現(xiàn)在其輸入的信號(hào)的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)指示如何操縱信號(hào)-功率增益-控制輸入抽頭和信號(hào)-功率相位-控制輸入抽頭以最小化出現(xiàn)在其輸入的信號(hào)。將信號(hào)-功率增益控制器的輸入連接至信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器的第一輸出。該信號(hào)-功率增益控制器被配置成用以響應(yīng)于由信號(hào)-功率檢測(cè)器/控制器提供的數(shù)據(jù)來(lái)操縱信號(hào)-功率增益-控制輸入抽頭，以在SPDT開(kāi)關(guān)設(shè)置為將信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器的輸入連接至前饋路徑分路器的第二輸出時(shí)最小化前饋路徑分路器處的信號(hào)功率，并在SPDT開(kāi)關(guān)設(shè)置為將信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器的輸入連接至互調(diào)接收器的輸出時(shí)最小化由互調(diào)接收器接收的互調(diào)。將信號(hào)-功率相位控制器的輸入連接至信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器的第二輸出。該信號(hào)-功率相位控制器被配置用以響應(yīng)于由信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器提供的數(shù)據(jù)來(lái)操縱信號(hào)-功率相位控制輸入抽頭，以在SPDT開(kāi)關(guān)設(shè)置為將信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器的輸入連接至前饋路徑分路器的第二輸出時(shí)最小化前饋路徑分路器處的信號(hào)功率，并且在SPDT開(kāi)關(guān)設(shè)置為將信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器的輸入連接至互調(diào)接收器的輸出時(shí)最小化由互調(diào)接收器接收的互調(diào)。將前饋信號(hào)路徑增益和相位調(diào)整器的輸入連接至前饋路徑分路器的第一輸出。該前饋信號(hào)路徑增益和相位調(diào)整器具有增益控制輸入抽頭和相位控制輸入抽頭。將校正放大器的輸入連接至前饋信號(hào)路徑增益和相位調(diào)整器的輸出。將該輸出連接至第一主路徑耦合器的第二輸入。主信號(hào)路徑延遲元件提供近似等于校正放大器中的延遲的延遲。將互調(diào)檢測(cè)器/處理器的輸入連接至互調(diào)接收器的輸出?；フ{(diào)檢測(cè)器/處理器被配置成用以提取和處理來(lái)自出現(xiàn)在其輸入處的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)指示如何操縱互調(diào)增益-控制輸入抽頭和互調(diào)-相位控制輸入抽頭，以最小化出現(xiàn)在其輸入處的信號(hào)。將互調(diào)增益控制器的輸入連接至互調(diào)檢測(cè)器/處理器的第一輸出?；フ{(diào)增益控制器響應(yīng)于互調(diào)檢測(cè)器/處理器所提供的數(shù)據(jù)來(lái)操縱互調(diào)增益-控制輸入抽頭，以最小化互調(diào)接收器接收的互調(diào)。將互調(diào)相位控制器的輸入連接至互調(diào)檢測(cè)器/處理器的第一輸出?；フ{(diào)相位控制器響應(yīng)于由互調(diào)檢測(cè)器/處理器所提供的數(shù)據(jù)來(lái)操縱互調(diào)相位-控制輸入抽頭，以最小化互調(diào)接收器接收的互調(diào)。在前饋放大器啟動(dòng)時(shí)，設(shè)置SPDT開(kāi)關(guān)以使其將前饋路徑分路器連接至信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器，直到前饋路徑中的總功率被最小化并且互調(diào)接收器接收的互調(diào)被最小化，并且然后設(shè)置SPDT開(kāi)關(guān)以使其將互調(diào)接收器連接至信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種用于操作具有信號(hào)取消環(huán)路和互調(diào)取消環(huán)路的前饋放大器的方法。在啟動(dòng)時(shí)，操作前饋放大器使得該信號(hào)取消環(huán)路被平衡，從而最小化前饋路徑中的信號(hào)功率。然后，操作前饋放大器以最小化前饋放大器輸出處的互調(diào)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種用于操作前饋放大器的方法，該前饋放大器具有信號(hào)取消環(huán)路，其包括第一增益和相位調(diào)整器、形成主信號(hào)路徑一部分的主放大器、和用于提供前饋信號(hào)的前饋信號(hào)路徑輸出，和連接至前饋信號(hào)路徑輸出的互調(diào)取消環(huán)路，其包括第二增益和相位調(diào)整器、校正放大器、和用于耦合校正放大器的輸出至主放大器的主信號(hào)路徑下游的校正耦合器。操縱第一增益和相位調(diào)整器以最小化前饋信號(hào)路徑輸出處的信號(hào)功率，并且操縱第二增益和相位調(diào)整器以最小化耦合器的互調(diào)下游。然后，當(dāng)前饋信號(hào)路徑輸出處的信號(hào)功率和校正耦合器的互調(diào)下游達(dá)到最小時(shí)，操縱該兩個(gè)增益和相位調(diào)整器以最小化校正耦合器的互調(diào)下游。


現(xiàn)在將僅以實(shí)例的方式，通過(guò)參考所附附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，參考附圖，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的前饋放大器的框圖。
具體實(shí)施例方式
參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的前饋放大器一般由參考數(shù)字10指示。前饋放大器10包含放大器部分12和檢測(cè)器-控制器部分14。
放大器部分12具有輸入端口16和輸出端口18。主信號(hào)路徑延伸于輸入端口16和輸出端口18之間并且由第一主路徑分路器20、主信號(hào)路徑增益和相位調(diào)整器22、主放大器24、第二主路徑分路器26、主信號(hào)路徑延遲元件28、第一主路徑耦合器30、和第三主路徑分路器32的串聯(lián)連接組成。
第一主路徑分路器20的一個(gè)輸出沿主信號(hào)路徑持續(xù)的同時(shí)，主信號(hào)路徑分路器20的另一個(gè)輸出沿前饋路徑前進(jìn)，該前饋路徑包含前饋信號(hào)路徑延遲元件34、前饋路徑耦合器36、前饋路徑分路器38、前饋信號(hào)路徑增益和相位調(diào)整器40、和校正放大器42。校正放大器42的輸出通向第二主路徑耦合器30的輸入。由衰減器43將第二主路徑分路器26的輸出連接至前饋路徑耦合器36的輸入。
主信號(hào)路徑增益和相位調(diào)整器22具有增益-控制輸入抽頭T1和相位-控制輸入抽頭T2。類(lèi)似地，前饋信號(hào)路徑增益和相位調(diào)整器40具有增益-控制輸入抽頭T3和相位-控制輸入抽頭T4。在各個(gè)情況中，可以操縱增益-控制輸入抽頭T1、T3以控制幅度并且可以操縱相位-控制輸入抽頭T2、T4以控制通過(guò)各自增益和相位調(diào)整器的信號(hào)的相位。如在此所使用的，術(shù)語(yǔ)“操縱”、“操縱的”和“操縱中”意圖包含增益和相位調(diào)整器的抽頭的調(diào)整或控制的所有適當(dāng)?shù)姆椒ā?br> 互調(diào)接收器44同樣包括在放大器部分12中，其輸入被連接至第三主路徑分路器32。
檢測(cè)器-控制器部分14包括SPDT開(kāi)關(guān)46，將其一位置連接至前饋路徑分路器38的輸出并且將其另一位置連接至互調(diào)接收器44的輸出。檢測(cè)器-控制器部分14同樣包括信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器48和互調(diào)檢測(cè)器/處理器50，每個(gè)檢測(cè)器/處理器具有輸入和兩個(gè)輸出。將信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器48的輸入連接至SPDT開(kāi)關(guān)46的極。將互調(diào)檢測(cè)器/處理器50的輸入連接至互調(diào)接收器44的輸出。應(yīng)注意到，信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器48因而接收來(lái)自前饋路徑分路器38的輸出的信號(hào)或者接收來(lái)自互調(diào)接收器44的輸出的信號(hào)，取決于SPDT開(kāi)關(guān)46的設(shè)置。進(jìn)一步，在本發(fā)明的本實(shí)施例中，在數(shù)字信號(hào)處理器的固件中實(shí)現(xiàn)SPDT開(kāi)關(guān)46?；フ{(diào)檢測(cè)器/處理器50當(dāng)然總是接收互調(diào)接收器44的輸出。
將信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器48的一個(gè)輸出連接至信號(hào)-功率增益控制器52的輸入并且另一個(gè)輸出連接至信號(hào)-功率相位控制器54的輸入。將信號(hào)-功率增益控制器52的輸出連接至增益-控制輸入抽頭T1并且將信號(hào)-功率相位控制器54的輸出連接至相位-控制輸入抽頭T2。類(lèi)似地，將互調(diào)檢測(cè)器/處理器50的輸出分別連接至互調(diào)增益控制器56和互調(diào)相位控制器58的輸入。將互調(diào)增益控制器56的輸出還連接至增益-控制輸入抽頭T3并將互調(diào)相位控制器58的輸出連接至相位-控制輸入抽頭T4。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到前饋放大器10不同于現(xiàn)有的前饋放大器之處主要在SPDT開(kāi)關(guān)46的存在上。當(dāng)SPDT開(kāi)關(guān)46將信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器48連接至前饋路徑分路器38的輸出時(shí)，前饋放大器10將在以下現(xiàn)有方式中操作。施加于輸入端口16的輸入信號(hào)由第一主路徑分路器20分路成主信號(hào)路徑和前饋路徑。沿主信號(hào)路徑行進(jìn)的輸入信號(hào)的部分穿過(guò)增益和相位調(diào)整器22并且然后由主放大器24放大。主放大器24中的非線(xiàn)性可能為所放大的信號(hào)增加失真。由第二主路徑分路器26將從主放大器24發(fā)出的信號(hào)部分從主信號(hào)路徑分路，由衰減器43衰減，并由前饋路徑耦合器36耦合進(jìn)前饋路徑。其間，來(lái)自第一主路徑分路器20的沿前饋路徑行進(jìn)的輸入信號(hào)部分在進(jìn)入前饋路徑耦合器36之前已穿過(guò)前饋信號(hào)路徑延遲元件34。在前饋放大器10的設(shè)計(jì)中選擇由前饋信號(hào)路徑延遲元件34施加的延遲以近似匹配由主放大器24在主信號(hào)路徑中所引起的延遲。進(jìn)一步，選擇由衰減器43提供的衰減使得由于輸入信號(hào)引起的衰減信號(hào)部分近似地抵償從前饋信號(hào)路徑延遲元件34進(jìn)入前饋路徑耦合器36的信號(hào)。作為替代地，衰減器43提供的衰減可以提供在第二主路徑分路器26中，在這種情況中可以不需要衰減器43。最終結(jié)果是前饋路徑分路器38處的信號(hào)主要是由主放大器24引入的失真。但是，輸入信號(hào)中的某些將一般地也出現(xiàn)在前饋路徑分路器38處，除非精確地校正前饋信號(hào)路徑延遲元件34所施加的延遲和衰減器43提供的衰減。即使最初恰當(dāng)?shù)剡x擇該延遲和衰減，但由于溫度改變、老化等原因主放大器24將不可避免地漂移。
公知的是，通過(guò)添加諸如主信號(hào)路徑增益和相位調(diào)整器22的增益和相位調(diào)整器至主放大器24的主信號(hào)路徑的上游，使得殘留在前饋路徑分路器38中的輸入信號(hào)可以最小化，來(lái)在主放大器24中校正此類(lèi)漂移。作為替代地，可以在前饋路徑耦合器36的前饋路徑上游或串聯(lián)地添加增益和相位調(diào)整器或代替衰減器43以實(shí)現(xiàn)相同的效果。假設(shè)設(shè)置SPDT開(kāi)關(guān)46以使其連接前饋路徑分路器38和信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器48，出現(xiàn)在前饋路徑分路器38處的信號(hào)會(huì)出現(xiàn)在信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器48處。信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器48測(cè)量施加于其的信號(hào)的總功率并且指示信號(hào)-功率增益控制器52和信號(hào)-功率相位控制器54以操縱增益-控制輸入抽頭T1和相位-控制輸入抽頭T2從而最小化由信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器48測(cè)量的總功率。結(jié)果將傾向于出現(xiàn)在前饋路徑分路器38處的輸入信號(hào)部分將被最小化。信號(hào)-功率增益控制器52和信號(hào)-功率相位控制器54如何確定如何操縱增益-控制輸入抽頭T1和相位-控制輸入抽頭Ta的細(xì)節(jié)超出了本發(fā)明的范圍；本領(lǐng)域的技術(shù)人員將知道這樣做的很多算法。
其間，前饋路徑分路器38處的信號(hào)(其主要是由主放大器24引入的失真)穿過(guò)前饋信號(hào)路徑增益和相位調(diào)整器40，由校正放大器42放大，并且出現(xiàn)在第二主路徑耦合器30的輸入。來(lái)自前饋路徑的信號(hào)將近似是由主放大器24引入的失真的極性相反的復(fù)本并且其將近似抵償出現(xiàn)在主信號(hào)中的失真。為增加該取消，第三主路徑分路器32分路第二主路徑耦合器30的主信號(hào)下游并使該信號(hào)部分出現(xiàn)至互調(diào)接收器44，該互調(diào)接收器44還提供出現(xiàn)在該信號(hào)中的互調(diào)失真給互調(diào)檢測(cè)器/處理器50?；フ{(diào)檢測(cè)器/處理器50指示互調(diào)增益控制器56和互調(diào)相位控制器58以操縱增益-控制輸入抽頭T3和相位-控制輸入抽頭T4，以最小化由互調(diào)接收器44接收的互調(diào)?；フ{(diào)增益控制器56和互調(diào)相位控制器58如何確定如何操縱增益-控制輸入抽頭T3和相位-控制輸入抽頭T4的細(xì)節(jié)超出了本發(fā)明的范圍；本領(lǐng)域的技術(shù)人員將知道這樣做的很多算法。
上述的(假設(shè)SPDT開(kāi)關(guān)46設(shè)置為將前饋路徑分路器38連接到信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器48)是現(xiàn)有的前饋放大器10的操作。但是，發(fā)明者發(fā)現(xiàn)通過(guò)以下面的非現(xiàn)有方式操作前饋放大器10，可以實(shí)現(xiàn)顯著地更大的總增益。首先，應(yīng)啟動(dòng)前饋放大器10。由信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器48測(cè)量的總功率和由互調(diào)檢測(cè)器/處理器50測(cè)量的互調(diào)失真應(yīng)按上述的現(xiàn)有方式最小化。但是，然后應(yīng)操作SPDT開(kāi)關(guān)46以將互調(diào)接收器44連接至信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器48。從此時(shí)起信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器48將指示信號(hào)-功率增益控制器52和信號(hào)-功率相位控制器54以操縱增益-控制輸入抽頭T1和相位-控制輸入抽頭T2，從而最小化由互調(diào)接收器44接收的互調(diào)而不是前饋路徑分路器38處的總功率。應(yīng)注意到互調(diào)檢測(cè)器/處理器50將同時(shí)指示互調(diào)增益控制器56和互調(diào)相位控制器58以操縱增益-控制輸入抽頭T3和相位-控制輸入抽頭T4，從而最小化互調(diào)接收器44接收的互調(diào)。
發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，在SPDT開(kāi)關(guān)46已經(jīng)被切換從而將互調(diào)接收器44的輸出路由至信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器48之后，減少控制器52、54、56、58試圖歸零環(huán)路的快速程度以便保持穩(wěn)定性是可取的。按照慣例，控制器52、54、56、58中使用的算法包括用于改變?cè)鲆婊蛳辔坏墓潭ú椒笮?。發(fā)明者建議，可以在SPDT開(kāi)關(guān)46已經(jīng)切換從而將互調(diào)接收器44的輸出路由至信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器48之后，減少在改變?cè)鲆?控制輸入抽頭T1、T3和相位-控制輸入抽頭T2、T4的設(shè)置中增益控制器52、56和信號(hào)-功率相位控制器54、58使用的步幅大小。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明應(yīng)用于前饋放大器10的結(jié)果為，在前饋路徑分路器38處未發(fā)生完全的輸入信號(hào)取消并且主放大器24的增益被輕微地減少了，引起出現(xiàn)在前饋路徑分路器38處的輸入信號(hào)部分少于來(lái)自前饋信號(hào)路徑延遲元件34的前饋信號(hào)。結(jié)果，出現(xiàn)在輸入端口16的信號(hào)部分進(jìn)入校正放大器42，并且被放大并和被同相添加至在第一主路徑耦合器30處的主路徑信號(hào)。
與最小化在信號(hào)取消節(jié)點(diǎn)處的功率和放大器輸出處的互調(diào)的前饋放大器相比，對(duì)于相同的互調(diào)失真，上述的本發(fā)明的實(shí)施例已經(jīng)經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)并發(fā)現(xiàn)能夠提供高出大約1dB的輸出功率。除去更高的輸出功率，也改進(jìn)了效率。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在給定獲得十分之幾dB所必須的長(zhǎng)度和提供這些十分之幾dB的費(fèi)用的情況下，這些結(jié)果是顯著的。
前饋放大器設(shè)計(jì)領(lǐng)域的技術(shù)人員也將了解本發(fā)明可適用于增加使用用于歸零信號(hào)和互調(diào)取消環(huán)路的性能測(cè)量方法的其它類(lèi)型前饋放大器的總增益。
本發(fā)明的上述實(shí)施例意在作為本發(fā)明的實(shí)例，并且可由本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離由附加在此的權(quán)利要求唯一定義的本發(fā)明范圍的情況下對(duì)其進(jìn)行替代和修改。
權(quán)利要求
1.一種前饋放大器，包含信號(hào)取消環(huán)路和互調(diào)取消環(huán)路，該前饋放大器被配置為進(jìn)行操作以使得在啟動(dòng)時(shí)使該信號(hào)取消環(huán)路平衡，從而最小化前饋路徑中的信號(hào)功率，并且之后其進(jìn)行操作以最小化該前饋放大器的輸出處的互調(diào)。
2.一種前饋放大器，包含輸入端口(16)；輸出端口(18)；第一主路徑分路器(20)，其輸入連接至輸入端口(16)，使得當(dāng)輸入信號(hào)施加于輸入端口(16)時(shí)，其由第一主路徑分路器(20)分路成主信號(hào)和前饋信號(hào)；主信號(hào)路徑增益和相位調(diào)整器(22)，其輸入連接至第一主路徑分路器(20)的第一輸出，主信號(hào)路徑增益和相位調(diào)整器(22)具有配置成使得抽頭上的電壓電平控制主信號(hào)的增益和相位的增益-控制輸入抽頭(T1)和相位控制輸入抽頭(T2)；主放大器(24)，其輸入連接至主信號(hào)路徑增益和相位調(diào)整器(22)的輸出；第二主路徑分路器(26)，其輸入連接至主放大器(24)的輸出；主信號(hào)路徑延遲元件(28)，其輸入連接至第二主路徑分路器(26)的第一輸出；第一主路徑耦合器(30)，其輸入連接至主信號(hào)路徑延遲元件(28)的輸出；第三主路徑分路器(32)，其輸入連接至第一主路徑耦合器(30)的輸出并且其第一輸出連接至輸出端口18；互調(diào)接收器(44)，其輸入連接至第三主路徑分路器(32)的第二輸出；前饋信號(hào)路徑延遲元件(34)，其輸入連接至第一主路徑分路器(20)的第二輸出，由前饋信號(hào)路徑延遲元件(34)所施加的延遲被選擇為近似匹配由主放大器(24)引起的主信號(hào)中的延遲；前饋路徑耦合器(36)，其第一輸入連接至前饋信號(hào)路徑延遲元件(34)的輸出；衰減器(43)，其將第二主路徑分路器(26)的第二輸出連接至前饋路徑耦合器(36)的第二輸入，選擇該衰減使得提供給前饋路徑耦合器(36)的主信號(hào)的未失真部分由該前饋信號(hào)近似抵償；前饋路徑分路器(38)，其輸入連接至前饋路徑耦合器(36)的輸出；SPDT開(kāi)關(guān)(46)，其第一位置連接至前饋路徑分路器(38)的第二輸出并且其第二位置連接至互調(diào)接收器(44)的輸出；信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器(48)，其輸入連接至SPDT開(kāi)關(guān)(46)的極，該信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器(48)被配置成用以提取并處理來(lái)自出現(xiàn)在其輸入處的信號(hào)的數(shù)據(jù)，該信號(hào)指示如何操縱增益控制輸入抽頭(T1)和相位控制輸入抽頭(T2)以最小化出現(xiàn)在其輸入處的信號(hào)；信號(hào)-功率增益控制器(52)，其輸入連接至信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器(48)的第一輸出，該信號(hào)-功率增益控制器(52)被配置成用以響應(yīng)于由信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器(48)提供的數(shù)據(jù)來(lái)操縱增益控制輸入抽頭(T1)，以在SPDT開(kāi)關(guān)(46)設(shè)置為將信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器(48)的輸入連接至前饋路徑分路器(38)的第二輸出時(shí)最小化在該前饋路徑分路器(38)處的信號(hào)功率，并且用以在SPDT開(kāi)關(guān)(46)設(shè)置為將信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器(48)的輸入連接至互調(diào)接收器(44)的輸出時(shí)最小化由互調(diào)接收器(44)接收的互調(diào)；信號(hào)功率相位控制器(54)，其輸入連接至信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器(48)的第二輸出，該信號(hào)功率相位控制器(54)被配置成用以響應(yīng)于由信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器(48)提供的數(shù)據(jù)來(lái)操縱相位-控制輸入抽頭(T2)，以在SPDT開(kāi)關(guān)(46)設(shè)置為將信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器(48)的輸入連接至前饋路徑分路器(38)的第二輸出時(shí)最小化在前饋路徑分路器(38)處的信號(hào)功率，并且用以在SPDT開(kāi)關(guān)(46)設(shè)置為將信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器(48)的輸入連接至互調(diào)接收器(44)的輸出時(shí)最小化由互調(diào)接收器(44)接收的互調(diào)；前饋信號(hào)路徑增益和相位調(diào)整器(40)，其輸入連接至前饋路徑分路器(38)的第一輸出，該前饋信號(hào)路徑增益和相位調(diào)整器(40)具有增益控制輸入抽頭(T3)和相位控制輸入抽頭(T4)；校正放大器(42)，其輸入連接至前饋信號(hào)路徑增益和相位調(diào)整器(40)的輸出并且其輸出連接至第一主路徑耦合器(30)的第二輸入，主信號(hào)路徑延遲元件(28)具有近似等于校正放大器(42)中的延遲的延遲；互調(diào)檢測(cè)器/處理器(50)，其輸入連接至互調(diào)接收器(44)的輸出，該互調(diào)檢測(cè)器/處理器(50)被配置成用以提取并處理來(lái)自出現(xiàn)在其輸入處的信號(hào)的數(shù)據(jù)，該信號(hào)指示如何操縱增益控制輸入抽頭(T3)和相位控制輸入抽頭(T4)以最小化出現(xiàn)在其輸入處的信號(hào)；互調(diào)增益控制器(56)，其輸入連接至互調(diào)檢測(cè)/處理器(50)的第一輸出，并且其響應(yīng)于由互調(diào)增益控制器(56)提供的數(shù)據(jù)操縱增益控制輸入抽頭(T3)，以最小化由互調(diào)接收器(44)接收的互調(diào)；和互調(diào)相位控制器(58)，其輸入連接至互調(diào)檢測(cè)/處理器(50)的第一輸出，并且其響應(yīng)于由互調(diào)檢測(cè)器/處理器(50)提供的數(shù)據(jù)操縱相位控制輸入抽頭(T4)，以最小化互調(diào)接收器(44)接收的互調(diào)，并且其中在前饋放大器(10)的啟動(dòng)階段，SPDT開(kāi)關(guān)(46)被設(shè)置成用以將前饋路徑分路器(38)連接至信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器(48)，直到前饋路徑中的總功率最小化并且由互調(diào)接收器(44)接收的互調(diào)最小，并且然后被設(shè)置成使得將互調(diào)接收器(44)連接至信號(hào)-功率檢測(cè)器/處理器(48)。
3.一種用于操作具有信號(hào)取消環(huán)路和互調(diào)取消環(huán)路的前饋放大器的方法，包含在啟動(dòng)時(shí)，操作前饋放大器使得信號(hào)取消環(huán)路被平衡，從而最小化前饋路徑中的信號(hào)功率；并且然后，操作前饋放大器從而最小化前饋放大器的輸出處的互調(diào)。
4.一種用于操作前饋放大器的方法，該前饋放大器具有信號(hào)取消環(huán)路和互調(diào)取消環(huán)路，其中該信號(hào)取消環(huán)路包括第一增益和相位調(diào)整器、形成主信號(hào)路徑一部分的主放大器、和用于提供前饋信號(hào)的前饋信號(hào)路徑輸出；且該互調(diào)取消環(huán)路連接至前饋信號(hào)路徑輸出，并包括第二增益和相位調(diào)整器、校正放大器、和用于耦合校正放大器輸出至主放大器的主信號(hào)路徑下游的校正耦合器，該方法包含操縱第一增益和相位調(diào)整器從而最小化前饋信號(hào)路徑輸出處的信號(hào)功率，并操縱第二增益和相位調(diào)整器從而最小化耦合器的互調(diào)下游；并且然后，當(dāng)前饋信號(hào)路徑輸出處的信號(hào)功率和校正耦合器的互調(diào)下游達(dá)到最小時(shí)，操縱該兩個(gè)增益和相位耦合器從而最小化校正耦合器的互調(diào)下游。
全文摘要
一種用于操作前饋放大器的設(shè)備和方法，其中，在最初歸零信號(hào)取消環(huán)路和互調(diào)取消環(huán)路之后，操作前饋放大器使得控制兩個(gè)環(huán)路從而最小化在該前饋放大器的輸出處的互調(diào)。
文檔編號(hào)H03F1/32GK1663116SQ03815000
公開(kāi)日2005年8月31日 申請(qǐng)日期2003年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月25日
發(fā)明者詹姆士·R·布洛德蓋特 申請(qǐng)人:索馬網(wǎng)絡(luò)公司