專利名稱：寬帶預(yù)失真線性化的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種補償失真的方法和裝置。本發(fā)明更特別涉及一種用于寬帶預(yù)失真線性化的方法和裝置。
相關(guān)技術(shù)說明射頻(RF)信號常常包括包絡(luò)變化，例如由于幅度調(diào)制或者兩個或者多個RF載波或者RF音頻組合。如果這些幅度調(diào)制或者多音頻RF信號例如被一個非線性放大器放大，那么產(chǎn)生互調(diào)失真(IMD)。IMD導(dǎo)致頻率上產(chǎn)生非預(yù)期干擾，不同于多音頻RF信號的音頻頻率。干擾典型發(fā)生在靠近音頻頻率的頻率上，因此很難被濾掉。因而為了抑制由非線性放大導(dǎo)致的IMD，一些形式的線性化是值得的。
在放大器設(shè)計中，在失真性能和效率上交替使用。工作在“A類”條件下的線性放大器只產(chǎn)生很少失真但是效率低，工作在“C類”條件下的非線性放大器效率高但是產(chǎn)生相當(dāng)顯著的干擾。在放大器設(shè)計中，效率和失真都是十分重要的考慮，效率在高功率級變得越來越重要。因為非線性放大器的效率，非線性放大器被大量選用，失真的問題留待處理。
已經(jīng)有一些已知的放大器線性技術(shù)用來降低由非線性放大造成的失真。傳統(tǒng)的放大器線性化技術(shù)可以廣泛的劃分為反饋、前饋或者預(yù)失真。
反饋作為一種眾所周知的線性技術(shù)，被廣泛應(yīng)用。例如在US專利申請No 2，102，671中，公開了一種早期的負(fù)反饋線性記述，用于降低音頻頻率上的失真。H.A.Rosen和A.T.Owens，“用于SSB傳輸?shù)墓β史糯笃髟敿?xì)研究”，關(guān)于通信系統(tǒng)的IEEE學(xué)報，150-159頁，1964年6月，公開了用于降低射頻失真的反饋線性技術(shù)。一個時間上更近的反饋技術(shù)是Cartesian反饋，使用基帶正交調(diào)制的負(fù)反饋。在M.A.Briffa和M.Faulkner，“具有弱非線性放大器的笛卡爾反饋線性化的穩(wěn)定性分析”，IEEE通信學(xué)報，143卷，第四期，212-218頁，1996年八月，公開了這種類型反饋的例子。其他現(xiàn)代的反饋線性技術(shù)包括極性的反饋，這種技術(shù)在U.S.專利No.5，023，937討論，和中頻(IF)反饋，這在K.G.Voyce和J.H.McCandless，“使用IF反饋的功率放大器線性化”，IEEE MTT-S文摘，863-866頁，1989年。
使用這些反饋線性技術(shù)的問題是系統(tǒng)延遲典型限制了可用的線性帶寬。因此反饋技術(shù)常常被限制于窄帶系統(tǒng)，例如單載波線性調(diào)制模式。使用這些反饋線性技術(shù)的另一個缺點是它們潛在不穩(wěn)定。
前饋是另一個眾所周知的線性技術(shù)，這種技術(shù)已經(jīng)成功的應(yīng)用在射頻上。在U.S.專利No.5，157，346中公開了一個典型的前饋RF功率放大器。根據(jù)這種技術(shù)，被放大的輸出和輸入信號在第一個比較環(huán)中比較，產(chǎn)生一個錯誤信號。放大輸入信號，然后再次將輸入輸出到輸出，在第二個校正環(huán)，在輸出和原始失真相位偏移180°，因此消除了在最后輸出中的失真。這種技術(shù)在一個寬帶線性帶寬上提供了極好IMD。
前饋線性技術(shù)的缺點是它典型需要使用一個錯誤放大器，這個錯誤放大器要求線性的，因此一般工作在A類狀態(tài)中。這樣降低了前饋技術(shù)的效率，但是一個前饋放大器仍然比一個具有可比性能的A類放大器更有效率。
另一個已知的線性技術(shù)是預(yù)失真。根據(jù)這種技術(shù)，通過根據(jù)一個預(yù)失真函數(shù)，預(yù)先失真一個輸入信號得到線性，在某種意義上補充放大器失真，因此從預(yù)失真輸入到放大器輸出的全部過程是一個線性函數(shù)。
這種預(yù)失真技術(shù)或者可以應(yīng)用在目前的RF頻率上，或者應(yīng)用在基帶，也就是在是用一個RF載波調(diào)制之前。當(dāng)應(yīng)用在RF頻率上時，預(yù)失真技術(shù)顯示寬帶線性性能。然而，因為預(yù)失真函數(shù)變得更加復(fù)雜，因此對于高階失真越來越難實現(xiàn)，預(yù)失真技術(shù)典型只降低在第三階范圍內(nèi)的IMD產(chǎn)物。T.Nojima和T.Konno，“在800NHz帶寬陸地移動系統(tǒng)技術(shù)中中繼設(shè)備的三維預(yù)失真線性化器”，IEEE關(guān)于車載技術(shù)學(xué)報，Vol．VT-34，No.4，169-177頁，1985年11月，U.S.專利No.4，943，783A公開了一個典型的三次前置補償器，這個補償器在三階范圍內(nèi)降低了IMD產(chǎn)物。
圖1A介紹了一個傳統(tǒng)的三次前置補償器1，象在Nojima和Konno中公開的。在一個輸入端子2上接收到一個輸入RF信號被一個功率分離器4分為兩個幅度上基本相同的信號。其中一個分開的信號被應(yīng)用到一個線性信號路徑，這個信號路徑包括一個可變的延遲線9。另一個分開的信號被應(yīng)用到一個非線性信號路徑，這個路徑包括一個三階函數(shù)發(fā)生器6、一個可變的相位調(diào)節(jié)器7、一個可變的衰減器8。三階函數(shù)發(fā)生器6生成一個基于接收到的輸入RF信號的三階預(yù)失真信號，在端子12輸出預(yù)失真信號?？勺兊南辔徽{(diào)整器7調(diào)整預(yù)失真信號的相位，可變的衰減器8調(diào)整預(yù)失真信號的幅度。被調(diào)整過幅度和相位的預(yù)失真信號和一個線性信號在組合器5中組合，這個線性信號由延遲線9上提供。在端子10中將組合的信號交付給RF功率放大器(PA)13。在這種方式中，在被放大的信號中消除了RF PA 13導(dǎo)致的三階IMD產(chǎn)物，這樣線性化了RF PA 13。如果延遲線9補償在產(chǎn)生預(yù)失真信號中產(chǎn)生的延遲，那么可以得到寬帶線性化。
圖1B顯示包括一個RF信號的頻譜，這個RF信號包括在f1和f2上的音頻，這個信號可能被應(yīng)用到預(yù)失真電路1。圖1C介紹了RF PA13的一個輸出頻譜。像在圖1C中顯示的，輸出頻譜包括在f1和f2上的基本分量和RF PA13產(chǎn)生的在2f1-f2和2f2-f1上的三階IMD失真分量，用實線表示。輸出頻譜還包括在頻率2f1-f2和2f2-f1上的三次預(yù)失真分量，這些分量由預(yù)失真電路1注入，如虛線所示。如在圖1C中看到的，被注入的三階預(yù)失真分量和RF PA13的三階IMD產(chǎn)物幅度相同但是相位相反。這樣三階預(yù)失真分量消除了三階IMD產(chǎn)物。
使用這種方法的問題是RF功率放大器很少只產(chǎn)生三階IMD產(chǎn)物，但是還產(chǎn)生較高階IMD產(chǎn)物。典型的，沒有被解決這些較高階IMD失真產(chǎn)物，當(dāng)三階IMD產(chǎn)物被抑制后，這些高階IMD產(chǎn)物實際上升。
為了嘗試解決這些問題，S.P.Stapleton和J.K.Cavers，“適用于線性前置補償器的一種新技術(shù)”，IEEE車載技術(shù)會議記錄，753-758頁，1991年五月，公開了一種前置補償器，用于補償三階或者更高階IMD產(chǎn)物。圖2說明這個改進的前置補償器，它基本上包括三個主要塊一個正交增益相位調(diào)整器(QGPA)14，一個基帶多項式前置補償器電路(PreD)15，和一個控制器16。
如圖2所示，一個輸入RF信號在輸入端子17上被提供給QGPA 14和PreD。PreD15電路使用探測器22探測輸入RF信號，并且通過處理被探測得到的到包絡(luò)，通過非線性函數(shù)發(fā)生器F1(x)23和F2(x)24，產(chǎn)生兩個預(yù)失真信號。函數(shù)發(fā)生器F1(x)23和F2(x)24產(chǎn)生同相并且正交(I＆Q)的信號，這種信號和進入QGPA 14的信號相乘，形成三階和五階預(yù)失真信號。復(fù)數(shù)乘法處理和使用探測得到的包絡(luò)相結(jié)合能夠校正幅度調(diào)制對于幅度調(diào)制(AM/AM)和幅度調(diào)制對于相位調(diào)制(AM/PM)的失真，但是被分解為笛卡爾形式。
在QGPA 14電路中，通過首先將輸入RF信號分離到兩個路徑的方法，實現(xiàn)復(fù)數(shù)乘法。其中一個分離信號被輸入到乘法器19，另一個分離信號被分配到乘法器21。兩個路徑上的信號是相同的，除了輸入到乘法器21的信號相對于輸入到乘法器19的信號被移相器20相移90°。
在控制器16中的一個微處理器(μp)25提供函數(shù)發(fā)生器F1(x)23和F2(x)24中生成的兩個多項式函數(shù)的系數(shù)。微處理器25使基于同相并且正交的反饋信號幅度的系數(shù)線性化(沒有顯示)，上述同相并且正交的反饋信號從RF PA的輸出得到。I＆Q反饋信號在濾波器28和29中帶通濾波，為了通過將I＆Q信號從當(dāng)前期望信號中分離開的方法，測量IMD。這僅在被放大的信號是一個單載波信號的情況下是可能的，對于這個單載波信號，IMD產(chǎn)物已知位于單載波信號調(diào)制的任意一側(cè)的波段上。探測器26和27確定被帶通濾波的IMD幅度，以便于微處理器25能夠調(diào)整預(yù)失真函數(shù)的系數(shù)，使這種失真最小，并且因此減小了出現(xiàn)在RF PA輸出上的IMD產(chǎn)物的級別。
當(dāng)這種技術(shù)補償三階或者更高階IMD產(chǎn)物時，它僅適用于單載波應(yīng)用。在多載波系統(tǒng)中，不能總使用帶通濾波的方法得到載波的位置以及因此產(chǎn)生的IMD。這使得這種技術(shù)不適合于寬帶應(yīng)用，這種應(yīng)用典型包括多音頻輸入信號，這些應(yīng)用的寬帶特性從組合個別窄帶RF信號的方法得到，這些個別窄帶RF信號通過一些給定的波段規(guī)劃(頻譜)分開。
數(shù)字信號處理(DSP)可以應(yīng)用到更精細(xì)的預(yù)失真中。例如U.S.專利No.5，049，832公開了一種適合的使用DSP的線性技術(shù)中。使用DSP的問題是線性化帶寬顯著受到DSP采樣頻率和必需的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的限制。這樣，使用DSP系統(tǒng)不是典型適合于寬帶應(yīng)用。
這些傳統(tǒng)的寬帶應(yīng)用沒有一個補償在一個具有多音頻RF輸入信號的寬帶應(yīng)用中的高階IMD。另外，這些傳統(tǒng)技術(shù)都不能區(qū)分峰值和平均級別信號。
如果在一個多音頻系統(tǒng)中組合音頻，那么結(jié)構(gòu)性干擾能夠使多音頻RF信號的峰值與它的平均值相比顯著大。對于一個非線性多音頻功率放大器，將是經(jīng)濟并且功率相當(dāng)有效率的，不可能對它測量，來適應(yīng)這種信號峰值的。因此，這些多音頻信號的峰值當(dāng)超過放大器飽和限制時，將被削去。
在傳統(tǒng)的前置補償器中，例如在圖1A和2中說明的，不試圖區(qū)分在RF PA的飽和限制下或者上工作。RF輸入信號常常導(dǎo)致RF PA飽和，因此對RF輸入信號施加預(yù)失真。一旦RF PA飽和，預(yù)失真信號應(yīng)用對輸出信號的幅度沒有影響，由于一個大的補償輸入到RF PA將不會將它的輸出幅度提高到它的飽和RF輸出限制之上。然而相位的位置不會徹底不同。應(yīng)用到RF輸入信號的相位預(yù)失真校正被傳輸?shù)捷斎?。使用傳統(tǒng)的前置補償器，這些相位校正關(guān)于輸入信號峰值不會非常正確，并且因此導(dǎo)致在這個峰值上，預(yù)失真性能顯著降級。
因此還需要一個寬帶預(yù)失真技術(shù)，用于多音頻RF信號，來補償高階IMD產(chǎn)物。還需要一種預(yù)失真技術(shù)，這種技術(shù)對于峰值RF輸入信號是有效的。
發(fā)明概述因此本發(fā)明的目的是提供一種技術(shù)，用于補償高階IMD產(chǎn)物。本發(fā)明的另外一個目的是防止對于峰值輸入信號IMD補償?shù)慕导?，同時顯著提高對于平均輸入信號的IMD補償。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，產(chǎn)生一個預(yù)失真信號，該信號補償在一個寬帶上三階或者更高階IMD產(chǎn)物，并且預(yù)失真信號被應(yīng)用到一個輸入RF信號上，例如一個多音頻RF信號。預(yù)失真函數(shù)是一個系數(shù)可調(diào)的低階多項式。根據(jù)探測到的輸入RF信號的包絡(luò)，產(chǎn)生預(yù)失真函數(shù)，因此實際上依賴于音頻頻率進行預(yù)失真。探測到的包絡(luò)大概被一個雙曲正切形狀削波，并且按比例。被削波的形狀大約類似于一個雙曲正切函數(shù)，防止了被探測到包絡(luò)超出某個值，并且因此防止了當(dāng)在探測到的包絡(luò)中出現(xiàn)大峰值時，出現(xiàn)非常不精確的預(yù)失真補償。
根據(jù)實施例，預(yù)失真信號補償一個非線性放大器產(chǎn)生的IMD產(chǎn)物。多項式的系數(shù)根據(jù)放大器輸入和輸入RF信號之間的差進行調(diào)整。


下面參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實施例，其中相似的標(biāo)記用于說明相同的元素，其中，圖1A是傳統(tǒng)三階前置補償器的框圖；圖1B示出了應(yīng)用到圖1A中前置補償器的兩音頻輸入RF信號的頻譜；圖1C示出了圖1A中三階前置補償器的RF PA被放大輸出的頻譜；圖2是傳統(tǒng)五階前置補償器的框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的模擬預(yù)失真系統(tǒng)的框圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的示例預(yù)失真電路的詳細(xì)框圖；圖5A-5C是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的頻域中一個示例預(yù)失真RF信號項的狀態(tài)；圖61A-6C根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在時域中一個實例預(yù)失真RF信號項的狀態(tài)；圖7A根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的補償失真的示例方法；圖7B根據(jù)本發(fā)明的一個實施例產(chǎn)生一個預(yù)失真信號的示例方法。
詳細(xì)說明在本說明書中，特另的細(xì)節(jié)例如特定的電路、電路元件、技術(shù)等等，出于說明的需要，并且為了能夠全面理解本發(fā)明，為了不至于混淆本發(fā)明的說明，這里對已知方法、設(shè)備和電路的細(xì)節(jié)不作說明。
根據(jù)本發(fā)明，通過應(yīng)用一個預(yù)失真信號到一個輸入RF信號，補償三階和更高階IMD產(chǎn)物。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，使用模擬處理元件產(chǎn)生一個預(yù)失真信號，這個元件允許寬帶工作。
圖3說明根據(jù)本發(fā)明一個實施例的一個示例性預(yù)失真系統(tǒng)100。系統(tǒng)包括一個預(yù)失真電路(PreD)37，這個電路產(chǎn)生一個模擬預(yù)失真信號，還包括一個正交增益相位調(diào)節(jié)器(QGPA)36，這個元件將預(yù)失真信號施加到RF PA13的一個多音頻RF輸入。
PreD37內(nèi)部產(chǎn)生一個可能的預(yù)失真信號，這個預(yù)失真信號基于在端子30上接收到的多音頻RF輸入信號RFin。從端子30接收到的輸入信號q被一個輸入耦合器33分成兩個幅度相同的兩條之路。(黑色表示復(fù)信號，為了清晰起見已經(jīng)抑制時間依賴性)。一條支路供應(yīng)給延遲線42。另一條支路作為信號x供應(yīng)給一個分支器34。分支器34將信號x分為兩條另外的幅度相同的分支，其中一條提供給PreD 37，另一條提供給90分支器35。90相位分支器將信號x分成兩個分支，一個分支乘以0，另一條分支乘以90，這樣產(chǎn)生一個復(fù)信號。
PreD 37產(chǎn)生一個基于信號x的預(yù)失真信號p。90分支器35使QGPA36，來自PreD37的復(fù)預(yù)失真信號p乘信號x，并且因此調(diào)整信號x的大小和相位。被調(diào)整的信號x作為信號r從QGPA輸出到RF PA13。
基于增益形式的預(yù)失真系統(tǒng)的工作可以用數(shù)學(xué)來說明r=xp (1)其中r表示預(yù)失真RF信號，x表示RF輸入，p表示預(yù)失真信號(或者動態(tài)復(fù)增益信號)由PreD 37產(chǎn)生的，即p=pi+jpq。PreD37以笛卡爾形式產(chǎn)生預(yù)失真信號，如下pi=｜x｜2C2i+｜x｜C1i+C0i(2a)pq=｜x｜2C2q+｜x｜C1q+C0q(2b)其中｜x｜表示信號x的大小，c表示預(yù)失真信號的系數(shù)，這個系數(shù)被控制器40調(diào)整。QGPA36例如可以使用兩個乘法器和一個加法器實現(xiàn)，預(yù)失真信號p乘以輸入信號x。
方程式1可以寫成擴展的復(fù)數(shù)形式r=x(｜x｜2C2+｜x｜C1+C0)(3)其中C0=C0i+jC0q(4a)C1=C1i+jC1q(4b)C2=C2i+jC2q(4c)再次參考圖3，控制器40調(diào)整預(yù)失真信號系數(shù)，通過減小輸入q和RF PA13之間比例輸出之間差。RF PA13的輸出v通過耦合器47耦合到衰減器43。耦合輸出在衰減器43中減小，減小的輸出通過耦合器46耦合到輸入信號，通過元件42輸入信號被延遲，延遲時間基本上等于在預(yù)失真分支上的延遲。衰減器43將耦合器47的輸出減小1/Gd，其中GD對應(yīng)于RF PA13的增益，耦合器47的增益等等，因此標(biāo)定的輸出信號的增益與被延遲輸入信號增益相匹配。標(biāo)定的輸出信號和被延遲的輸入信號通過耦合器45耦合到探測器41，這個探測器41探測標(biāo)定輸出信號和被延遲的輸入信號之間的差，并且將這個差作為一個錯誤信號e報告到控制器40?？刂破?0調(diào)整預(yù)失真信號系數(shù)C1i，C2i，C1q，C2q，使錯誤信號e最小。這說明在放大器特性中的變化，這種特性隨著溫度和時間變化?？刂破?0還產(chǎn)生恒定復(fù)系數(shù)C0i和C0q，其中通過加法器38和39將這個系數(shù)加到PreD輸出，以便于校正在RF放大器輸入和輸出之間差的靜態(tài)部分?？刂破?0例如可以使用一個微處理器實現(xiàn)。
像我們從等式3基于增益的預(yù)失真信號中看到的，沒有PreD 37，即C1i=0，C1q=0，C2i=0，C2q=0=＞C1=0，C2=0，通過設(shè)置復(fù)系數(shù)，C0=C0i+C0q。控制QGPA 36的增益。這樣，不需要PreD 37，QGPA 36僅可以依賴于應(yīng)用的RF輸入級，調(diào)整RF PA 13的復(fù)增益。既然RF PA 13具有復(fù)增益，這個復(fù)增益變化有些像RF輸入級變化，即它不是線性的，那么這樣固定調(diào)整將導(dǎo)致只在一個RF級零輸入-輸出差。在其他級上，輸入-輸出差將是非零的。引進PreD37是復(fù)增益動態(tài)變化，像RF輸入級函數(shù)，因此能夠在RF級范圍內(nèi)降低輸入-輸出差，這樣有效線性化RF PA 13。提供C1項，使PreD37能夠按照和輸入幅度乘比例的調(diào)整QGPA 36的復(fù)增益。提供C2項，使復(fù)增益能夠響應(yīng)輸入幅度的平方變化。
圖4說明一個實例性預(yù)失真電路的詳細(xì)框圖。根據(jù)一個實例性的實施例，圖4的預(yù)失真電路對應(yīng)于圖3中的PreD37。然而將可以理解本發(fā)明不受此限制，所以根據(jù)本發(fā)明的預(yù)失真電路可以在任何系統(tǒng)中實現(xiàn)，對于這種系統(tǒng)，三階或者更高階IMD補償是可以預(yù)期的。
參考圖4，輸入RF信號RFi(根據(jù)示例性的實施例，相應(yīng)于圖3中的信號x)應(yīng)用到一個輸入探測器，這個輸入探測器包括一個混合器48和一個限制放大器49。輸入探測器探測到輸入RF信號的包絡(luò)。這使得實際依賴于音頻頻率預(yù)失真。探測到的包絡(luò)被應(yīng)用到可變飽和放大器(VSA)50。VSA 50使用一個修剪電平有效修剪探測得到的包絡(luò)，這個修剪電壓可以通過應(yīng)用到端子C3上的控制電壓從外形上控制。根據(jù)示例性的實施例，修剪形狀近似于雙曲正切函數(shù)，該函數(shù)防止包絡(luò)超過某個值。這防止PreD 37當(dāng)在探測得到的包絡(luò)上出現(xiàn)大峰值時，進行很不精確的預(yù)校正。
來自VSA 50的被削波的信號被應(yīng)用到可變增益放大器(VGA)51。VGA51標(biāo)定被削波的信號，并且使全部PreD37電路關(guān)閉，或者響應(yīng)應(yīng)用到端子C4上控制電壓，逐漸取消其能力。
VGA 51標(biāo)定的輸出表示RF輸入的預(yù)處理包絡(luò)。這個信號，｜x｜，在平方器52中產(chǎn)生｜x｜2。為了產(chǎn)生等式2a和2b給出的函數(shù)，｜x｜和｜x｜2被應(yīng)用到四個線性輸出乘法器電路53、54、55和56。這些乘法器將｜x｜和｜x｜2分別和C1i，C2i，C1q，C2q。加法器57和59將乘出的信號相加，并且在緩沖器58和60中緩存，分另產(chǎn)生兩個輸出PRI和PRQ。這些輸出表示等式2a和2b的較高階項，即PRI=｜x｜2C2i+｜x｜C1i和PRQ=｜x｜2C2q+｜x｜C1q。等式2a和2b的較低階項(C0i，C0q)接著由加法器38和39加到PRI和PRQ，分別給出pi和pq。
雖然上面以基于增益形式說明，但是還可以通過擴展等式3方法通過從輸入到輸出的傳輸函數(shù)說明預(yù)失真系統(tǒng)r=x｜x｜2C2+x｜x｜2C1+xC0(5)等式5說明預(yù)失真信號r包括用于補償一階IMD的一階項xC0，包括補充三階IMD的三階項x｜x｜2C2，和另外項x｜x｜Ci，該項補充許多IMD產(chǎn)物，不僅僅是三階IMD產(chǎn)物，這樣對于高階IMD產(chǎn)物提供了有效的線性化性能。這參考圖5A-5C可以很好的理解，圖5說明在頻域內(nèi)預(yù)失真信號r的狀態(tài)，除了系數(shù)。像我們從圖5A和5C中看到的，一階項x為一階預(yù)失真做準(zhǔn)備，相x｜x｜2基本上提供給三階失真。然而圖5B說明相x｜x｜為預(yù)失真做準(zhǔn)備，不僅僅是三階。
除了提供對于更高階IMD產(chǎn)物預(yù)失真外，關(guān)于動態(tài)范圍，x｜x｜項表現(xiàn)得很好。在圖6A-6C中可以看到，這些項隨著｜x｜的每階更快變化，即快速升和降。這些6A-6C說明在時域中預(yù)失真信號項的狀態(tài)。相類似的，x｜x｜和替換的高階項例如x5、x7等等比較，當(dāng)x的幅度相當(dāng)大(＞1)時，替換的高階項的幅度比x｜x｜項的幅度上升的快，這樣在電子具體實施中，較早的到達削波極限。當(dāng)x相當(dāng)小(＜1)時，替換高階項的幅度比x｜x｜的幅度降低的快，因此在電子具體實施中，將很快到達噪聲底部。這樣特別當(dāng)處理多音頻信號時，項x｜x｜簡化了預(yù)失真電路的電子實現(xiàn)，這種多音頻信號自然具有一個高動態(tài)范圍。
圖7A說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施例補償失真的示例性方法。這個方法開始于步驟700，在這個步驟上，接收到一個輸入的多音頻RF信號。在步驟720，產(chǎn)生預(yù)失真信號。在步驟740，預(yù)失真信號被應(yīng)用到輸入多音頻RF信號。在應(yīng)用預(yù)失真信號后，例如放大輸入多音頻RF信號，預(yù)失真信號補償放大器產(chǎn)生的IMD。在圖7A中，只要接收到輸入RF信號，那么重復(fù)預(yù)失真方法。
圖7B說明根據(jù)本發(fā)明一個實施例產(chǎn)生一個預(yù)失真信號的一個示例性方法。方法開始于步驟722，在這個步驟上，探測到輸入多音頻RF信號的包絡(luò)。在步驟724，探測到的包絡(luò)被削波，在步驟726，該信號標(biāo)定。接著，在步驟728，例如根據(jù)探測到的在放大器輸入和放大器輸出之間的錯誤，控制器40調(diào)整系數(shù)。最后，在步驟730，通過將控制器40調(diào)整的系數(shù)和探測到的包絡(luò)相乘的方法，計算多項式預(yù)失真函數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明，在一個寬帶帶寬上改進平均IMD性能，同時將錯誤的預(yù)失真降低到峰值輸入級上。在實驗的測試中，使用1500MHz的中心頻率和25W的平均輸出功率，如果在至少10MHz的帶寬上沒有破壞峰值IMD性能，那么對于平均IMD的改進超過10分貝(db)。根據(jù)本發(fā)明的預(yù)失真技術(shù)僅需要很小改動就能應(yīng)用到幾乎任何載波頻率上。
能夠理解本發(fā)明不限制于以上說明和介紹的特定的實施例。例如，盡管上面的實施例參考補充由非線性放大器導(dǎo)致的失真。但是本發(fā)明可以應(yīng)用到補償來自其他任何源的IMD。另外，盡管上面說明的輸入RF信號是一個多音頻RF信號，但是應(yīng)該意識到本發(fā)明還可以應(yīng)用到單音頻RF輸入信號。說明書預(yù)期任何并且所有的修改，這些修改屬于下面權(quán)利要求中定義的本發(fā)明的范疇。
權(quán)利要求
1.用補償在寬帶上失真的一種裝置，該裝置包括一個產(chǎn)生一個預(yù)失真信號的預(yù)失真電路，該信號補償三階或者更高階互調(diào)失真產(chǎn)物；和一個用于將預(yù)失真信號應(yīng)用到一個輸入射頻信號的電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中輸入射頻信號是一個多音頻射頻信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中用于應(yīng)用預(yù)失真信號的電路包括一個正交增益相位調(diào)整器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中預(yù)失真信號是一個低階多項式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中預(yù)失真電路產(chǎn)生一個根據(jù)下面等式的預(yù)失真信號r=x｜x｜2C2+x｜x｜C1+xC0其中r表示一個被預(yù)失真的輸入射頻信號，x表示輸入射頻信號，C2，C1，C0表示可調(diào)整的復(fù)控制系數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，另外包括一個控制器，用于調(diào)整預(yù)失真電路產(chǎn)生的預(yù)失真信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中非線性放大器產(chǎn)生互調(diào)失真產(chǎn)物，并且將預(yù)失真信號在非線性放大器放大之前應(yīng)用到輸入射頻信號上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其中控制器根據(jù)放大器輸出和輸入射頻信號之間的差調(diào)節(jié)預(yù)失真信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中預(yù)失真電路包括一個包絡(luò)探測器，用于探測輸入射頻信號的包絡(luò)并且產(chǎn)生基于探測到的包絡(luò)的預(yù)失真信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其中預(yù)失真電路包括一個可變飽和放大器，用于修剪探測到的包絡(luò)，使之近似于一個雙曲正切形狀。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的裝置，其中預(yù)失真電路包括可變的增益放大器，用于標(biāo)定被修剪的包絡(luò)。
12.補償在一個寬帶上的失真的方法，方法包括步驟有產(chǎn)生一個預(yù)失真信號；和將預(yù)失真信號應(yīng)用到輸入射頻信號上，其中預(yù)失真信號補償三階或者更高階互調(diào)失真產(chǎn)物。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中輸入射頻信號使一個多音頻射頻信號。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中預(yù)失真信號是一個低階多項式。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中根據(jù)下面等式產(chǎn)生預(yù)失真信號r=x｜x｜2C2+x｜x｜C1+xC0其中r表示一個被預(yù)失真的輸入射頻信號，x表示輸入射頻信號，C1，C2，C0表示可調(diào)整的復(fù)控制系數(shù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，另外包括調(diào)整預(yù)失真信號的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中非線性放大器產(chǎn)生互調(diào)失真產(chǎn)物，并且將預(yù)失真信號在非線性放大器放大之前應(yīng)用到輸入射頻信號上。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中根據(jù)探測到的放大器輸出和輸入射頻信號之間的差調(diào)節(jié)預(yù)失真信號。
19.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中產(chǎn)生預(yù)失真信號的步驟包括探測輸入射頻信號的包絡(luò)；產(chǎn)生基于探測得到的包絡(luò)的預(yù)失真信號。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中產(chǎn)生預(yù)失真信號的步驟包括修剪被探測到包絡(luò)使之近似于雙曲正切曲線的步驟。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中產(chǎn)生一個預(yù)失真信號的步驟包括標(biāo)定探測得到的包絡(luò)的步驟。
全文摘要
產(chǎn)生一個預(yù)失真信號,補償在一個寬帶上三階或者更高階互調(diào)失真。預(yù)失真信號被施加到一個輸入射頻信號,例如一個多音頻射頻信號。預(yù)失真信號是一個具有可調(diào)整系數(shù)低階多項式。預(yù)失真信號能夠補償一個非線性放大器產(chǎn)生的互調(diào)產(chǎn)物,并且多項式系數(shù)能夠基于在放大器輸出和輸入射頻信號之間差來調(diào)整。
文檔編號H03F1/32GK1285089SQ9881375
公開日2001年2月21日 申請日期1998年12月22日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月22日
發(fā)明者M·布里法, P·貝里斯滕 申請人:艾利森電話股份有限公司