專利名稱：嵌套前饋失真減小系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及放大器并且尤其涉及用于放大器的一種嵌套前饋失真減小系統(tǒng)。
放大器通常在一個(gè)信號(hào)上加上不希望有的失真，產(chǎn)生的輸出信號(hào)包括失真或非線性分量以及輸入信號(hào)分量。該失真包括加到該信號(hào)上或?qū)υ撔盘?hào)有不利影響的任何干擾信號(hào)。因此有必要發(fā)明能夠基本消除或顯著減小由放大器產(chǎn)生的失真的技術(shù)。
前饋校正通常用于現(xiàn)代放大器中，以改進(jìn)放大器對(duì)不同輸入模式的線性。前饋校正的實(shí)質(zhì)是處理由放大器產(chǎn)生的失真，例如互調(diào)(IMD)分量，使得在最后的疊加點(diǎn)處消除失真。由于輸入信號(hào)模式以及合成的失真位置的不可預(yù)見性，一些前饋方案在主信號(hào)路徑上注入一個(gè)已知信號(hào)，即導(dǎo)頻信號(hào)，與放大過程產(chǎn)生的失真一起傳輸。通過設(shè)計(jì)前饋失真減小電路以探測(cè)和減小該導(dǎo)頻信號(hào)，失真也被減小了。


圖1公開了一種前饋校正電路10，它能夠使用一個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)以減小由RF放大器12產(chǎn)生的失真。信號(hào)例如一令載波信號(hào)被加到分路器14。分路器14復(fù)制或產(chǎn)生位于主信號(hào)路徑16和前饋路徑18上的信號(hào)的一個(gè)模擬表示。分路器14是稱為回路#1的前饋回路的一部分，回路#1除了分路器14以外，還包括增益和相位電路20、耦合器22、RF放大器12、延遲電路24以及耦合器26和28。主路徑16上的信號(hào)被加到增益和相位電路20。增益和相位電路20的輸出與導(dǎo)頻信號(hào)被加到耦合器22。典型地，導(dǎo)頻信號(hào)的幅值比信號(hào)的幅值小得多(例如小30dB)，使得不會(huì)影響放大器12的工作。耦合器22的輸出被加到放大器12，放大器12的輸出包括放大的信號(hào)、放大的導(dǎo)頻信號(hào)以及由放大器12產(chǎn)生的失真信號(hào)。放大器的輸出的一部分從耦合器26引出，并且通過耦合路徑30在耦合器28處與信號(hào)(路徑18上的信號(hào))的延遲形式合并。路徑18上的信號(hào)已經(jīng)經(jīng)歷了由延遲電路24提供的足夠的延遲，使得這樣的信號(hào)與通過路徑30在耦合器28處出現(xiàn)的信號(hào)經(jīng)歷了相同的延遲。
增益和相位電路20通過控制路徑32由控制信號(hào)控制以調(diào)節(jié)信號(hào)的增益和相位，使得通過路徑30在耦合器28處出現(xiàn)的信號(hào)與耦合器28處的延遲信號(hào)基本反相(幅值相同但相位相差180°)。在增益和相位電路20的控制路徑32上出現(xiàn)的控制信號(hào)以眾所周知的方式如使用探測(cè)電路從點(diǎn)A處的信號(hào)導(dǎo)出。探測(cè)電路探測(cè)信號(hào)的眾所周知的電信號(hào)特性例如幅值、相位和頻率。因此，加到耦合器28的信號(hào)基本相互補(bǔ)償，在點(diǎn)A處留下導(dǎo)頻信號(hào)和由放大器12產(chǎn)生的失真。因而，回路#1是一個(gè)前饋回路，用于在點(diǎn)A處隔離導(dǎo)頻信號(hào)和由放大器12產(chǎn)生的失真信號(hào)。
在點(diǎn)A處出現(xiàn)的信號(hào)(導(dǎo)頻信號(hào)和失真信號(hào))被饋入增益和相位電路34，增益和相位電路34的輸出饋入主校正放大器36，主校正放大器36的輸出饋入耦合器38。放大器12的輸出信號(hào)(信號(hào)、導(dǎo)頻信號(hào)和失真信號(hào))的一部分饋入延遲電路40，延遲電路40的輸出饋入耦合器38。延遲電路40使得來自放大器12的輸出并加到耦合器38的信號(hào)與來自放大器36的輸出并加到耦合器38的信號(hào)經(jīng)歷基本相同的延遲。
導(dǎo)頻信號(hào)用于獲得有關(guān)主信號(hào)路徑16中失真補(bǔ)償程度的信息。該信息是通過探測(cè)導(dǎo)頻信號(hào)的眾所周知的電信號(hào)特性，例如該導(dǎo)頻信號(hào)的幅值、頻譜成分、相位響應(yīng)而獲得的。例如，耦合器38處補(bǔ)償后的導(dǎo)頻信號(hào)的幅值能夠顯示失真補(bǔ)償?shù)某潭?。如果該?dǎo)頻信號(hào)的幅值在耦合器38后很小，則失真的幅值也很小。探測(cè)電路42，例如連接到一個(gè)對(duì)數(shù)探測(cè)器的混頻器(或其它已知的探測(cè)電路)，將探測(cè)該導(dǎo)頻信號(hào)，并且利用該信息產(chǎn)生控制信號(hào)到路徑46上，以使增益和相位電路34修改點(diǎn)A處的導(dǎo)頻信號(hào)，使得主路徑16上耦合器38處的導(dǎo)頻信號(hào)與前饋路徑18上耦合器38處的導(dǎo)頻信號(hào)基本反相(幅值相同但相位相差180°)。耦合器38處的相應(yīng)的導(dǎo)頻信號(hào)和失真信號(hào)分別相互基本補(bǔ)償，在系統(tǒng)的輸出處留下信號(hào)(或信號(hào)的放大形式)。因此，包括耦合器26、耦合器28、增益和相位電路34、放大器36、耦合器38和延遲電路40的回路#2是一個(gè)前饋回路，它利用從導(dǎo)頻信號(hào)獲得的信息基本補(bǔ)償由放大器12產(chǎn)生的失真。
但是，在實(shí)際系統(tǒng)中，很少有失真和導(dǎo)頻信號(hào)的完全補(bǔ)償。前饋失真減小系統(tǒng)要求嚴(yán)格的工作容限，例如，為實(shí)現(xiàn)IMD中30dB的減小，典型的前饋校正系統(tǒng)可能要求+或-0.1dB的頻率平坦響應(yīng)(工作頻帶上的幅值偏差)以及+或-1度的相位線性(工作頻帶上關(guān)于直線的相位偏差)。獲得這樣的精度很困難。在使用導(dǎo)頻信號(hào)的前饋失真減小信號(hào)中，由于導(dǎo)頻信號(hào)的補(bǔ)償以及導(dǎo)頻信號(hào)幅值相對(duì)于輸出信號(hào)幅值，前饋失真減小系統(tǒng)的輸出處的導(dǎo)頻信號(hào)的幅值典型地較小。因而，探測(cè)系統(tǒng)輸出處的導(dǎo)頻信號(hào)很困難。為了改進(jìn)該失真減小系統(tǒng)的輸出處導(dǎo)頻信號(hào)的探測(cè)，一些方案被開發(fā)，以在合適的位置產(chǎn)生導(dǎo)頻信號(hào)以及改進(jìn)探測(cè)和控制。這些方案典型地增加了系統(tǒng)的成本。
無導(dǎo)頻前饋失真減小方案被開發(fā)以消除導(dǎo)頻信號(hào)，由此不再需要導(dǎo)頻產(chǎn)生、探測(cè)和控制電路，例如耦合器22和導(dǎo)頻探測(cè)電路42。但是，無導(dǎo)頻前饋減小系統(tǒng)在其輸出處無法探測(cè)一個(gè)已知的導(dǎo)頻信號(hào)以補(bǔ)償變化的工作條件。代替在耦合器38處探測(cè)導(dǎo)頻信號(hào)以改進(jìn)補(bǔ)償?shù)氖?，無導(dǎo)頻前饋系統(tǒng)能夠利用增益和相位控制電路54響應(yīng)來自耦合器56和58的輸入，以產(chǎn)生進(jìn)入增益和相位電路34的增益和相位控制信號(hào)。相應(yīng)地，增益和相位電路34提供可變的相位和/或增益調(diào)節(jié)，為前饋路徑18上的失真保持合適的增益和/或相位，以改進(jìn)耦合器38處主信號(hào)路徑16的失真的減小。該增益和相位控制電路增加了成本和復(fù)雜性，并且實(shí)現(xiàn)失真的足夠減小很困難。例如，校正放大器36產(chǎn)生帶二次失真的放大的失真，注入主信號(hào)路徑16。
需要一個(gè)失真減小系統(tǒng)，能夠提供足夠的失真減小，同時(shí)減少與其它失真減小系統(tǒng)有關(guān)的任何問題的。
本發(fā)明包括一個(gè)嵌套前饋失真減小系統(tǒng)，它在減小主信號(hào)路徑上來自一個(gè)主放大器的失真時(shí)，使用一個(gè)嵌套前饋裝置用于該校正放大器以減小由該校正放大器產(chǎn)生的失真。在減小來自該校正放大器的失真以及透級(jí)使用更高質(zhì)量的校正放大器時(shí)，該嵌套前饋裝置產(chǎn)生來自該主放大器的失真的一個(gè)改進(jìn)的、更穩(wěn)定的表示，由此減輕了在產(chǎn)生帶有減小的失真的放大的信號(hào)時(shí)可變?cè)鲆婧?或相位控制的需要。
例如，前饋失真減小系統(tǒng)接收一個(gè)將在主信號(hào)路徑上放大的信號(hào)，并且產(chǎn)生進(jìn)入該主信號(hào)路徑和一個(gè)前饋路徑的信號(hào)的模擬表示。主信號(hào)路徑上的信號(hào)被加到主放大器，該主放大器的輸出包括放大的信號(hào)以及由主放大器產(chǎn)生的失真信號(hào)。主放大器的輸出的一部分被放在一個(gè)耦合路徑上并且與前饋路徑上的信號(hào)的延遲形式合并，以將主放大器產(chǎn)生的失真隔離到前饋路徑。前饋路徑上的失真被饋入一個(gè)嵌套前饋裝置。該嵌套前饋裝置向主校正放大器提供該失真，該主校正放大器放大來自主放大器的失真并產(chǎn)生二次失真。嵌套前饋裝置使用一個(gè)更小的、更高質(zhì)量的第二校正放大器以產(chǎn)生來自該主放大器的失真的一個(gè)改進(jìn)的、更穩(wěn)定的表示，從而減小來自該校正放大器的二次失真。通過使用來自該主放大器的失真的一個(gè)改進(jìn)的、更穩(wěn)定的表示以減小主信號(hào)路徑上的失真，該嵌套前饋失真減小系統(tǒng)提供改進(jìn)的失真減小并且減輕了相位和/或增益控制的需要。使用連續(xù)的嵌套前饋裝置提供了來自該主放大器的失真的愈加穩(wěn)定和更精確的表示。
在一個(gè)示范的嵌套前饋裝置中，前饋路徑上的失真被分路到一個(gè)主校正路徑和一個(gè)嵌套前饋路徑。主校正路徑上的失真信號(hào)饋入主校正放大器，主校正放大器產(chǎn)生帶有由主校正放大器產(chǎn)生的二次失真的一個(gè)放大的失真信號(hào)。主校正放大器的輸出的一部分被放在一個(gè)耦合路徑上并且與第二前饋路徑上的失真的延遲形式合并，以將該主校正放大器產(chǎn)生的二次失真隔離到第二前饋路徑。第二前饋路徑上的二次失真通過一個(gè)第二校正放大器前饋，以減小主校正路徑上來自主校正放大器的二次失真。帶有減小的二次失真的放大的失真信號(hào)被用于提供主信號(hào)路徑上來自主放大器的失真的改進(jìn)的減小。第二校正放大器的質(zhì)量控制著具有嵌套前饋失真減小系統(tǒng)的前饋失真減小系統(tǒng)中的失真減小量。
使用具有比主校正放大器更高質(zhì)量的第二校正放大器的這種嵌套前饋裝置，減少了在第二校正路徑與嵌套的前饋路徑上的失真之間和/或主信號(hào)路徑與前饋路徑上的信號(hào)之間使用相對(duì)可變的增益和/或相位控制的需要。因?yàn)楣潭ㄇ梆伿д鏈p小系統(tǒng)的工作由嵌套的、更高質(zhì)量的校正放大器的工作所控制，所以能夠使用固定的增益和/或相位控制。由于校正放大器處理較小的功率水平，該校正放大器產(chǎn)生輸入信號(hào)的更線性的表示并且對(duì)溫度更穩(wěn)定，因此它能夠具有更高的質(zhì)量。同樣地，嵌套前饋裝置產(chǎn)生來自主放大器的失真的一個(gè)穩(wěn)定的、較小失真的表示，并且該失真的較小失真的表示能夠用于減小主信號(hào)路徑上的失真。連續(xù)的嵌套前饋裝置能夠用于進(jìn)一步改進(jìn)嵌套前饋失真減小系統(tǒng)的性能和/或進(jìn)一步減少使用可變?cè)鲆婧?或相位控制的需要。用于第二校正放大器的第二嵌套前饋裝置可以嵌套在第一嵌套前饋裝置中。第二嵌套前饋裝置使用比第二校正放大器更小且質(zhì)量更高的第三校正放大器，以減小來自該第二校正放大器的二次失真。同樣地，第三校正放大器控制著失真減小系統(tǒng)的失真減小性能。因?yàn)樵摰谌Ｕ糯笃鞲。圆挥绊懴到y(tǒng)的總效率。因?yàn)榈谌Ｕ糯笃髻|(zhì)量更高且更穩(wěn)定，所以有前饋失真減小系統(tǒng)可以是固定的并且不要求可變?cè)鲆婧?或相位控制。
閱讀以下詳細(xì)描述并且參考附圖，本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)可以更明顯。其中圖1是用于RF放大器的現(xiàn)有技術(shù)前饋失真減小方案的方框圖；圖2顯示根據(jù)本發(fā)明的原理使用嵌套前饋裝置的前饋失真減小系統(tǒng)的一般方框圖；以及圖3顯示根據(jù)本發(fā)明的原理使用嵌套前饋裝置的前饋失真減小系統(tǒng)的一個(gè)特殊實(shí)施例。
下面描述了根據(jù)本發(fā)明的原理的嵌套前饋失真減小系統(tǒng)的一個(gè)說明性實(shí)施例。圖2顯示嵌套前饋失真減小系統(tǒng)60的一般方框圖，該嵌套前饋失真減小系統(tǒng)是固定的并且不需要使用可變的相位和/或增益控制以減小來自RF放大器62的輸出的失真。前饋失真減小系統(tǒng)60顯示作為包括虛線中的第二前饋減小級(jí)66的一個(gè)多級(jí)無導(dǎo)頻前饋減小系統(tǒng)中的第一級(jí)，這可以與本公開的益處一起被一個(gè)普通的熟練技術(shù)人員理解。盡管嵌套前饋失真減小系統(tǒng)被描述為固定的，但是在某些實(shí)施例的第二級(jí)66中、系統(tǒng)60與級(jí)66之間或系統(tǒng)60中，可以改變信號(hào)的增益和相位以改進(jìn)補(bǔ)償。
前饋失真減小系統(tǒng)60從分路器68接收將被放大的信號(hào)S，并且在主信號(hào)路徑72和前饋路徑74上產(chǎn)生信號(hào)S的一個(gè)模擬表示。主信號(hào)路徑72上的信號(hào)S被加到增益和相位電路75。增益和相位電路75的輸出被加到放大器62，放大器62的輸出包括帶有由放大器62產(chǎn)生的失真D的放大的信號(hào)S。放大器62的輸出S和D的一部分被耦合器78放在耦合路徑76上，并且在耦合器80處與路徑74上的信號(hào)S的延遲形式合并，以隔離由放大器62產(chǎn)生的失真D。
在本實(shí)施例中，增益和相位電路75用一個(gè)固定的量調(diào)節(jié)主路徑72上的信號(hào)的幅值和相位。其它實(shí)施例可以用相位和增益控制器82控制該相位和增益電路。在增益和相位電路75的控制路徑84上出現(xiàn)的控制信號(hào)源自耦合路徑76上放大的信號(hào)S和D的部分和路徑74上的信號(hào)S的延遲形式和/或源自耦合器80的輸出。相位和增益電路75在放大器62之前調(diào)節(jié)主信號(hào)路徑72上的信號(hào)S的幅值和相位，使得耦合器80處的放大的信號(hào)S和D與路徑74上延遲信號(hào)S基本反相(幅值相同但相位相差180°)。同樣地，合并的信號(hào)補(bǔ)償以隔離失真D。因?yàn)楹喜⑿盘?hào)S的補(bǔ)償改進(jìn)了，所以前饋失真減小改進(jìn)了耦合器80的輸出處第二路徑74上的失真D的隔離。前饋失真系統(tǒng)60通過嵌套前饋裝置82，將路徑72上的失真D與來自嵌套前饋裝置82的失真D的表示合并，使路徑74上的隔離的失真D前饋，以減小主信號(hào)路徑72上的失真D，嵌套前饋裝置82給失真D的表示增加了最小的失真。
在本實(shí)施例中，耦合器80的輸出被加到用于主校正放大器86的嵌套前饋裝置82上。前饋路徑74上的失真D通過分路器88被分路到校正路徑90和第二前饋路徑92上。在校正路徑90上，失真D被加到增益和相位調(diào)節(jié)器94，增益和相位調(diào)節(jié)器94調(diào)節(jié)信號(hào)D的幅值和相位。在本實(shí)施例中，相位和增益調(diào)節(jié)器94可以是固定的，因?yàn)榍短浊梆佈b置82使用了第二校正裝置95，它使得在校正路徑90上獲得了信號(hào)D的穩(wěn)定的和線性的表示。其它實(shí)施例能夠如上述用于相位和增益電路75一樣，提供控制信號(hào)以調(diào)節(jié)相位和增益電路94的增益和相位。
增益和相位調(diào)節(jié)器94的輸出被加到主校正放大器86，主校正放大器86的輸出包括放大的信號(hào)D和由主校正放大器86產(chǎn)生的失真信號(hào)d1。校正放大器86的輸出D和d1的一部分被耦合器98放在嵌套耦合路徑96上，并且在耦合器100處與第二前饋路徑92上信號(hào)D的延遲形式合并，以隔離由主校正放大器86產(chǎn)生的失真d1。
前饋裝置82將第二前饋路徑92上的隔離的失真d1通過第二校正放大器裝置95前饋到耦合器104。第二校正放大器裝置95可以簡(jiǎn)單的是一個(gè)第二校正放大器?；蛘?，裝置95可以是包括第二校正放大器和第三校正放大器以減小由第二校正放大器產(chǎn)生的任何失真的一個(gè)第二嵌套前饋裝置。使用嵌套前饋裝置使得可以使用更小的、更穩(wěn)定的和/或更線性的放大器作為控制前饋失真減小系統(tǒng)60的性能的嵌套校正放大器。同樣地，在合并信號(hào)之間可以進(jìn)行固定的相對(duì)相位和/或增益調(diào)節(jié)，因?yàn)橄到y(tǒng)60的工作被更穩(wěn)定的更高質(zhì)量的、嵌套的校正放大器所控制。如果主放大器和/或主校正放大器由于變化的工作條件如變化的溫度、信號(hào)強(qiáng)度或信號(hào)頻率而產(chǎn)生更大的失真，則嵌套前饋裝置將通過繼續(xù)產(chǎn)生失真的一個(gè)精確表示而使失真連續(xù)減小。
在耦合器104處，第二前饋路徑上的二次失真d1與校正路徑90上帶d1的失真D的延遲形式合并，以減小校正路徑90上的失真d1。裝置82使得加到耦合器104的信號(hào)d1的相應(yīng)部分相消合并，以在耦合器104的輸出處產(chǎn)生帶有減小的失真d1’的放大的失真D。帶有減小的失真d1’的失真D被前饋到耦合器106，在此帶有d1’的失真D與帶有失真D的信號(hào)S的延遲形式合并，以減小主信號(hào)路徑72上來自主放大器62的失真。因?yàn)閬碜孕Ｕ糯笃?6的失真d1’已經(jīng)被減小了，所以來自主信號(hào)路徑72的失真D的減小被改進(jìn)了。
在某些實(shí)施例中，嵌套前饋失真減小系統(tǒng)60可以用于一個(gè)具有多個(gè)前饋減小級(jí)的失真減小系統(tǒng)中，以累積減小來自前級(jí)輸出的失真。例如，嵌套前饋失真減小系統(tǒng)60可以作為第一級(jí)，產(chǎn)生帶有減小的失真D’和d1’的信號(hào)S。第二前饋減小級(jí)66通過耦合路徑110從嵌套前饋減小級(jí)64接收減小的失真D’和d1’作為輸入信號(hào)。耦合器112使帶有減小的失真D’和d1’的信號(hào)S的一部分與從主信號(hào)路徑72耦合到耦合路徑110。耦合器114從耦合路徑110接收帶有失真D’和d1’的信號(hào)S，并且使來自耦合路徑110的信號(hào)S和失真D’和d1’與路徑116上來自分路器118的延遲的信號(hào)S合并。在本實(shí)施例中，分路器118接收信號(hào)S并且將信號(hào)S的幾種形式提供給在嵌套前饋系統(tǒng)60的分路器68之前的相位和增益調(diào)節(jié)器120和路徑116。路徑116上的信號(hào)S被延遲電路122延遲。路徑116上的信號(hào)S經(jīng)歷了由延遲電路122提供的足夠的延遲，使得信號(hào)S與通過路徑110在耦合器114處出現(xiàn)的信號(hào)S經(jīng)歷了相同的延遲。耦合器114使來自第二耦合路徑102的信號(hào)S與來自路徑116的信號(hào)S相消合并，并且隔離通向第二前饋級(jí)66的路徑116上來自嵌套前饋系統(tǒng)60的殘余失真D’和d1’。
在本實(shí)施例中，增益和相位調(diào)節(jié)器120是固定的，但是實(shí)施例可以使用一個(gè)相位和增益控制器，在放大器62之前將由增益和相位電路120提供的增益和相位調(diào)節(jié)給信號(hào)S，使得耦合器114處放大的信號(hào)S、D’和d1’與路徑116上的延遲信號(hào)S基本反相(幅值相同但相位相差180°)。在一些實(shí)施例中，增益和相位控制電路為增益和相位電路120提供控制信號(hào)，控制信號(hào)源自耦合路徑110上放大的信號(hào)S、D’和d1’的部分及路徑116上信號(hào)S的延遲形式。因?yàn)楹喜⑿盘?hào)之間保持所需的幅值和相位關(guān)系(例如，合并信號(hào)具有相同的幅值和180度的相位差)，所以合并信號(hào)S足夠補(bǔ)償以隔離耦合器114處的失真D’和d1’。在其它實(shí)施例中，增益和相位控制電路可以是一個(gè)對(duì)數(shù)探測(cè)器或一個(gè)零電路。在這樣一個(gè)實(shí)施例中，耦合器在耦合器114的輸出之后產(chǎn)生信號(hào)的采樣到對(duì)數(shù)探測(cè)器，對(duì)數(shù)探測(cè)器產(chǎn)生一個(gè)顯示該信號(hào)幅值的信號(hào)。零電路試圖減小來自對(duì)數(shù)探測(cè)器的信號(hào)，以改進(jìn)信號(hào)的補(bǔ)償并且通過提供控制信號(hào)到相位和增益調(diào)節(jié)器120來在耦合器114之后隔離失真D’和d1’。
在本實(shí)施例中，第二前饋裝置66和任何附加前饋級(jí)(沒有顯示)都可以象上述嵌套第一前饋系統(tǒng)60那樣工作，或者簡(jiǎn)單地作為一個(gè)放大器。同樣地，第二前饋級(jí)66產(chǎn)生減小的失真D’和d1’的一個(gè)形式。失真D’和d1’(象第二前饋級(jí)66中由放大器(沒有顯示)引入的任何較小的失真信號(hào)一樣)被前饋，以進(jìn)一步減小耦合器126處來自放大的信號(hào)S的失真D’和d1’。耦合器126將來自第二前饋級(jí)66的失真信號(hào)D’和d1’與主信號(hào)路徑72上帶失真D’和d1’的信號(hào)S的延遲形式相合并，以進(jìn)一步減小由嵌套前饋系統(tǒng)60產(chǎn)生的失真D’和d1’。帶失真D’和d1’的信號(hào)S被饋入延遲電路128，延遲電路128使得從耦合器112的輸出加到耦合器126的信號(hào)經(jīng)歷基本相同的延遲。
圖3顯示使用連續(xù)的嵌套前饋裝置142和144的一個(gè)嵌套前饋失真減小系統(tǒng)140的詳細(xì)的實(shí)施。將由主放大器146放大的信號(hào)S被嵌套前饋系統(tǒng)140接收，分路器148復(fù)制或產(chǎn)生信號(hào)S的模擬表示進(jìn)入導(dǎo)向主放大器146的主信號(hào)路徑150以及進(jìn)入導(dǎo)向嵌套前饋裝置142和144的前饋路徑152。在本實(shí)施例的主路徑150上，信號(hào)被加到增益和相位調(diào)節(jié)器156，增益和相位調(diào)節(jié)器156調(diào)節(jié)主路徑72上的信號(hào)S的相位和增益。在本實(shí)施例中，嵌套前饋系統(tǒng)不要求控制相位和增益電路以提供變化的增益和相位。而是，增益和相位電路156向主路徑150上的信號(hào)S提供固定的增益和相位調(diào)節(jié)。
增益和相位調(diào)節(jié)器156的輸出被加到放大器146，放大器146的輸出包括放大的信號(hào)S和失真信號(hào)D，例如由放大器146產(chǎn)生的三級(jí)IMD。放大器146的輸出的一部分從耦合器158引出并且被放在耦合路徑160上。耦合路徑160上帶D的信號(hào)S在耦合器162處與前饋路徑152上的信號(hào)S的延遲形式合并。路徑152上的信號(hào)S已經(jīng)經(jīng)歷了由延遲電路164提供的足夠的延遲，使得該信號(hào)S與通過路徑160在耦合器162處出現(xiàn)的信號(hào)S經(jīng)歷相同的延遲。增益和相位電路156提供調(diào)節(jié)主路徑150上信號(hào)S的幅值和/或相位的固定的增益和相位調(diào)節(jié)，使得通過路徑160在耦合器162處出現(xiàn)的信號(hào)S與耦合器162處延遲的信號(hào)S基本反相(幅值相同但相位相差180°)。通常，合并信號(hào)之間179到181度的相位差以及+或-0.1dB的幅值差可以實(shí)現(xiàn)30dB的補(bǔ)償，175-185度的相位差和2dB的幅值差可以提供幾乎20dB的補(bǔ)償。
在本實(shí)施例中，一個(gè)殘余信號(hào)S可能出現(xiàn)在耦合器162的輸出處(與失真D一起)，殘余信號(hào)S(漏信號(hào)S)與來自路徑170的信號(hào)S在耦合器166處進(jìn)行了改進(jìn)的合并。例如，在耦合器162之后，一些漏信號(hào)S可能殘留在耦合器162之后的路徑152上。同樣地，耦合器168將在耦合器162之前來自路徑152的信號(hào)S的一部分耦合到耦合路徑170上。相位和增益電路172調(diào)節(jié)來自耦合器162的輸出的帶失真D的殘余信號(hào)S的相位和幅值，相位和增益電路174調(diào)節(jié)耦合路徑170上信號(hào)S的相位和幅值。相位和增益電路172和174分別調(diào)節(jié)來自耦合器162的信號(hào)S及耦合路徑170上信號(hào)S的幅值和相位，以改進(jìn)來自耦合器162的輸出的殘余信號(hào)S的減小。由相位和增益電路172輸出的殘余信號(hào)S與耦合路徑170上的信號(hào)S相消合并。耦合器166處的合并使得任何殘余信號(hào)S都是來自路徑152的信號(hào)S而不是來自耦合路徑160的信號(hào)S。同樣地，耦合器166提供失真D作為路徑152上的主信號(hào)，任何殘余信號(hào)S可以與失真信號(hào)D一起被前饋，以與主信號(hào)路徑150上放大的信號(hào)S相長(zhǎng)合并。
耦合器166的輸出被加到嵌套前饋裝置142。嵌套前饋裝置142包括分路器178，分路器178接收失真D，并且在校正路徑180和嵌套前饋路徑182上產(chǎn)生失真D的模擬表示。校正路徑180上失真D的相位和幅值由相位和增益電路184調(diào)節(jié)。在本實(shí)施例中，相位和增益電路184向校正路徑180上的失真D提供固定的增益和相位調(diào)節(jié)。增益和相位調(diào)節(jié)器184的輸出被加到校正放大器188，校正放大器188的輸出包括放大的信號(hào)D和由校正放大器188產(chǎn)生的失真信號(hào)d1。
校正放大器188的輸出的一部分從耦合器190引出并且被放在嵌套耦合路徑192上。耦合路徑192上帶d1的信號(hào)D在耦合器194處與嵌套前饋路徑182上信號(hào)D的延遲形式合并。路徑182上的信號(hào)D經(jīng)歷了由延遲電路196提供的足夠的延遲，使得該信號(hào)D與通過路徑192在耦合器194處出現(xiàn)的信號(hào)D經(jīng)歷相同的延遲。增益和相位電路184提供調(diào)節(jié)校正路徑180上的信號(hào)D的幅值和/或相位的固定的增益和相位調(diào)節(jié)，使得通過路徑192在耦合器194處出現(xiàn)的信號(hào)D與路徑182上耦合器194處延遲的信號(hào)D基本反相(幅值相同但相位相差180°)。同樣地，來自校正放大器188的失真d1在耦合器194的輸出處被隔離。通常，合并信號(hào)之間179到181度的相位差以及+或-0.1dB的幅值差可以實(shí)現(xiàn)30dB的補(bǔ)償，175-185度的相位差和2dB的幅值差可以提供幾乎20dB的補(bǔ)償。
在本實(shí)施例中，一個(gè)殘余信號(hào)D可能出現(xiàn)在耦合器194的輸出處(與失真d1一起)，并且通過相位和增益電路206和208、耦合器202及路徑204，殘余信號(hào)D(漏信號(hào)D)與來自嵌套前饋路徑182的信號(hào)D在耦合器198處進(jìn)行了改進(jìn)的合并。如上對(duì)于耦合器166處合并的描述，耦合器198處的合并使得任何殘余信號(hào)D都是來自路徑182的信號(hào)D而不是來自耦合路徑192的失真D。同樣地，耦合器198提供失真d1作為路徑182上的主信號(hào)，任何殘余信號(hào)D可以與失真信號(hào)D一起被前饋，以與主校正路徑180上的放大的信號(hào)D相長(zhǎng)合并。
耦合器198的輸出被加到第二嵌套前饋裝置144。第二嵌套前饋裝置144包括分路器210，分路器210接收失真d1，并且在第二校正路徑212和第二嵌套前饋路徑214上產(chǎn)生失真d1的模擬表示。第二校正路徑212上失真d1的相位和幅值由相位和增益電路216調(diào)節(jié)。在本實(shí)施例中，相位和增益電路216向第二校正路徑212上的失真d1提供固定的增益和相位調(diào)節(jié)。增益和相位調(diào)節(jié)器216的輸出被加到第二校正放大器218，第二校正放大器218的輸出包括放大的信號(hào)d1和由第二校正放大器218產(chǎn)生的失真信號(hào)d2。
第二校正放大器218的輸出的一部分從耦合器220引出并且被放在第二嵌套耦合路徑222上。第二嵌套耦合路徑222上的失真d1和d2在耦合器224處與第二前饋路徑214上信號(hào)d1的延遲形式合并，由此在耦合器224的輸出處留下來自第二校正放大器218的失真d2。路徑214上的信號(hào)d1經(jīng)歷了由延遲電路226提供的足夠的延遲，使得該信號(hào)d1與通過路徑222在耦合器224處出現(xiàn)的帶d2的信號(hào)d1經(jīng)歷相同的延遲。增益和相位電路216提供調(diào)節(jié)第二校正路徑212上信號(hào)d1的幅值和/或相位的固定的增益和相位調(diào)節(jié)，使得通過路徑222在耦合器224處出現(xiàn)的信號(hào)d1與耦合器224處延遲的信號(hào)d1基本反相(幅值相同但相位相差180°)。
在本實(shí)施例中，一個(gè)殘余信號(hào)d1可能出現(xiàn)在耦合器224的輸出處(與失真d2一起)，并且通過相位和增益電路236和238、耦合器232及路徑234，殘余信號(hào)d1(漏信號(hào)d1)與來自路徑214的信號(hào)d1在耦合器230處進(jìn)行了改進(jìn)的合并。如上對(duì)于耦合器166處合并的描述，耦合器230處的合并使得任何殘余信號(hào)d1都是來自路徑214的信號(hào)d1而不是來自耦合路徑222的信號(hào)d1。同樣地，耦合器230提供失真d2作為路徑214上的主信號(hào)，任何殘余信號(hào)d1可以與失真d2一起被前饋，以與第二校正路徑212上帶有來自第二校正放大器的d2的d1相長(zhǎng)合并。
耦合器230的輸出被加到校正放大器裝置240，校正放大器裝置240顯示為一個(gè)第三校正放大器240，但是在某個(gè)實(shí)施例中可以是一個(gè)第三嵌套前饋裝置。第三校正放大器240放大失真d2并且向耦合器242提供失真d2。耦合器242使來自第三校正放大器240的放大的失真d2與第二校正路徑上帶有來自第二校正放大器218的d2的失真d1的延遲形式相合并，以減小第二校正路徑212上由第二校正放大器218產(chǎn)生的失真d2。來自耦合器220的帶d2的失真d1被饋入延遲電路244，延遲電路244使得來自耦合器220的輸出的帶d2的信號(hào)d1與進(jìn)入耦合器242的信號(hào)d2經(jīng)歷大約相同的延遲。皮秒級(jí)的延遲差可以提供信號(hào)的適當(dāng)合并。耦合器242使來自耦合器220的帶d2的失真d1與失真d2相消合并，以產(chǎn)生帶有減小的失真d2’的信號(hào)d1。
帶有減小的失真d2’的信號(hào)d1從耦合器242輸出到耦合器248。耦合器248使來自耦合器242的帶d2’的失真d1與來自耦合器190的帶d1的失真D的延遲形式合并，以減小校正路徑180上由校正放大器188產(chǎn)生的失真d1。來自耦合器190的帶d1的失真D被饋入延遲電路252，延遲電路252使得來自耦合器190的輸出的帶d1的信號(hào)D與進(jìn)入耦合器248的帶d2’的信號(hào)d1經(jīng)歷大約相同的延遲。耦合器248使來自耦合器242的帶d2’的失真d1與帶d1的失真D相消合并，以產(chǎn)生帶有減小的失真d1’和d2’的信號(hào)D。
在主信號(hào)路徑150上耦合器158的輸出處，來自主放大器146的信號(hào)(帶失真D的放大的信號(hào)S)的一部分被饋入延遲電路258，延遲電路258的輸出被饋入耦合器260。延遲電路258使得被加到耦合器260的來自放大器146的輸出的帶D的信號(hào)S與加到耦合器260的帶d1’和d2’的信號(hào)D經(jīng)歷相同的延遲。耦合器260使來自耦合器248的帶d1’和d2’的失真D與來自主放大器146的帶D的信號(hào)S相消合并，以產(chǎn)生具有減小的失真D’、d1’和d2’的信號(hào)S。
因而，嵌套前饋系統(tǒng)在產(chǎn)生所需的信號(hào)S時(shí)提供改進(jìn)的失真減小，因?yàn)樵趤碜灾鞣糯笃鞯氖д鍰被減小之前，來自校正放大器188和218的失真d1和d2就被減小了。同樣地，來自耦合器248的輸出的失真D、d1’和d2’表示來自主放大器146的失真D具有較小的失真增加。失真d1和d2變得逐漸不重要，因?yàn)閷?duì)于每個(gè)嵌套前饋裝置，校正放大器可以更小且質(zhì)量更高，由此產(chǎn)生更小的失真。例如，主放大器146可以是一個(gè)100瓦特、AB類放大器，它不是一直在線性工作區(qū)工作，這樣會(huì)產(chǎn)生失真。校正放大器188可以是一個(gè)10瓦特、AB類放大器，第二校正放大器218是一個(gè)1瓦特、AB類放大器。第三校正放大器240可以是0.1瓦特、A類溫度穩(wěn)定放大器，一直工作在其線性區(qū)域，并且由此幾乎不產(chǎn)生失真。由于這些連續(xù)的嵌套前饋裝置，第三校正放大器240的工作特性控制著該嵌套前饋失真減小系統(tǒng)的工作。由于第三校正放大器240相對(duì)不產(chǎn)生失真，因此由少量的來自第二校正放大器218的失真d2引起的失真也被減小了，由此改進(jìn)了來自校正放大器188的失真d1的減小，并且在嵌套前饋裝置142的輸出處留下失真D的改進(jìn)的表示。主信號(hào)路徑150上失真D在耦合器260處與失真D的改進(jìn)表示相合并，得到了改進(jìn)的失真減小。
此外，因?yàn)榉€(wěn)定的、更高質(zhì)量的第三校正放大器240控制著整個(gè)嵌套前饋失真減小系統(tǒng)的工作特性，所以系統(tǒng)可以是固定的。同樣地，不需要導(dǎo)頻信號(hào)，也不需要相應(yīng)的導(dǎo)頻探測(cè)電路和導(dǎo)頻控制。另外，不要求控制相位和增益電路的相位和增益調(diào)節(jié)以改進(jìn)前饋路徑上失真信號(hào)的隔離或減小來自主路徑或校正路徑上的失真。而是，使用測(cè)試點(diǎn)(TP)262來監(jiān)視嵌套前饋系統(tǒng)140中的各點(diǎn)，以最初設(shè)置該增益和相位電路。一旦設(shè)置完畢，由該增益和相位電路提供的增益和相位調(diào)節(jié)就固定了。系統(tǒng)140可以是固定的，因?yàn)榧词构ぷ鳁l件改變，穩(wěn)定的第三校正放大器仍控制著系統(tǒng)140的工作特性。例如，即使溫度變化使校正放大器188和218產(chǎn)生更大的失真d1和d2，但是第三校正放大器240仍保持線性并且仍使失真d2減小，由此使失真d1也減小并且由此使失真D也將減小。
除了上述實(shí)施例，也可以根據(jù)本發(fā)明的原理改變嵌套前饋失真減小系統(tǒng)的配置，省略和/或增加部件和/或使用所述系統(tǒng)的變型或一部分。例如，圖3使用耦合路徑170、204和234提供改進(jìn)的合并以分別消除耦合器166、198和230處的破壞性的漏信號(hào)。根據(jù)應(yīng)用，可以不使用這些耦合路徑、附加的耦合路徑和/或不同的耦合路徑裝置。另外，本系統(tǒng)被描述為使用耦合器，但是也可以使用能夠從單個(gè)輸入產(chǎn)生兩個(gè)或多個(gè)信號(hào)的其它裝置，如3dB分路器、定向耦合器、合并耦合器及其它耦合、信號(hào)分路或采樣裝置。從兩個(gè)或多個(gè)輸入產(chǎn)生單個(gè)輸出的其它合并裝置例如加法器也可以使用。
嵌套前饋失真減小系統(tǒng)被描述為具有固定的增益和相位調(diào)節(jié)，但是根據(jù)實(shí)施例，增益和/或相位調(diào)節(jié)器可以是固定的和/或可變的，并且它們?cè)谇梆佈b置中的位置也可以改變。例如，增益和相位電路156、184或216的位置可以分別變換到路徑152、182或214上。同樣地，各延遲電路164、196或226可以改變，并且/或者延遲電路164、196或226的延遲分別補(bǔ)償或者延遲電路164、196或226的位置分別變換到路徑150、180或212上。延遲的實(shí)施可以使用無源裝置例如無源濾波器、傳輸線(同軸電纜、微波傳輸帶或帶狀線)，或者有源裝置例如放大器、有源濾波器、數(shù)字延遲或光纖，但是有源裝置不引入失真。
前饋系統(tǒng)被進(jìn)一步描述為使用分立部件的不同配置，但是應(yīng)該理解到，前饋系統(tǒng)及其部分可以應(yīng)用一個(gè)普通的熟練技術(shù)人員借助本公開能理解的特殊的集成電路、軟件驅(qū)動(dòng)處理電路、固件或分立部件的其它裝置來實(shí)現(xiàn)。此外，為了便于討論，嵌套前饋失真減小系統(tǒng)參考信號(hào)S、放大的信號(hào)S、失真信號(hào)D、d1和d2、各放大的失真D、d1和d2以及減小的失真D’、d1’和d2’來描述。應(yīng)當(dāng)理解到可以使用各種信號(hào)的不同的符號(hào)、參考和描述。以上選用的名稱只是便于說明。以上所述僅是舉例說明本發(fā)明的原理的應(yīng)用。熟練的技術(shù)人員可以容易地認(rèn)識(shí)到，可以對(duì)本發(fā)明有這些及各種其它的變型、裝置和方法，而不用嚴(yán)格遵循這里所舉例或描述的示范性應(yīng)用，也不用偏離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種減小放大信號(hào)中的失真的方法，所述方法其特征在于將一個(gè)信號(hào)分路到一個(gè)主信號(hào)路徑和一個(gè)前饋路徑；放大來自所述主信號(hào)路徑的所述信號(hào)以在所述主信號(hào)路徑上產(chǎn)生帶失真的所述放大的信號(hào)；獲得帶所述失真的所述放大信號(hào)的一部分；將帶所述失真的所述放大信號(hào)的所述部分與來自所述前饋路徑的所述信號(hào)合并，以提供所述前饋路徑上的所述失真；將所述前饋路徑上的所述失真分路到一個(gè)校正路徑和一個(gè)嵌套前饋路徑；放大所述校正路徑上的所述失真，以在所述校正路徑上產(chǎn)生帶二次失真的放大的失真；獲得帶有所述二次失真的所述放大失真的一部分；將帶所述二次失真的所述放大失真的所述部分與來自所述嵌套前饋路徑的所述失真合并，以提供所述嵌套前饋路徑上的所述二次失真；使用所述嵌套前饋路徑上的所述二次失真以減小所述校正路徑上的二次失真；以及將帶有來自所述校正路徑的減小的二次失真的所述失真與所述主信號(hào)路徑上的所述失真合并。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述使用所述二次失真進(jìn)一步包括將所述二次失真分路到一個(gè)第二校正路徑和一個(gè)第二嵌套前饋路徑；放大所述第二校正路徑上的所述二次失真，以在所述第二校正路徑上產(chǎn)生帶三次失真的所述放大的二次失真；獲得帶所述三次失真的所述放大的二次失真的一部分；將帶所述三次失真的所述放大的二次失真的所述部分與所述第二嵌套前饋路徑上的所述二次失真合并，以提供所述第二嵌套前饋路徑上的所述三次失真；前饋所述三次失真以與所述第二校正路徑上的所述三次失真合并并且減小所述第二校正路徑上的所述三次失真；以及將所述第二校正路徑上的所述放大的二次失真與所述校正路徑上的所述放大的二次失真合并，以減小所述校正路徑上的所述二次失真。
3.權(quán)利要求1的方法，其特征在于使用固定的相位和幅值調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)帶所述二次失真的所述失真的所述部分與所述嵌套前饋路徑上的所述失真之間的相對(duì)相位和幅值。
4.權(quán)利要求3的方法，其特征在于使用固定的相位和幅值調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)帶所述失真的所述放大信號(hào)的所述部分與所述前饋路徑上的所述信號(hào)之間的相對(duì)相位和幅值。
5.權(quán)利要求2的方法，其特征在于使用固定的相位和幅值調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)帶所述三次失真的所述放大的二次失真的所述部分與所述第二嵌套前饋路徑上的所述二次失真信號(hào)之間的相對(duì)相位和幅值。
6.權(quán)利要求2的方法，其特征在于所述前饋進(jìn)一步包括放大所述第二嵌套前饋路徑上的所述三次失真。
7.一種失真減小系統(tǒng)，其特征在于第一分路裝置，用于接收一個(gè)信號(hào)并且提供所述信號(hào)到一個(gè)主信號(hào)路徑和一個(gè)前饋路徑；所述主信號(hào)路徑上的主放大器，用于放大來自所述主信號(hào)路徑的所述信號(hào)以在所述主信號(hào)路徑上產(chǎn)生帶失真的所述放大的信號(hào)；所述主信號(hào)路徑上的耦合裝置，用于提供帶所述失真的所述放大的信號(hào)的一部分到第一耦合路徑；所述前饋路徑上的合并裝置，用于將帶所述失真的所述放大的信號(hào)的所述部分與來自所述前饋路徑的所述信號(hào)合并，以提供所述前饋路徑上的所述失真；第二分路裝置，用于接收所述前饋路徑上的所述失真并且提供所述失真到一個(gè)校正路徑和一個(gè)嵌套前饋路徑；所述校正路徑上的校正放大器，用于放大所述校正路徑上的所述失真，以在所述校正路徑上產(chǎn)生帶二次失真的放大的失真；所述校正路徑上的耦合裝置，提供帶所述二次失真的所述放大的失真的一部分到一個(gè)嵌套耦合路徑；所述嵌套前饋路徑上的第二合并裝置，用于將帶所述二次失真的所述放大的失真的所述部分與來自所述嵌套前饋路徑的所述失真合并，以提供所述嵌套前饋路徑上的所述二次失真；包括所述嵌套前饋路徑的嵌套前饋回路，用于使用所述嵌套前饋路徑上的所述二次失真以減小來自所述校正路徑的所述二次失真；以及所述主信號(hào)路徑上的第三合并裝置，用于將來自所述校正路徑的所述放大的失真與所述主信號(hào)路徑上的所述失真合并，以提供所述主信號(hào)路徑上的所述減小的失真。
8.權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其特征在于所述嵌套前饋回路進(jìn)一步包括第三分路裝置，用于接收所述嵌套前饋路徑上的所述二次失真并且提供所述二次失真到一個(gè)第二校正路徑和一個(gè)第二嵌套前饋路徑；所述第二校正路徑上的第二校正放大器，用于放大所述第二校正路徑上的所述二次失真，以在所述校正路徑上產(chǎn)生帶三次失真的放大的二次失真；所述第二校正路徑上的耦合裝置，提供帶所述三次失真的所述放大的二次失真的一部分到第二嵌套耦合路徑；所述第二嵌套前饋路徑上的合并裝置，用于將帶有來自所述第二嵌套耦合路徑的所述三次失真的所述放大的二次失真的所述部分與來自所述第二嵌套前饋路徑的所述二次失真合并，以提供所述第二嵌套前饋路徑上的所述三次失真；所述第二嵌套前饋路徑上的第三校正放大器，放大所述三次失真；所述第二校正路徑上的第四合并裝置，將所述第二校正路徑上帶所述三次失真的所述放大的二次失真與所述第二嵌套前饋路徑上的所述三次失真合并，以減小來自所述第二校正路徑的所述三次失真；以及所述校正路徑上的第五合并裝置，將所述校正路徑上帶二次失真的所述放大的失真與所述第二校正路徑上來自所述合并裝置的所述二次失真合并，以減小所述校正路徑上的所述二次失真。
9.權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其特征在于一個(gè)增益和相位調(diào)節(jié)器，用于在所述主信號(hào)路徑上帶失真的所述放大的信號(hào)與所述前饋路徑上的所述信號(hào)之間提供固定的相對(duì)相位和增益調(diào)節(jié)。
10.權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其特征在于第二增益和相位調(diào)節(jié)器，用于在所述校正路徑上帶二次失真的所述放大的失真與所述嵌套前饋路徑上的所述失真之間提供固定的相對(duì)相位和增益調(diào)節(jié)。
全文摘要
一種減小主信號(hào)路徑上來自主放大器的失真的嵌套前饋失真減小系統(tǒng),使用一個(gè)嵌套前饋裝置用于校正放大器,以減小由該校正放大器產(chǎn)生的失真。在減小來自校正放大器的失真以及逐級(jí)使用更高質(zhì)量的校正放大器時(shí),該嵌套前饋裝置產(chǎn)生來自主放大器的失真的一個(gè)改進(jìn)的、更穩(wěn)定的表示,由此減輕了在產(chǎn)生帶減小的失真的放大的信號(hào)時(shí)可變的增益和/或相位控制的需要。
文檔編號(hào)H03F1/32GK1254218SQ9912346
公開日2000年5月24日 申請(qǐng)日期1999年11月11日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月18日
發(fā)明者羅伯特·伊萬·邁爾 申請(qǐng)人:朗迅科技公司