專(zhuān)利名稱(chēng)：預(yù)失真器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于從輸入信號(hào)中獲取一個(gè)三階信號(hào)的電路。更具體地，涉及到在一種多項(xiàng)式預(yù)失真器中使用的電路。
在一個(gè)理想的系統(tǒng)中，線(xiàn)性放大器在其整個(gè)動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)提供始終如一的增益，以便獲得準(zhǔn)確的輸入信號(hào)放大版本，即輸出信號(hào)。然而，實(shí)際上所有線(xiàn)性放大器都具有不夠理想的特性，例如不夠理想的幅值和相位失真，并且會(huì)使系統(tǒng)的性能?chē)?yán)重劣化。放大器的這種非線(xiàn)性的一個(gè)影響是產(chǎn)生相當(dāng)于總和的輸出頻率，并且不同于輸入頻率成分的整倍數(shù)。這種影響被稱(chēng)為互調(diào)失真(IMD)，在專(zhuān)用于寬帶系統(tǒng)的大功率射頻(RF)放大器中特別有害。例如，由于在TDMA頻帶內(nèi)是用一致的有效幀按照固定的頻率間隔來(lái)放大眾多TDAM信道的，所以在TDMA蜂窩系統(tǒng)中使用的寬帶放大器會(huì)產(chǎn)生各種互調(diào)產(chǎn)物。
為了克服與線(xiàn)性放大器有關(guān)的上述失真問(wèn)題，已經(jīng)有人提出了多種線(xiàn)性技術(shù)。有些此類(lèi)技術(shù)是實(shí)時(shí)工作的，用于對(duì)付放大器中隨時(shí)間改變的非線(xiàn)性特性。例如，這種改變的原因可能是放大器中的溫度變化，放大器元件的老化，電源波動(dòng)，而最主要的是輸入載波。對(duì)于寬帶頻帶的RF線(xiàn)性技術(shù)來(lái)說(shuō)，最常見(jiàn)的兩種技術(shù)是正向傳輸線(xiàn)性化和預(yù)失真器線(xiàn)性化。
正向傳輸線(xiàn)性化機(jī)制依賴(lài)于產(chǎn)生一個(gè)代表線(xiàn)性放大器帶來(lái)的IMD產(chǎn)物的誤差信號(hào)，并且將這一信號(hào)與放大器的輸出頻譜加以組合，消除有害的失真。為了能準(zhǔn)確地執(zhí)行這一消除步驟，需要有一種能夠在誤差信號(hào)與放大器的輸出組合之前精確地調(diào)節(jié)其幅值和相位的機(jī)制。這往往需要使用額外的放大器和有損耗的延遲線(xiàn)，并且會(huì)在主放大器的輸出路徑中出現(xiàn)耦合。這些損失以及對(duì)無(wú)助于增加系統(tǒng)輸出功率的額外放大器的需求使其注定是一種低效率的解決方案。
一般來(lái)說(shuō)，預(yù)失真線(xiàn)性化機(jī)制包含在預(yù)料到放大器內(nèi)部會(huì)發(fā)生有害的失真過(guò)程時(shí)故意改變放大器的低電平輸入信號(hào)。具體地說(shuō)就是就與放大器產(chǎn)生的失真相反的意義上使輸入信號(hào)預(yù)失真，從而減少總體的失真。因此，預(yù)失真器的傳遞特性應(yīng)該盡量接近放大器傳遞特性的反轉(zhuǎn)或是互補(bǔ)函數(shù)。如果線(xiàn)性放大器是壓縮的，也就是增益在較高的功率電平上有衰減，預(yù)失真器就應(yīng)該通過(guò)相應(yīng)地?cái)U(kuò)展輸入信號(hào)來(lái)補(bǔ)償這種壓縮。
目前有幾種使輸入信號(hào)預(yù)失真的方案，分別用不同的方式使預(yù)失真器接近反轉(zhuǎn)或互補(bǔ)函數(shù)。有一種方案是利用二極管的指數(shù)特性接近其反轉(zhuǎn)函數(shù)?？梢酝瑫r(shí)使用具有適當(dāng)偏置的一或多個(gè)二極管，能夠減少10dB左右的失真。第二種方案是用首尾相連的一系列線(xiàn)性增益的直線(xiàn)段分段接近反轉(zhuǎn)函數(shù)。這種方案的缺點(diǎn)是，由于相連點(diǎn)具有二維的自由度，對(duì)準(zhǔn)和控制這些線(xiàn)段需要復(fù)雜的電路。
多項(xiàng)式(polynomial)預(yù)失真是用于逼近放大器傳遞特性的反轉(zhuǎn)函數(shù)的另一種方案。它的基礎(chǔ)是反轉(zhuǎn)函數(shù)的一個(gè)多項(xiàng)式展開(kāi)式y(tǒng)=a+bx+cx2+dx3+ex4+fx5+gx6+hx7…項(xiàng)a是一個(gè)偏移量，在實(shí)際的多項(xiàng)式預(yù)失真器中可以設(shè)定為零。項(xiàng)bx代表預(yù)失真器的增益，它是線(xiàn)性的，并且僅僅對(duì)主放大器的增益起作用。包含x的偶數(shù)冪的各項(xiàng)代表在主放大器中產(chǎn)生的能夠通過(guò)頻率濾波而消除的諧波失真分量，因此，這些項(xiàng)也可以設(shè)為零。剩下的包含x的奇數(shù)冪的各項(xiàng)代表由主放大器造成的帶內(nèi)失真(除了上述可以濾除的諧波之外)。事實(shí)上，每一個(gè)這種奇數(shù)項(xiàng)都可以被視為在主放大器內(nèi)部產(chǎn)生的相應(yīng)的一階互調(diào)失真。
本發(fā)明是關(guān)于在一個(gè)預(yù)失真器中產(chǎn)生和控制三階以上的非線(xiàn)性失真分量。
按照本發(fā)明的第一方面，提供了一種從輸入信號(hào)中獲取三階信號(hào)的電路，該電路包括輸入裝置，用于沿著第一，第二和第三路徑為該電路提供一個(gè)輸入信號(hào)，用于組合來(lái)自第一和第二路徑的輸入信號(hào)的裝置，在一個(gè)平方路徑上產(chǎn)生一個(gè)二階信號(hào)，以及用于組合來(lái)自平方路徑的二階信號(hào)與來(lái)自輸入路徑的輸入信號(hào)的裝置，從而產(chǎn)生一個(gè)三階信號(hào)。
按照本發(fā)明第一方面的電路具有的優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)預(yù)失真器中的三階失真分量產(chǎn)生三階信號(hào)。所產(chǎn)生的二階和三階信號(hào)還可以產(chǎn)生更高階的失真分量，例如五階或七階。
理想地講，輸入信號(hào)是射頻(RF)信號(hào)，它可能包含一個(gè)信號(hào)帶寬之間的許多信道。
在按照本發(fā)明的第一實(shí)施例中，三階信號(hào)被作為三階失真分量提供給電路的輸出。
在按照本發(fā)明的第二實(shí)施例中，該電路還包括沿著第二平方路徑提供二階信號(hào)的裝置，以及用于組合來(lái)自第二平方路徑的二階信號(hào)和三階信號(hào)的裝置，從而產(chǎn)生一個(gè)五階信號(hào)。
在按照本發(fā)明的第三實(shí)施例中，該電路被用于從輸入信號(hào)獲取一個(gè)五階信號(hào)，由輸入裝置沿著第四和第五路徑提供輸入信號(hào)，并且還包括用于組合來(lái)自第四路徑的輸入信號(hào)和三階信號(hào)的裝置，從中產(chǎn)生一個(gè)四階信號(hào)，以及用于組合來(lái)自第五路徑的輸入信號(hào)和四階信號(hào)的裝置，從而產(chǎn)生一個(gè)五階信號(hào)。
可以用類(lèi)似的方案在這種電路的輸出端產(chǎn)生一個(gè)七階失真分量。
三階信號(hào)中可能包含輸入信號(hào)能量。同樣，五階信號(hào)也可能包含輸入信號(hào)能量和三階信號(hào)能量。
按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，該電路中還包括一個(gè)裝置，用于將一個(gè)直流(DC)信號(hào)直接注入至少一個(gè)信號(hào)路徑和/或至少一個(gè)用于組合信號(hào)的裝置。根據(jù)注入的位置，DC信號(hào)的作用是從三階信號(hào)中消除輸入信號(hào)能量，或者是從五階信號(hào)中消除輸入信號(hào)能量和三階信號(hào)能量。
在第一實(shí)施例中，DC信號(hào)被理想地注入平方路徑，加在二階信號(hào)上。將DC信號(hào)注入第一，第二或第三路徑也可以獲得同樣的效果。
在第二實(shí)施例中，DC信號(hào)被理想地注入第二平方路徑，加在二階信號(hào)上。
可以用一個(gè)誤差校正或反饋環(huán)來(lái)控制(維持)DC注入。適當(dāng)?shù)卦O(shè)置反饋環(huán)就能夠有效地消除出現(xiàn)在三階和五階信號(hào)中的不應(yīng)有的信號(hào)能量。
最好是，采用數(shù)字信號(hào)處理(DSP)技術(shù)的反饋環(huán)來(lái)削弱模擬分量所產(chǎn)生的DC偏移作用。
最好是，用于組合的裝置組合是一個(gè)混頻器或是乘法器，和用于沿著一條以上路徑提供信號(hào)的裝置可以包括用于分離輸入信號(hào)的至少一個(gè)分離器。
從以下的說(shuō)明中可以看出本發(fā)明進(jìn)一步的特征及其優(yōu)點(diǎn)。
以下要參照附圖用舉例的方式解釋本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中

圖1是一種多階多項(xiàng)式預(yù)失真器的框圖；圖2是用于產(chǎn)生適用于圖1的預(yù)失真器的一個(gè)三階失真分量的電路的框圖；圖3是在圖2的電路中使用的一個(gè)反饋控制電路的框圖；圖4是在圖2的電路中使用的一種采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的增強(qiáng)型反饋控制電路的框圖5是適合在圖1的多項(xiàng)式預(yù)失真器中使用的一種用于產(chǎn)生三階和五階失真分量的電路框圖；圖6是適合在圖1的多項(xiàng)式預(yù)失真器中使用的另外一種用于產(chǎn)生三階和五階失真分量的電路框圖；圖7是一個(gè)電路的框圖，用于在圖5電路的基礎(chǔ)上產(chǎn)生五階失真分量，并且包括一個(gè)反饋控制電路；圖8是一個(gè)電路的框圖，用于在圖2和圖7電路的基礎(chǔ)上產(chǎn)生三階和五階失真分量，并且包括一個(gè)反饋控制電路；圖9是在圖4所示電路的基礎(chǔ)上在圖8的電路中使用的一個(gè)反饋控制電路的框圖；圖10是用于產(chǎn)生適合在圖1多項(xiàng)式預(yù)失真器中使用的三階，五階和七階失真分量的電路的框圖；以及圖11a，11b，11c，11d，11e，11f是在操作中出現(xiàn)在圖1到10所示電路的各個(gè)點(diǎn)上的信號(hào)頻譜圖。
參見(jiàn)圖1，圖中表示了一個(gè)多階多項(xiàng)式預(yù)失真器200，它具有用于接收RF輸入信號(hào)的輸入端和用于向RF功率放大器100提供預(yù)失真信號(hào)的輸出端。在預(yù)失真器的輸入端接收到的RF輸入信號(hào)被一個(gè)設(shè)在兩個(gè)信道或是路徑之間的分離器205分離，主路徑210為后續(xù)的放大提供主RF輸入信號(hào)，而失真路徑215提供疊加到主RF輸入信號(hào)上的多階失真。
來(lái)自主路徑210的主RF輸入信號(hào)和來(lái)自失真路徑215的失真信號(hào)在加法器220中相加，然后才被RF功率放大器100放大。主路徑中包括一個(gè)時(shí)間延遲元件225，用于保證主RF信號(hào)和失真信號(hào)在加法器220中吻合。按照預(yù)失真器的理想操作，如是所述，來(lái)自RF功率放大器100的輸出信號(hào)應(yīng)該是RF輸入信號(hào)的線(xiàn)性放大版本。在圖11a中以?xún)蓚€(gè)間隔很小的單頻形式表示了一例可能的RF輸入信號(hào)。
進(jìn)入失真路徑215的RF信號(hào)被送入用于處理RF輸入信號(hào)的失真發(fā)生電路230，從中產(chǎn)生一組非線(xiàn)性失真分量，每個(gè)分量對(duì)應(yīng)著特定階的失真。在圖1中，從失真發(fā)生電路230的三個(gè)輸出路徑產(chǎn)生的各階失真分別是三階，五階和七階，其頻譜如圖11b，11c和11d所示。這種失真發(fā)生電路還可以產(chǎn)生更高階的失真分量，例如九階，或者是僅僅產(chǎn)生三階分量，或者是僅僅產(chǎn)生三階和五階分量。
用一組可變的移相元件235獨(dú)立地調(diào)節(jié)從失真發(fā)生電路230輸出的信號(hào)的相位，用于補(bǔ)償失真發(fā)生獨(dú)立230中產(chǎn)生的任何不同的相位差。然后用一組可變衰減器240獨(dú)立地調(diào)節(jié)這些失真信號(hào)的幅值。幅值調(diào)節(jié)可以保證獨(dú)立的失真分量的相對(duì)電平能夠準(zhǔn)確地對(duì)應(yīng)著在RF放大器100中不可避免地產(chǎn)生的各階失真的相對(duì)電平。
然后在加法器245中將代表三階，五階和七階失真的精確調(diào)節(jié)信號(hào)相加，產(chǎn)生一個(gè)單一的多階失真信號(hào)。這一信號(hào)被送入RF放大器250，用于控制多階失真信號(hào)相對(duì)于主路徑210上的主RF信號(hào)的電平。
圖2表示用于產(chǎn)生三階失真分量的電路框圖。進(jìn)入電路的RF輸入信號(hào)被分離器405分離成三路。RF信號(hào)通過(guò)定向耦合器415進(jìn)入混頻器或是乘法器410的第一輸入端。定向耦合器415取樣一部分RF信號(hào)，這部分信號(hào)經(jīng)衰減器420進(jìn)入混頻器410第二輸入端?；祛l器410將同一RF輸入信號(hào)的兩個(gè)版本混頻后輸出，這樣就能產(chǎn)生一個(gè)平方RF信號(hào)，它包含一個(gè)直流區(qū)即低頻的頻率分量，和第一諧波區(qū)也就是原始頻率的倍頻的頻率分量。這一平方RF信號(hào)的頻譜如圖11e所示。
然后將混頻器410輸出的平方的RF信號(hào)通過(guò)衰減器430和直流注入加法器435送入混頻器425的第一輸入端。來(lái)自分離器的另一個(gè)RF輸入信號(hào)構(gòu)成混頻器425的第二輸入信號(hào)，并且可以通過(guò)包括一個(gè)時(shí)間延遲元件(未示出)的路徑440來(lái)提供，以保證兩個(gè)混頻器輸入信號(hào)同相位?；祛l器425將平方RF信號(hào)與原始RF信號(hào)混頻，其輸出就能夠理想地產(chǎn)生一個(gè)純立方信號(hào)。這一立方RF信號(hào)的頻譜如圖11f所示(經(jīng)過(guò)了濾波，以便消除DC區(qū)，諧波和三階諧波分量)。
理想地講，立方RF信號(hào)應(yīng)該是僅僅由輸入RF信號(hào)能量加上帶內(nèi)三階分量構(gòu)成的。然而，實(shí)際上在混頻器425的輸出中會(huì)存在其它高階的帶內(nèi)失真，還會(huì)包括比理論分析所預(yù)期的更多輸入信號(hào)能量。需要將衰減器420和430的衰減值以及耦合器415的耦合系數(shù)選擇在配合混頻器410和425的最佳性能。這一最佳性能是在減少通過(guò)混頻器的泄漏所造成的多余的輸入信號(hào)能量和減少混頻器410和425的不理想性能造成的高階帶內(nèi)失真之間取得的一種折衷。在具有0dBm RF輸入信號(hào)電平并且構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)的Gilbert單元式硅片IC混頻器的電路中，“LO”，“RF”或“IF”驅(qū)動(dòng)電平之間的差別都處在20dB的量級(jí)。
按照?qǐng)D2所示的三階失真發(fā)生器電路的一種修改形式(未示出)，從混頻器410輸出的平方RF信號(hào)在進(jìn)入混頻器425之前被濾波。這可以利用低通濾波器來(lái)選擇平方RF信號(hào)的直流區(qū)頻率分量，或利用高通濾波器來(lái)選擇平方RF信號(hào)的二次諧波區(qū)頻率分量。每一種選擇方案各自具有其特有的優(yōu)點(diǎn)。然而，如果將其與下述的直流偏置輸入單頻排除機(jī)制結(jié)合在一起使用，兩種選擇方案都能夠在輸出端有效地衰減輸入單頻能量。
在低通濾波器方案中，實(shí)際選擇的直流區(qū)可以提供較好的狀態(tài)響應(yīng)，其增益和相位平坦度比二次諧波區(qū)好，因而可以在圖11b所示的兩個(gè)三階失真分量之間達(dá)到比較好的一致性。盡管二次諧波區(qū)版本的這種增益和相位平坦度是通過(guò)電路元件的高頻響應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這一版本所帶來(lái)的益處是產(chǎn)生一個(gè)輸出頻譜，其中的輸入單頻電平與三階失真分量具有相似的電平，不需要額外的校正。
為了能夠有效地控制三階分量的產(chǎn)生，最好是盡量消除出現(xiàn)在輸出中的輸入單頻能量。參見(jiàn)圖2的電路，它是通過(guò)一個(gè)加法器435按照適當(dāng)?shù)碾娖较蚱椒絉F信號(hào)中注入一個(gè)DC信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在其與RF輸入信號(hào)混頻時(shí)，就能在電路的輸出端消除輸入能量。圖2中所示的DC信號(hào)注入位置是最佳的，因?yàn)榛祛l器425的RF輸入電平比較高，并且具有高度的準(zhǔn)確性。雖然在失真發(fā)生電路的其它位置注入直流信號(hào)同樣也能夠消除輸入能量，但是預(yù)期的效果比較差。例如，另一個(gè)直流注入位置可以是在向混頻器425傳送RF輸入信號(hào)的路徑440中。這種直流信號(hào)可以消除由于通過(guò)混頻器410的泄漏而出現(xiàn)在平方RF信號(hào)中的偽RF輸入信號(hào)的任何泄漏。還可以在去往混頻器410的信號(hào)路徑中注入直流信號(hào)。
盡管直流信號(hào)電平可以設(shè)置在最大限度地消除失真發(fā)生電路輸出中的輸入信號(hào)能量，由于電路元件的溫度變化，電路元件的老化，以及電源的許多不可預(yù)見(jiàn)性等等原因，電路內(nèi)部還是會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)和漂移(參見(jiàn)上文關(guān)于輸入信號(hào)電平的注釋)。因此，失真發(fā)生電路包括一個(gè)自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)445，用于直流信號(hào)精確電平的初始化，保持和控制，以便盡量消除輸入信號(hào)能量。自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)按照反饋環(huán)的原理工作。利用分離器450對(duì)失真發(fā)生電路的輸出采樣，并且提供給控制機(jī)構(gòu)的一個(gè)輸入?？刂茩C(jī)構(gòu)的第二輸入最好是通過(guò)一個(gè)時(shí)間延遲元件(未示出)從分離器405接收一個(gè)RF輸入信號(hào)，并且作為RF輸入的參考信號(hào)。自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)將來(lái)自輸出的采樣與RF輸入?yún)⒖夹盘?hào)相比較，并且根據(jù)在輸出采樣中檢測(cè)到的RF輸入能量電平提供一個(gè)作為輸出的直流信號(hào)電平。
圖3表示自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例，在其中用一個(gè)檢測(cè)混頻器455的一個(gè)輸入端接收輸出信號(hào)的采樣，用另一個(gè)輸入端接收參考輸入信號(hào)。檢測(cè)混頻器輸出一定頻率范圍之間各成分的信號(hào)。然而，檢測(cè)混頻器的主要輸出是直流信號(hào)成分，它提供了一種用參考輸入信號(hào)覆蓋輸出中不應(yīng)有的輸入信號(hào)能量的手段。通過(guò)積分器460的輸出檢測(cè)混頻器輸出而將該DC輸出與其它信號(hào)成分隔離。積分器的時(shí)間常數(shù)足夠長(zhǎng)，足以消除不應(yīng)有的非DC信號(hào)成分，但是又足夠短，以便為反饋提供毫秒級(jí)的響應(yīng)。積分器的直流輸出就是用于注入加法器435的直流信號(hào)。
這種控制機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)是檢測(cè)混頻器和積分器可能會(huì)產(chǎn)生比反饋控制直流信號(hào)占優(yōu)勢(shì)的直流偏移信號(hào)。在輸入能量的拒絕電平處在10-15dB量級(jí)時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)這種情況。也可以用更加精確的混頻器和積分器獲得較低的直流偏移來(lái)抵消這種作用。然而，這種混頻器和積分器難以實(shí)現(xiàn)并且更加昂貴。
圖4表示采用了偏移頻率和數(shù)字信號(hào)處理(DSP)技術(shù)的一種經(jīng)過(guò)修改的自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，用于消除上述的直流偏移問(wèn)題。盡管這種電路比圖3的電路復(fù)雜，如果將非DSP元件集成在一個(gè)專(zhuān)用集成電路(ASIC)上，這種解決方案所增加的元件費(fèi)用并不很多。這種自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)和圖3的電路一樣包括兩個(gè)輸入和一個(gè)輸出，其工作原理如下。在數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)470的數(shù)字域中工作的低頻(LF)固定振蕩器465通過(guò)數(shù)-模轉(zhuǎn)換器475向混頻器480的一個(gè)輸入端提供一個(gè)低頻單頻信號(hào)。理想的LF單頻信號(hào)是1到5KHz之間的音頻fLF。混頻器480的第二輸入是圖2所示的分離器450提供的輸出采樣，并且包含比LF單頻信號(hào)即500到2000MHz更高頻率的信號(hào)成分。輸出采樣和LF單頻信號(hào)混頻的效果是產(chǎn)生一個(gè)輸出采樣頻率下移了fLF的鏡像和一個(gè)輸出采樣頻率上移了fLF的鏡像。用一個(gè)高通濾波器485處理混頻器480的輸出，為它選擇的截止頻率使濾波器485能夠消除通過(guò)混頻器480泄漏的任何LF單頻信號(hào)。然后將頻率偏移的輸出采樣提供給檢測(cè)混頻器490的一個(gè)輸入端，其第二輸入端則接收參考RF輸入信號(hào)。按照?qǐng)D3的機(jī)構(gòu)，檢測(cè)混頻器490在其輸出端提供一個(gè)包含一定范圍頻率之間各成分的信號(hào)。然而，在這種機(jī)構(gòu)中，是單頻fLF的信號(hào)成分覆蓋了具有參考輸入信號(hào)的輸出中不應(yīng)有的輸入信號(hào)能量。
在使用模-數(shù)轉(zhuǎn)換器495將檢測(cè)混頻器490的輸出轉(zhuǎn)換回?cái)?shù)字信號(hào)處理(DSP)的數(shù)字域之后，將信號(hào)送入數(shù)字混頻器500。值得注意的是，理想的數(shù)字信號(hào)處理器和模-數(shù)轉(zhuǎn)換器應(yīng)該是能夠處理音頻的信號(hào)，并且能夠準(zhǔn)確地處理所需的單頻fLF的信號(hào)成分。數(shù)字混頻器500將檢測(cè)混頻器490的輸出和來(lái)自L(fǎng)F固定振蕩器465的LF單頻信號(hào)混頻，將同樣處在單頻的所需信號(hào)成分轉(zhuǎn)換成直流信號(hào)。按照?qǐng)D3的機(jī)構(gòu)，該直流信號(hào)與檢測(cè)混頻器中用一個(gè)數(shù)字積分器505對(duì)數(shù)字混頻器輸出進(jìn)行積分而產(chǎn)生的其它信號(hào)成分是隔離的。然而，與圖3的機(jī)構(gòu)不同，這種偏移頻率機(jī)構(gòu)可以免于在模擬域的混頻器480,490,D/A495和高通濾波器485中產(chǎn)生任何偽直流信號(hào)，而是直接用數(shù)字混頻器500轉(zhuǎn)換成單頻信號(hào)頻率fLF并且隨后在積分器505中被消除。由于數(shù)字混頻器500和積分器505都是在數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的數(shù)字域中工作，不會(huì)遇到相應(yīng)的模擬信號(hào)所面臨的由于溫度或電源波動(dòng)所造成的諸如信號(hào)泄漏或產(chǎn)生偽直流偏移等問(wèn)題。積分器的直流信號(hào)輸出通過(guò)數(shù)-模轉(zhuǎn)換器510提供這一直流信號(hào)，將其注入圖2的加法器435。
圖5和6是用于產(chǎn)生三階和五階失真分量的電路的另外兩個(gè)實(shí)施例的框圖，但是圖2的三階發(fā)生電路的基本結(jié)構(gòu)和工作原理是它的基礎(chǔ)。相同的元件用相同的符號(hào)來(lái)表示。
在圖5的發(fā)生電路中，利用分離器520將二階信號(hào)分離到第二路徑515。利用分離器530將三階信號(hào)分離到第二路徑525。利用RF放大器535和衰減器540分別調(diào)節(jié)路徑515上的二階信號(hào)電平和路徑525上的三階信號(hào)電平。然后在混頻器545中將調(diào)節(jié)后的二階和三階信號(hào)混頻，產(chǎn)生一個(gè)五階RF輸出。第二DC注入信號(hào)被加到二階信號(hào)路徑515上和路徑525上的三階信號(hào)混頻。如果將第二直流信號(hào)調(diào)節(jié)到適當(dāng)?shù)碾娖?，就能夠消除可能出現(xiàn)在五階RF輸出中的三階信號(hào)。
在圖6的發(fā)生電路中，RF輸入信號(hào)被分離器550進(jìn)一步分離到路徑555和560，而三階信號(hào)被分離器530分離到路徑525。用衰減器565和570適當(dāng)?shù)厮p三階信號(hào)，然后提供給混頻器575和580。混頻器575和580分別將三階信號(hào)與路徑555和560上的RF輸入信號(hào)混頻。第一混頻器575的輸出產(chǎn)生一個(gè)四階信號(hào)，而第二混頻器580的輸出產(chǎn)生用于輸出的五階失真信號(hào)。
在圖5的發(fā)生電路上執(zhí)行的模擬表明，為了產(chǎn)生五階失真，不需要為加法器435提供第一直流注入(DC1)。第三直流注入就能夠基本上消除主信號(hào)能量和三階信號(hào)能量，僅僅留下所需的五階失真。省略第一和第二直流注入可以簡(jiǎn)化五階失真發(fā)生電路的控制，然而，這種方案的缺點(diǎn)是三階輸出中不再包含純凈的三階失真信號(hào)。
圖7表示圖5的電路具有用于控制和維持注入加法器的第二DC的反饋控制機(jī)構(gòu)。這一反饋控制機(jī)構(gòu)的作用與三階發(fā)生電路相似，只不過(guò)是將五階輸出的采樣和從三階輸出中采樣的一個(gè)參考信號(hào)相比較。這一反饋直流信號(hào)提供了一種同時(shí)覆蓋五階輸出中不應(yīng)有的輸入信號(hào)能量和三階信號(hào)能量的手段。這種反饋控制機(jī)構(gòu)可以用圖3或4的反饋電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。
圖8的框圖表示一種具有組合控制的三階和五階失真發(fā)生電路。該電路是圖2的三階發(fā)生電路和圖7的五階發(fā)生電路的組合。圖9中表示了在圖4的偏移頻率機(jī)制的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的用于這種電路的組合的反饋控制機(jī)構(gòu)。
圖10的框圖表示根據(jù)圖5的五階發(fā)生電路所采用的原理建立的一種用于發(fā)生七階失真信號(hào)的電路。將五階信號(hào)與二階信號(hào)組合，產(chǎn)生一個(gè)七階失真輸出。
根據(jù)上文顯然還可以對(duì)本發(fā)明作出各種各樣的修改。例如，上文中所使用的某些元件諸如混頻器和積分器分別可以由乘法器和低通濾波器代替。
權(quán)利要求
1．一種從輸入信號(hào)中獲取三階信號(hào)的電路，該電路包括輸入裝置，用于沿著第一，第二和第三路徑為該電路提供一個(gè)輸入信號(hào)，用于組合來(lái)自第一和第二路徑的輸入信號(hào)的裝置(410)，在一個(gè)平方路徑上產(chǎn)生一個(gè)二階信號(hào)，以及用于組合來(lái)自平方路徑的二階信號(hào)和來(lái)自輸入路徑的輸入信號(hào)的裝置(425)，從而產(chǎn)生一個(gè)三階信號(hào)。
2．按照權(quán)利要求1所述的電路，其特征是，為了從輸入信號(hào)中獲取一個(gè)五階信號(hào)，還包括沿著第二平方路徑(515)提供二階信號(hào)的裝置(520)，以及用于組合來(lái)自第二平方路徑的二階信號(hào)和三階信號(hào)的裝置(545)，從而產(chǎn)生一個(gè)五階信號(hào)。
3．按照權(quán)利要求1所述的電路，其特征是，為了從輸入信號(hào)中獲取一個(gè)五階信號(hào)，由輸入裝置沿著第四(555)和第五(560)路徑提供輸入信號(hào)，并且還包括用于組合來(lái)自第四路徑的輸入信號(hào)和三階信號(hào)的裝置(575)，從中產(chǎn)生一個(gè)四階信號(hào)，以及用于組合來(lái)自第五路徑的輸入信號(hào)和四階信號(hào)的裝置(580)，從而產(chǎn)生一個(gè)五階信號(hào)。
4．按照前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的電路，其特征在于輸入信號(hào)是射頻信號(hào)。
5．按照前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的電路，其特征在于還包括用于在至少一條信號(hào)路徑中注入一個(gè)直流信號(hào)的裝置(435)。
6．按照權(quán)利要求5所述的電路，其特征是直流信號(hào)被注入平方路徑中與二階信號(hào)相加，消除三階信號(hào)中的輸入信號(hào)能量。
7．按照權(quán)利要求6所述的電路，其特征是還包括糾錯(cuò)裝置(445)，在其中將三階信號(hào)與輸入信號(hào)相比較，產(chǎn)生一個(gè)糾錯(cuò)信號(hào)，用于控制注入平方路徑的直流信號(hào)。
8．按照權(quán)利要求7所述的電路，其特征是，在與輸入信號(hào)發(fā)生關(guān)系之前，在糾錯(cuò)電路中用一個(gè)單頻信號(hào)對(duì)三階信號(hào)進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換，通過(guò)與單頻信號(hào)相比較而產(chǎn)生一個(gè)在數(shù)字信號(hào)處理器(470)中處理的關(guān)聯(lián)信號(hào)，從而產(chǎn)生上述糾錯(cuò)信號(hào)。
9．按照權(quán)利要求5所述的電路，其特征是將直流信號(hào)注入第二平方路徑與二階信號(hào)相加，從而消除五階信號(hào)中的輸入信號(hào)能量和三階信號(hào)能量。
10．按照權(quán)利要求7所述的電路，其特征是包括糾錯(cuò)裝置，在其中將五階信號(hào)與三階信號(hào)相比較，產(chǎn)生一個(gè)糾錯(cuò)信號(hào)，用于控制注入第二平方路徑的直流信號(hào)。
11．按照前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的電路，其特征在于組合裝置是混頻器或乘法器。
12．按照前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的電路，其特征在于輸入裝置包括至少一個(gè)分離器(405)，用于沿著信號(hào)路徑提供輸入信號(hào)。
13．按照前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的電路，其特征在于輸入裝置包括至少一個(gè)定向耦合器(415)，用于沿著信號(hào)路徑提供輸入信號(hào)。
14．一種包含用于從輸入信號(hào)獲取三階預(yù)失真信號(hào)的電路的多項(xiàng)式預(yù)失真器，該電路包括輸入裝置，用于沿著第一，第二和第三路徑為電路提供一個(gè)輸入信號(hào)，用于組合來(lái)自第一和第二路徑的輸入信號(hào)的裝置(410)，在一個(gè)平方路徑上產(chǎn)生一個(gè)二階信號(hào)，以及用于組合來(lái)自平方路徑的二階信號(hào)和來(lái)自輸入路徑的輸入信號(hào)的裝置(425)，從而產(chǎn)生一個(gè)三階信號(hào)。
15．一種從輸入信號(hào)獲取三階預(yù)失真信號(hào)的方法，其特征是包括沿著第一，第二和第三路徑提供一個(gè)輸入信號(hào)，組合來(lái)自第一和第二路徑的輸入信號(hào)，在一個(gè)平方路徑上產(chǎn)生一個(gè)二階信號(hào)，以及組合來(lái)自平方路徑的二階信號(hào)和來(lái)自輸入路徑的輸入信號(hào)，從而產(chǎn)生一個(gè)三階信號(hào)。
全文摘要
一種用于從輸入信號(hào)中獲取高階失真的電路,該電路可以構(gòu)成用于使放大器線(xiàn)性化的預(yù)失真器的一部分。該電路具有產(chǎn)生二階失真信號(hào)的混頻器,該二階失真信號(hào)在另一個(gè)混頻器中與輸入信號(hào)組合產(chǎn)生三階失真信號(hào)。
文檔編號(hào)H03F1/32GK1297607SQ99805190
公開(kāi)日2001年5月30日 申請(qǐng)日期1999年3月8日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月6日
發(fā)明者彼得·肯寧頓 申請(qǐng)人:無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)國(guó)際有限公司