本發(fā)明涉及射頻功放通信領(lǐng)域，尤其涉及一種耦合網(wǎng)絡(luò)、功放裝置及通信終端。

背景技術(shù)：

doherty功放是無線通信系統(tǒng)目前最為廣泛應(yīng)用的一種高效率功放技術(shù)，它是由一位名叫williamh.doherty的美國電子工程師于1936年發(fā)明的。但是在接下來的大約三十年時間里，人們的注意力轉(zhuǎn)移了。直到六十年代末期，隨著通信技術(shù)，特別是衛(wèi)星通信的發(fā)展，將功率放大器的效率和線性問題在一個新的歷史場合重新提出，doherty放大器又被挖掘出來，廣泛應(yīng)用于七十年代的通信和廣播系統(tǒng)中。到今天，doherty功放與dpd(digitalpre-distortion，數(shù)字預(yù)失真)技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，成為無線通信系統(tǒng)基站高效率功放主流的構(gòu)架形式。

作為基站最核心的功能單元，功放部分doherty技術(shù)已經(jīng)成為成熟的放大器設(shè)計方案，而作為線性改善的手段，dpd對于功放的校正效果尤為重要。尤其對于國內(nèi)外的高端市場，其線性、近端雜散的要求往往是產(chǎn)品核心競爭力的體現(xiàn)，因此，功放提供給dpd的用于線性校正信號的質(zhì)量就顯得尤為重要。高精度、低干擾的信號能最大限度的發(fā)揮dpd的校正能力，極大提升產(chǎn)品競爭力。

但是，如圖1所示，目前主流的功放耦合網(wǎng)絡(luò)無論是微帶耦合還是集成器件耦合，其端口阻抗設(shè)計都是按典型的特征阻抗固定值設(shè)計，在仿真時效果較好，而應(yīng)用于doherty這種可變輸出阻抗構(gòu)架時，如圖7所示，其隔離度及方 向性較差。

針對上述問題，提出一種可以解決當(dāng)應(yīng)用到可變輸出阻抗構(gòu)架時，現(xiàn)有典型耦合網(wǎng)絡(luò)的隔離度較差的技術(shù)，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種耦合網(wǎng)絡(luò)、功放裝置及通信終端，以解決當(dāng)應(yīng)用到可變輸出阻抗構(gòu)架時，現(xiàn)有典型耦合網(wǎng)絡(luò)的隔離度較差的問題。

本發(fā)明提供了一種耦合網(wǎng)絡(luò)，其包括至少四個端口及非互易耦合器匹配電路，其中至少一個端口為阻抗可變端口，阻抗可變端口用于連接阻抗可變電路，與阻抗可變端口對應(yīng)的耦合器隔離端口為非互易耦合器匹配端口，非互易耦合器匹配端口所屬反饋控制鏈路的反饋端口用于連接數(shù)字預(yù)失真電路；非互易耦合器匹配端口連接非互易耦合器匹配電路，非互易耦合器匹配電路用于使反射干擾信號及發(fā)射干擾信號反向疊加。

進(jìn)一步的，非互易耦合器匹配電路包括與阻抗可變電路的阻容相應(yīng)的阻容器件，阻容器件一端連接非互易耦合器匹配端口，另一端接地。

進(jìn)一步的，阻容器件包括集總電抗元件。

進(jìn)一步的，非互易耦合器匹配電路包括第一、二、三電解電容及第一、二、三電阻；第一電容的電解極連接非互易耦合器匹配端口，另一極連接第一電阻的一端，第一電阻的另一端連接第二電解電容的電解極及第二電阻的一端，第二電解電容的另一極接地，第二電阻的另一端連接第三電阻的一端，第三電阻的另一端連接第三電解電容的電解極，第三電解電容的另一極接地。

進(jìn)一步的，非互易耦合器匹配電路還用于根據(jù)阻容控制信號改變阻容。

進(jìn)一步的，非互易耦合器匹配電路具體用于改變反射干擾信號和/或發(fā)射干擾信號的相位，使反射干擾信號及發(fā)射干擾信號反向疊加。

本發(fā)明提供了一種功放裝置，其包括阻抗可變電路、數(shù)字預(yù)失真電路及本發(fā)明提供的耦合網(wǎng)絡(luò)，通過阻抗可變電路發(fā)射信號，耦合網(wǎng)絡(luò)的阻抗可變端口連接阻抗可變電路，數(shù)字預(yù)失真電路連接非互易耦合器匹配端口所屬反饋控制鏈路的反饋端口，獲取并利用反饋信號校正阻抗可變電路工作。

進(jìn)一步的，阻抗可變電路包括doherty電路。

進(jìn)一步的，耦合網(wǎng)絡(luò)包括四個端口，阻抗可變端口所屬的前向耦合鏈路的輸出端口連接環(huán)形器。

進(jìn)一步的，還包括控制電路，控制電路用于獲取阻抗可變電路的阻容，生成并根據(jù)阻容控制信號改變非互易耦合器匹配電路的阻容。

本發(fā)明提供了一種通信終端，其包括本發(fā)明提供的功放裝置。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提供了一種耦合網(wǎng)絡(luò)，其至少一個端口為阻抗可變端口，在使用時，阻抗可變端口連接阻抗可變電路，與阻抗可變端口對應(yīng)的耦合器隔離端口為非互易耦合器匹配端口，非互易耦合器匹配端口所屬反饋控制鏈路的反饋端口用于連接數(shù)字預(yù)失真電路；非互易耦合器匹配端口連接非互易耦合器匹配電路，非互易耦合器匹配電路使的反射干擾信號及發(fā)射干擾信號反向疊加，將射頻能量轉(zhuǎn)換為熱能散出，在不影響正常耦合信號的基礎(chǔ)上最大限度的降低其受到的干擾。同時，dpd在接收到前向信號后對功放輸入信號做預(yù)失真進(jìn)行校正，利用傳統(tǒng)的耦合方式無法消除多徑干擾導(dǎo)致的不同相位信號疊加造成的信號失真，dpd無法判斷其和主信號的差異，導(dǎo)致校正效果變差，而采用本專利所設(shè)計的耦 合網(wǎng)絡(luò)，可確保耦合信號和主信號波形的一致性，最大限度的發(fā)揮dpd校正效果。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有耦合網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的耦合網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的功放裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明第三實(shí)施例提供的耦合網(wǎng)絡(luò)的電路圖；

圖5為本發(fā)明第三實(shí)施例中耦合網(wǎng)絡(luò)的工作原理圖；

圖6為本發(fā)明第三實(shí)施例中功放裝置的電路圖；

圖7為現(xiàn)有耦合網(wǎng)絡(luò)在端口阻抗變化時的方向性；

圖8為本發(fā)明第三實(shí)施例中的耦合網(wǎng)絡(luò)在端口阻抗變化時的方向性。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)通過具體實(shí)施方式結(jié)合附圖的方式對本發(fā)明做出進(jìn)一步的詮釋說明。

第一實(shí)施例：

圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的耦合網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖，由圖2可知，在本實(shí)施例中，本發(fā)明提供的耦合網(wǎng)絡(luò)1包括：至少四個端口(p1、p2、p3及p4)及非互易耦合器匹配電路11，其中至少一個端口p1為阻抗可變端口，阻抗可變端口用于連接阻抗可變電路2，與阻抗可變端口p1對應(yīng)的耦合器隔離端口p4為非互易耦合器匹配端口，非互易耦合器匹配端口p4所屬反饋控制鏈路的反饋端口p3用于連接數(shù)字預(yù)失真電路3；非互易耦合器匹配端口p4連接非互易耦合器 匹配電路11，非互易耦合器匹配電路11用于使反射干擾信號及發(fā)射干擾信號反向疊加。

在一些實(shí)施例中，上述實(shí)施例中的非互易耦合器匹配電路11包括與阻抗可變電路的阻容相應(yīng)的阻容器件，在實(shí)際應(yīng)用中，相應(yīng)包括阻容大小等同，阻容器件一端連接非互易耦合器匹配端口，另一端接地。

在一些實(shí)施例中，上述實(shí)施例中的阻容器件包括集總電抗元件。

在一些實(shí)施例中，上述實(shí)施例中的非互易耦合器匹配電路11包括第一、二、三電解電容及第一、二、三電阻；第一電容的電解極連接非互易耦合器匹配端口，另一極連接第一電阻的一端，第一電阻的另一端連接第二電解電容的電解極及第二電阻的一端，第二電解電容的另一極接地，第二電阻的另一端連接第三電阻的一端，第三電阻的另一端連接第三電解電容的電解極，第三電解電容的另一極接地。

在一些實(shí)施例中，上述實(shí)施例中的非互易耦合器匹配電路11還用于根據(jù)阻容控制信號改變阻容。

在一些實(shí)施例中，上述實(shí)施例中的非互易耦合器匹配電路11具體用于改變反射干擾信號和/或發(fā)射干擾信號的相位，使反射干擾信號及發(fā)射干擾信號反向疊加。

第二實(shí)施例：

圖3為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的功放裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，由圖3可知，在本實(shí)施例中，本發(fā)明提供的功放裝置，其包括：

阻抗可變電路2、數(shù)字預(yù)失真電路3及本發(fā)明提供的耦合網(wǎng)絡(luò)1，通過阻抗可變電路2發(fā)射信號，耦合網(wǎng)絡(luò)1的阻抗可變端口連接阻抗可變電路2，數(shù)字預(yù) 失真電路3連接非互易耦合器匹配端口所屬反饋控制鏈路的反饋端口，獲取并利用反饋信號校正阻抗可變電路2工作。

在一些實(shí)施例中，上述實(shí)施例中的阻抗可變電路2包括doherty電路。

在一些實(shí)施例中，上述實(shí)施例中的耦合網(wǎng)絡(luò)包括四個端口，阻抗可變端口所屬的前向耦合鏈路的輸出端口連接環(huán)形器。

如圖3所示，在一些實(shí)施例中，上述實(shí)施例中的功放裝置還包括控制電路4，控制電路用于獲取阻抗可變電路的阻容，生成并根據(jù)阻容控制信號改變非互易耦合器匹配電路的阻容。

對應(yīng)的，本發(fā)明提供了一種通信終端，其包括本發(fā)明提供的功放裝置。

現(xiàn)結(jié)合具體應(yīng)用場景對本發(fā)明做進(jìn)一步的詮釋說明。

第三實(shí)施例：

本發(fā)明提供的一種高方向性非互易耦合網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計思路，其應(yīng)用范圍涵蓋了輸入、輸出阻抗不匹配條件下的所有耦合設(shè)計，能在保證正常耦合信號不受影響的基礎(chǔ)上將低其受到的反射信號干擾，在需要高精度耦合信號的場景中具有廣泛應(yīng)用。

本實(shí)施例是作為基站功放中doherty輸出耦合網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中使用。作為基站最核心的功能單元，功放部分doherty技術(shù)已經(jīng)成為成熟的放大器設(shè)計方案，而作為線性改善的手段，dpd對于功放的校正效果尤為重要。尤其對于國內(nèi)外的高端市場，其線性、近端雜散的要求往往是產(chǎn)品核心競爭力的體現(xiàn)，因此，功放提供給dpd的用于線性校正信號的質(zhì)量就顯得尤為重要。高精度、低干擾的信號能最大限度的發(fā)揮dpd的校正能力，極大提升產(chǎn)品競爭力。正如前文所說，而可惜的是，目前主流的功放耦合網(wǎng)絡(luò)無論是微帶耦合還是集成器件耦合，其 端口阻抗設(shè)計都是按典型的特征阻抗固定值設(shè)計，在仿真時效果較好，而應(yīng)用于doherty這種可變輸出阻抗構(gòu)架時，其隔離度指標(biāo)往往不盡如人意，本申請?zhí)岢龅囊环N耦合網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化策略，在doherty構(gòu)架上能提升10db隔離度以上，能有效降低干擾信號對耦合信號的影響，提升dpd改善效果。

采用現(xiàn)有耦合網(wǎng)絡(luò)，在設(shè)備工作中，出現(xiàn)了功放前向網(wǎng)絡(luò)受到反射信號的干擾，影響dpd校正效果，功放線性指標(biāo)惡化2db，經(jīng)過定位發(fā)現(xiàn)，其原因?yàn)轳詈掀鞣较蛐赃h(yuǎn)未達(dá)到設(shè)計目標(biāo)，而采用外購的耦合器模塊存在同樣的問題，因此是電路應(yīng)用中環(huán)境改變導(dǎo)致的耦合器方向性惡化。

如圖1所示，經(jīng)典的微帶耦合器設(shè)計基于4端口全部是互易實(shí)現(xiàn)，而在實(shí)際應(yīng)用中，放前向網(wǎng)絡(luò)由于doherty構(gòu)架限制了某個端口阻抗和其他端口不同，因此耦合器方向性惡化嚴(yán)重，本發(fā)明主要為解決此類非互易的應(yīng)用環(huán)境中耦合器方向性問題。

基于此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：功放的經(jīng)典doherty輸出阻抗可變，在此環(huán)境中最大限度的提高在不同阻抗下的隔離度，減小耦合信號被干擾程度，最大限度的發(fā)揮dpd校正效果。本發(fā)明有效降低了前向耦合信號受到的干擾，能有效保證功放產(chǎn)品性能一致性，減少功放線性跳動，在目前基站產(chǎn)品中有廣泛的應(yīng)用場景。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于包含doherty輸出可變阻抗環(huán)境等射頻頻段所有的可變阻抗應(yīng)用環(huán)境，在要求高精度耦合信號的應(yīng)用環(huán)境中尤為重要。

本發(fā)明提供的非互易耦合網(wǎng)絡(luò)主要結(jié)構(gòu)如圖4所示，其結(jié)構(gòu)為一個典型的4端口耦合網(wǎng)絡(luò)，但與傳統(tǒng)互易耦合器設(shè)計思路不同，該耦合網(wǎng)絡(luò)針對于耦合器信號輸入端接阻抗可變且并非微帶/器件特征阻抗的特性，針對性的對耦合網(wǎng)絡(luò) 隔離端端阻抗進(jìn)行設(shè)計，使由于端口不匹配導(dǎo)致的反射信號和正常的隔離端泄露信號反向疊加，消除干擾信號能量，最大限度的提高耦合器方向性。而傳統(tǒng)耦合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，只能在4端口完全匹配的條件下提供較高的隔離度，在端口失配時隔離度迅速下降，不適用于某些需要端口失配的應(yīng)用環(huán)境。

本發(fā)明主要是針對于非互易的應(yīng)用環(huán)境，在阻抗可變端口對應(yīng)的耦合器隔離端增加非互易耦合器匹配網(wǎng)絡(luò)，如圖4所示的port1為非互易端口，其阻抗可變，和port2、port3、port4傳統(tǒng)的特征阻抗不同，此時，本發(fā)明通過在port4端口設(shè)計非互易耦合器匹配網(wǎng)絡(luò)，通過改變隔離端相位使多次反射信號在port3端口的耦合信號反向疊加抵消，從而大幅提升耦合器方向性。

現(xiàn)結(jié)合圖4-8具體說明，本實(shí)施例提供了一種具體的非互易耦合器設(shè)計方案，其中圖4為非互易耦合網(wǎng)絡(luò)設(shè)計結(jié)構(gòu)示意圖，圖5為其提升耦合器方向性原理，圖6為實(shí)施例鏈路應(yīng)用圖示。本實(shí)施例提供的非互易耦合器設(shè)計思路，其結(jié)構(gòu)組成包括主信號鏈路、耦合網(wǎng)絡(luò)以及反射干擾信號抵消阻抗網(wǎng)絡(luò)。

圖4給出了4端口耦合網(wǎng)絡(luò)的圖示，傳統(tǒng)耦合網(wǎng)絡(luò)設(shè)計4端口阻抗一致，整個結(jié)構(gòu)互易、對稱，在端口失配條件下(圖示中4端口阻抗失配)，方向性急劇下降，本發(fā)明通過設(shè)計耦合器4端口的非互易耦合器匹配網(wǎng)絡(luò)，能在保證耦合度幾乎不變的前提下，耦合器方向性提升20db。

根據(jù)圖5給出的信號流圖，指出本發(fā)明的實(shí)質(zhì)是兩種不同路徑干擾信號的反向疊加抵消，干擾源1是port2端口反射回來的信號在port1端口二次反射后耦合到port3端口的信號，干擾源2是port1端口輸入信號a經(jīng)過port4端口的反射進(jìn)入port3端口的信號。具體的，如圖5所示，端口port1的輸入信號為a，二次發(fā)射信號為a1，端口port2的輸出信號為b，反射信號為b1；經(jīng) 過耦合網(wǎng)絡(luò)的耦合，二次發(fā)射信號a1的耦合信號為c1，反射信號為b1泄露到耦合端口port4的信號為d1，信號c1和信號d1是耦合信號c內(nèi)的種不同路徑的干擾信號，通過涉及zx可以使得信號c1和信號d1反向抵消。

圖6給出了作為一個實(shí)施例，doherty功放結(jié)構(gòu)應(yīng)用此發(fā)明的位置和發(fā)明的作用。用于doherty放大器輸出時，主信號鏈路和耦合網(wǎng)絡(luò)采用傳統(tǒng)的微帶耦合網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，其應(yīng)用可拓展到耦合器集成器件。假設(shè)微帶線特征阻抗為z0，主信號輸出端接阻抗和耦合網(wǎng)絡(luò)輸出端接阻抗均為z0，主信號輸入端接阻抗為z1(可不定)，那么通過設(shè)計耦合器隔離端阻抗到z2，可相比傳統(tǒng)的耦合器方向性提升20db。根據(jù)仿真和實(shí)測，z2阻抗可由集總電抗元件實(shí)現(xiàn)，其主要改變反射信號干擾和主信號隔離端發(fā)射干擾信號的相位，使射頻信號反向疊加，射頻能量轉(zhuǎn)換為熱能散出，在不影響正常耦合信號的基礎(chǔ)上最大限度的降低其受到的干擾。dpd在接收到前向信號后對功放輸入信號做預(yù)失真進(jìn)行校正。利用傳統(tǒng)的耦合方式無法消除多徑干擾導(dǎo)致的不同相位信號疊加造成的信號失真，dpd無法判斷其和主信號的差異，導(dǎo)致校正效果變差，而采用本專利所設(shè)計的耦合網(wǎng)絡(luò)，可確保耦合信號和主信號波形的一致性，最大限度的發(fā)揮dpd校正效果。

如圖7及圖8所示的仿真結(jié)果可知，本發(fā)明用于dpd校正時，能有效降低前向耦合信號干擾，前向耦合方向性指標(biāo)提升20db以上，其帶寬特性可達(dá)到應(yīng)用頻率的20％以上，增加dpd系統(tǒng)對于功放失真的校正能力，減小了功放線性波動范圍，提高了功放線性、近端雜散指標(biāo)，能有效提升基站產(chǎn)品競爭力。

同時，本發(fā)明成本低廉，相對于傳統(tǒng)耦合器方案，成本幾乎不變；本發(fā)明空間需求低，只改變了耦合器一個端口的設(shè)計，完全可用相應(yīng)阻容器件代替，其空間尺寸開銷并未增加；本發(fā)明實(shí)現(xiàn)簡單，通過仿真和調(diào)試能迅速確定方案， 所增加的時間開銷和人力成本幾乎可以忽略不計。

綜上可知，通過本發(fā)明的實(shí)施，至少存在以下有益效果：

本發(fā)明提供了一種耦合網(wǎng)絡(luò)，其至少一個端口為阻抗可變端口，在使用時，阻抗可變端口連接阻抗可變電路，與阻抗可變端口對應(yīng)的耦合器隔離端口為非互易耦合器匹配端口，非互易耦合器匹配端口所屬反饋控制鏈路的反饋端口用于連接數(shù)字預(yù)失真電路；非互易耦合器匹配端口連接非互易耦合器匹配電路，非互易耦合器匹配電路使的反射干擾信號及發(fā)射干擾信號反向疊加，將射頻能量轉(zhuǎn)換為熱能散出，在不影響正常耦合信號的基礎(chǔ)上最大限度的降低其受到的干擾。

同時，dpd在接收到前向信號后對功放輸入信號做預(yù)失真進(jìn)行校正，利用傳統(tǒng)的耦合方式無法消除多徑干擾導(dǎo)致的不同相位信號疊加造成的信號失真，dpd無法判斷其和主信號的差異，導(dǎo)致校正效果變差，而采用本專利所設(shè)計的耦合網(wǎng)絡(luò)，可確保耦合信號和主信號波形的一致性，最大限度的發(fā)揮dpd校正效果。

以上僅是本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施方式所做的任意簡單修改、等同變化、結(jié)合或修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。