CN102647188B - 一种多波段多模式射频功率放大器非线性特性提取装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多波段多模式射频功率放大器非线性特性提取装置，包括第一耦合器、第二耦合器、衰减器和至少两个AD采样模块，第一耦合器耦合端与衰减器输入端连接，每个AD采样模块用于采集不同波段内的信号，AD采样模块包括原始射频信号采样单元、失真射频信号采样单元和本振单元，每个AD采样模块中的原始射频信号采样单元输入端与第二耦合器输出端连接，每个AD采样模块中的失真射频信号采样单元输入端与衰减器的输出端连接，每个AD采样模块中的本振单元给该AD采样模块中的原始射频信号采样单元和失真射频信号采样单元提供本振信号；优点是降低对AD采样模块中的模数转换器采样速率要求，满足多波段多模式射频功率放大器对模数转换器的苛刻要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种非线性特性提取装置，尤其是涉及一种多波段多模式射频功率放大器非线性特性提取装置。
背景技术
目前，无线通信中2G、3G和4G等多种网络共存的现状将长期存在。不同的网络使用不同的频段，从而需要不同的窄带射频收发模块，使得一个基站中存在多套射频模块，最终造成基站体积过大，选址困难，能耗过高，运营成本大大增加等诸多问题。为了解决这些问题，支持多种标准和多种频段的多波段射频模块备受关注，目前支持至少两个频段的多波段多模式射频功率放大器已经被成功设计。射频功率放大器的非线性是无线通信***非线性的主要来源，当多波段多模式射频功率放大器应用于多种网络共存的无线通信***时，多个频段信号同时加载到射频功率放大器上，射频功率放大器的非线性将会更复杂，因此对多波段多模式射频功率放大器的线性化将提出更为苛刻的要求。
数字预失真技术既能保证射频功率放大器工作于高效率状态，又能有效地提高其线性度，目前在无线通信***中得到了广泛应用。在数字预失真技术中，准确描述射频功率放大器非线性特性至关重要，目前主要采用传统的非线性特性提取装置提取射频功率放大器非线性特性。在使用传统的非线性特性提取装置提取射频功率放大器非线性特性时，将相邻两个波段内的有用信号看作一个信号在同一波段内的不同载波。如图1所示，在多波段输入信号中，第n个波段的中心频率为f n ，第n+1个波段的中心频率为f n+1 ，△f n 表示需要在第n个波段中捕获的信号的频谱宽度，△f n+1 表示需要在第n+1个波段中捕获的信号的频谱宽度。在使用传统的非线性特性提取装置提取射频功率放大器非线性特性时，将第n个波段和第n+1个波段视为一个信号在同一波段（即第k个波段）内的不同载波，第k个波段的中心频率为f k ，△f k 表示需要在第k个波段内捕获的信号的频谱宽度，此时，传统的非线性特性提取装置中的模数转换器（ADC）的采样率至少需要是第k个波段中捕获信号的频谱宽度△f k 的两倍，而从图1中可以看出△f k ﹥△f n +△f n+1 ，那么模数转换器（ADC）需要具有很大的动态范围和很高的采样速率，这样的模数转换器不仅价格昂贵，而且当各波段间隔较大时（比如频率间隔达到GHz以上），目前的工艺技术水平根本无法提供满足精度要求的超高采样速率的模数转换器。因此迫切需要寻找新的途径或装置来提取多波段多模式射频功放的非线性特性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以降低对模数转换器采样速率要求，减少成本的多波段多模式射频功率放大器非线性特性提取装置。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种多波段多模式射频功率放大器非线性特性提取装置，包括第一耦合器、第二耦合器、衰减器和至少两个AD采样模块，所述的第一耦合器的输入端用于连接多波段多模式射频功率放大器的信号输出端，所述的第一耦合器的耦合端与所述的衰减器的输入端连接，所述的第二耦合器的输入端用于接入原始射频信号，所述的第二耦合器的输出端用于连接多波段多模式射频功率放大器的信号输入端，每个所述的AD采样模块包括原始射频信号采样单元、失真射频信号采样单元和本振单元，每个所述的AD采样模块中的原始射频信号采样单元的信号输入端与所述的第二耦合器的耦合端连接，每个所述的AD采样模块中的失真射频信号采样单元的信号输入端与所述的衰减器的输出端连接，每个所述的AD采样模块中的本振单元给该AD采样模块中的原始射频信号采样单元和失真射频信号采样单元提供本振信号。
所述的原始射频信号采样单元包括一个混频器和一个模数转换器，所述的原始射频信号采样单元中的混频器的输入端与所述的第二耦合器的耦合端连接，所述的原始射频信号采样单元中的混频器的输出端与所述的原始射频信号采样单元中的模数转换器的输入端连接，所述的原始射频信号采样单元中的混频器的输入端为所述的原始射频信号采样单元的信号输入端；所述的失真射频信号采样单元包括一个混频器和一个模数转换器，所述的失真射频信号采样单元中的混频器的输入端与所述的衰减器的输出端连接，所述的失真射频信号采样单元中的混频器的输出端与所述的失真射频信号采样单元中的模数转换器的输入端连接，所述的原始射频信号采样单元中的混频器和所述的失真射频信号采样单元中的混频器由所述的本振单元提供本振信号。
所述的衰减器为可变衰减器。
与现有技术相比，本发明的优点在于通过设置至少两个AD采样模块，每个AD采样模块用于采集不同波段内的信号，每个AD采样模块包括原始射频信号采样单元、失真射频信号采样单元和本振单元，每个AD采样模块中的原始射频信号采样单元中的混频器和失真射频信号采样单元中的混频器由本振单元提供本振信号，原始射频信号采样单元用于采集多波段多模式射频功率放大器的信号输入端的原始射频信号，失真射频信号采样单元用于采集多波段多模式射频功率放大器的信号输出端的失真射频信号，避免了将相邻两个波段内的有用信号看作一个信号在同一波段内的不同载波，实现了对每个波段内的有用信号的单独采集，降低了AD采样模块的采样率，从而降低了对AD采样模块中的模数转换器（ADC）采样速率的要求，降低了生产成本；
当衰减器为可变衰减器时，可以针对多波段多模式射频功率放大器的不同功率输出进行及时调整，避免频繁更换衰减器，同时可以避免AD采样模块输入功率过大造成器件损坏和溢出，以及输入功率过小造成的器件驱动不足、采样精度降低的问题。
附图说明
图1为多波段多模式射频信号波段分布示意图；
图2为本发明原理框图；
图3为AD采样模块原理框图；
图4为实施例一的原理框图；
图5为实施例二的原理框图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图2和图3所示，一种多波段多模式射频功率放大器非线性特性提取装置，包括第一耦合器1、第二耦合器4、衰减器2和至少两个AD采样模块，第一耦合器1的输入端用于连接射频功放3（即多波段多模式射频功率放大器）信号输出端，第一耦合器1的耦合端与衰减器2的输入端连接，第二耦合器4的输入端用于接入原始射频信号RF1，第二耦合器4的输出端用于连接射频功放3的信号输入端，每个AD采样模块用于采集不同波段内的信号，每个AD采样模块包括原始射频信号采样单元、失真射频信号采样单元和本振单元，每个AD采样模块中的原始射频信号采样单元的信号输入端连接第二耦合器4的耦合端，每个AD采样模块中的失真射频信号采样单元的信号输入端与衰减器2的输出端连接，每个AD采样模块中的原始射频信号采样单元和失真射频信号采样单元之间设置有一个本振单元；原始射频信号采样单元包括一个混频器和一个模数转换器，原始射频信号采样单元中的混频器的输入端与第二耦合器4的耦合端连接，原始射频信号采样单元中的混频器的输出端与原始射频信号采样单元中的模数转换器的输入端连接，原始射频信号采样单元中的混频器的输入端为原始射频信号采样单元的信号输入端，失真射频信号采样单元包括一个混频器和一个模数转换器，失真射频信号采样单元中的混频器的输入端与衰减器的输出端连接，失真射频信号采样单元中的混频器的输出端与失真射频信号采样单元中的模数转换器的输入端连接，原始射频信号采样单元中的混频器和失真射频信号采样单元中的混频器由本振单元提供本振信号。
实施例一：如图4所示，一种多波段多模式射频功率放大器非线性特性提取装置，包括第一耦合器1、第二耦合器4、衰减器2和至少两个AD采样模块，此时输入射频功放3的原始射频信号RF1为并发双波段信号，两个波段的中心频率分别为f1和f2, AD采样模块的数量也为两个，分别为第一AD采样模块和第二AD采样模块，第一AD采样模块用于采集中心频率为f1的波段的信号，第二AD采样模块用于采集中心频率为f2的波段的信号，第一耦合器1的输入端连接射频功放3的信号输出端，第一耦合器1的耦合端与衰减器2的输入端连接，第二耦合器4的输入端接入原始射频信号RF1，第二耦合器4的输出端连接射频功放3的信号输入端，第一AD采样模块包括第一原始射频信号采样单元和第一失真射频信号采样单元，第一原始射频信号采样单元包括第一混频器5和第一模数转换器6，第一混频器5的输入端与第二耦合器4的耦合端连接，第一混频器5的输出端与第一模数转换器6的输入端连接，第一失真射频信号采样单元包括第二混频器7和第二模数转换器8，第二混频器7的输入端与衰减器2的输出端连接，第二混频器7的输出端与第二模数转换器8的输入端连接，第一混频器5与第二混频器7通过第一本振单元9连接，第一本振单元9提供本振信号给第一混频器5和第二混频器7；第二AD采样模块包括第二原始射频信号采样单元和第二失真射频信号采样单元，第二原始射频信号采样单元包括第三混频器10和第三模数转换器11，第三混频器10的输入端与第二耦合器4的耦合端连接，第三混频器10的输出端与第三模数转换器11的输入端连接，第二失真射频信号采样单元包括第四混频器12和第四模数转换器13，第四混频器12的输入端与衰减器2的输出端连接，第四混频器12的输出端与第四模数转换器13的输入端连接，第三混频器10与第四混频器12通过第二本振单元14连接，第二本振单元14提供本振信号给第三混频器10与第四混频器12。
在采用本实施例中的一种多波段多模式射频功率放大器非线性特性提取装置对射频功放3的非线性特性进行提取时，第一耦合器1的输入端连接射频功放3的信号输出端，第二耦合器4的输入端接入原始射频信号RF1，第二耦合器4的输出端连接射频功放3的信号输入端，原始射频信号RF1为并发双波段信号，通过第二耦合器4输入到射频功放3中，其工作原理为：射频功放3信号输入端输入的原始射频信号RF1包括两个波段（中心频率分别为f1和f2）的原始信号，其中中心频率为f1的第一个波段的原始信号经过第二耦合器4耦合输出第一射频耦合信号，中心频率为f2的第二个波段的原始信号经过第二耦合器4耦合输出第二射频耦合信号，第一本振单元9提供给第一混频器5的本振频率为f1- IF1，第一射频耦合信号输入第一混频器5中进行下变频后输出频率为IF1的第一中频信号，第二本振单元14提供给第三混频器10的本振频率为f2- IF2，第二射频耦合信号输入第三混频器10中进行下变频后输出频率为IF2的第二中频信号，第一中频信号输入第一模数转换器6中，第二中频信号输入第三模数转换器11中，第一模数转换器6转换输出中心频率为f1的第一个波段的原始信号的数据，第三模数转换器11转换输出中心频率为f2的第二个波段的原始信号的数据；射频功放3输出端输出的失真射频信号RF2包括中心频率为f1和f2的两个波段的原始信号的线性放大分量和交调失真分量，失真射频信号RF2先通过第一耦合器1耦合再通过衰减器2衰减后分别输出中心频率为f1的第一个波段处的第一射频失真耦合信号和中心频率为f2的第二个波段处的第二射频失真耦合信号，其中第一本振单元9提供给第二混频器7的本振频率为f1- IF1，第一射频失真耦合信号输入第二混频器7中经过下变频后输出频率为IF1的第一失真中频信号，第二本振单元14提供给第四混频器12的本振频率为f2- IF2，第二射频耦合失真信号输入第四混频器12中进行下变频后输出频率为IF2的第二中频失真信号，第二模数转换器8转换输出的并发双波段的原始射频信号RF1通过射频功放3后的中心频率为f1的第一个波段的原始信号的失真数据，第四模数转换器13转换输出并发双波段的原始射频信号RF1通过射频功放3后中心频率为f2的第二个波段的原始信号的失真数据，从而得到了并发双波段的原始射频信号RF1通过射频功放3后的非线性特性。
上述具体实施例中，衰减器2可以为可变衰减器。
实施例二：如图5所示，本实施例的电路结构与实施例一的区别在于增加了第三AD采样单元，第三AD采样单元包括第三原始射频信号采样单元和第三失真射频信号采样单元，第三原始射频信号采样单元包括第五混频器15和第五模数转换器16，第五混频器15的输入端与第二耦合器4的耦合端连接，第五混频器15的输出端与第五模数转换器16的输入端连接，第三失真射频信号采样单元包括第六混频器17和第六模数转换器18，第六混频器17的输入端与衰减器2的输出端连接，第六混频器17的输出端与第六模数转换器18的输入端连接，第五混频器15与第六混频器17通过第三本振单元19连接，第三本振单元19提供本振信号给第五混频器15与第六混频器17。
在采用本实施例中的一种多波段多模式射频功率放大器非线性特性提取装置对射频功放3的非线性特性进行提取时，第一耦合器1的输入端连接射频功放3的信号输出端，第二耦合器4的输入端接入原始射频信号RF1，第二耦合器4的输出端连接射频功放3的信号输入端，原始射频信号RF1为并发三波段信号，通过第二耦合器4输入到射频功放3中，其工作原理为：射频功放3信号输入端输入的原始射频信号RF1包括三个波段的原始信号，其中心频率分别为f1 、f2和f3，其中中心频率为f1的第一个波段的原始信号经过第二耦合器4耦合输出第一射频耦合信号，中心频率为f2的第二个波段的原始信号经过第二耦合器4耦合输出第二射频耦合信号，中心频率为f3的第三个波段的原始信号经过第二耦合器4耦合输出第三射频耦合信号，第一本振单元9提供给第一混频器5的本振频率为f1- IF1，第一射频耦合信号输入第一混频器5中进行下变频后输出频率为IF1的第一中频信号，第二本振单元14提供给第三混频器10的本振频率为f2- IF2，第二射频耦合信号输入第三混频器10中进行下变频后输出频率为IF2的第二中频信号，第三本振单元19提供给第五混频器15的本振频率为f3- IF3，第三射频耦合信号输入第五混频器15中进行下变频后输出频率为IF3的第三中频信号，第一中频信号输入第一模数转换器6中，第二中频信号输入第三模数转换器11中，第三中频信号输入第五模数转换器16中，第一模数转换器6转换输出第一个波段的原始信号的数据，第三模数转换器11转换输出第二个波段的原始信号的数据，第五模数转换器16转换输出第三个波段的原始信号的数据；射频功放3信号输出端输出的失真射频信号RF2包括并发双波段原始射频信号RF1中三个波段（中心频率分别为f1 、f2和f3）的原始信号的线性放大分量和交调失真分量，失真射频信号RF2先通过第一耦合器1耦合再通过衰减器2衰减后分别输出中心频率为f1的第一个波段处的第一射频失真耦合信号、中心频率为f2的第二个波段处的第二射频失真耦合信号和中心频率为f3的第三个波段处的第三射频失真耦合信号，其中第一本振单元9提供给第二混频器7的本振频率为f1- IF1，第一射频失真耦合信号输入第二混频器7中经过下变频后输出频率为IF1的第一失真中频信号，第二本振单元14提供给第四混频器12的本振频率为f2- IF2，第二射频耦合失真信号输入第四混频器12中进行下变频后输出频率为IF2的第二中频失真信号，第三本振单元19提供给第六混频器17的本振频率为f3- IF3，第三射频耦合失真信号输入第六混频器17中进行下变频后输出频率为IF3的第三中频失真信号，第二模数转换器8转换输出并发三波段原始射频信号RF1通过射频功放3后中心频率为f1的第一个波段的原始信号的失真数据，第四模数转换器13转换输出并发三波段射频信号RF1通过射频功放3后中心频率为f2的第二个波段的原始信号的失真数据，第六模数转换器18转换输出并发三波段射频信号RF1通过射频功放3后中心频率为f3的第三个波段的原始信号的失真数据，从而得到了并发三波段原始射频信号RF1通过射频功放3后的非线性特性。
本发明中的耦合器、衰减器、本振单元、混频器和模数转换器均可以采用本领域的成熟技术；另外本发明中AD采样模块的数量可以根据输入射频功放3中的信号的并发波段数量进行相应增加或者减少。
Claims (1)
1.一种多波段多模式射频功率放大器非线性特性提取装置，其特征在于包括第一耦合器、第二耦合器、衰减器和至少两个AD采样模块，所述的第一耦合器的输入端用于连接多波段多模式射频功率放大器的信号输出端，所述的第一耦合器的耦合端与所述的衰减器的输入端连接，所述的第二耦合器的输入端用于接入原始射频信号，所述的第二耦合器的输出端用于连接多波段多模式射频功率放大器的信号输入端，每个所述的AD采样模块包括原始射频信号采样单元、失真射频信号采样单元和本振单元，每个所述的AD采样模块中的原始射频信号采样单元的信号输入端与所述的第二耦合器的耦合端连接，每个所述的AD采样模块中的失真射频信号采样单元的信号输入端与所述的衰减器的输出端连接，每个所述的AD采样模块中的本振单元给该AD采样模块中的原始射频信号采样单元和失真射频信号采样单元提供本振信号，所述的原始射频信号采样单元包括一个混频器和一个模数转换器，所述的第二耦合器的耦合端与所述的原始射频信号采样单元中的混频器的输入端连接，所述的原始射频信号采样单元中的混频器的输出端与所述的原始射频信号采样单元中的模数转换器的输入端连接，所述的原始射频信号采样单元中的混频器的输入端为所述的原始射频信号采样单元的信号输入端；所述的失真射频信号采样单元包括一个混频器和一个模数转换器，所述的失真射频信号采样单元中的混频器的输入端与所述的衰减器的输出端连接，所述的失真射频信号采样单元中的混频器的输出端与所述的失真射频信号采样单元中的模数转换器的输入端连接，所述的原始射频信号采样单元中的混频器和所述的失真射频信号采样单元中的混频器由所述的本振单元提供本振信号，所述的衰减器为可变衰减器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20141210 |