CN103281274A - 一种数字预失真测量***及其功率值定标测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字预失真测量***及其功率值定标测量方法，***包括预失真数字处理单元，以及与预失真数字处理单元连接的上行传输单元和耦合回路传输单元，所述上行传输单元包括顺序连接的DAC数模转换器、上变频器、功率放大器耦合器以及功率计；耦合回路传输单元包括下变频器和ADC模数转换器，所述耦合器、下变频器和ADC模数转换器顺序连接，所述上变频器和下变频器之间还通过本振连接。本发明根据测量所得待测频率值和额定功率值下对应的采样标的值进行后续数字预失真测量过程，能够有效避免由于耦合回路插损和非线性所造成的测量误差，提高测量准确度，提升数字预失真处理对功率放大器互调失真的改善效果。

Description

一种数字预失真测量***及其功率值定标测量方法

技术领域

本发明涉及短波通信的技术领域，特别涉及一种数字预失真测量***及其功率值定标测量方法。

背景技术

在短波通信领域发射功率是相同自然环境条件下决定通信距离的主要因素，为提高发射功率，通常在数字调制器和D/A输出端加一级功率放大器。由于功率放大器的非线性会对输入信号的两个或多个频率产生非线性调制，生成许多组合频率信号，即互调干扰。互调干扰会对相邻信道的通信造成干扰，如果互调干扰落入邻近接收设备的通带内则会影响其正常的收信效果，若干扰信号功率过大，则会阻塞接收设备令通信完全中断。

为消除或缓解互调干扰问题，需要改善功率放大器的线性度。当前适用于高功率放大器的线性化技术是功放特性补偿，即预失真技术。现有的LUT查找表预失真方案是通过对功率放大器非线性度的测量，生成反向的较正***，并将其较正系数存储于相应的查找表中，在工作中静态加载使用。该方法只能补偿非线性静态放大器失真，而不提供放大器中动态非线性度的线性化。为克服这种限制，有方法提出了多维查找表数字基带预失真技术，通过瞬时输入信号的包络幅度、频率或功率的动态变化而实时改变参数索引。

不论采用何种预失真***的技术方法，其***实现框图均如图1所示，区别只是预失真数字处理单元中的处理算法不同而已。在图1所示的***框图中，在进行预失真参数即功放特性测量时，以预失真数字处理单元和ADC连接处的功率采样电平为参考标的值，由于耦合回路中存在带内插损和非线性器件，因此会导致预失真测量过程中存在误差，而降低补偿后的校准效果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种数字预失真测量***。

本发明的另一目的在于，提供一种基于数字预失真测量***的功率值定标测量方法。

为了达到上述第一目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的数字预失真测量***，包括预失真数字处理单元，以及与预失真数字处理单元连接的上行传输单元和耦合回路传输单元，所述上行传输单元包括顺序连接的DAC数模转换器、上变频器、功率放大器耦合器以及功率计；耦合回路传输单元包括下变频器和ADC模数转换器，所述耦合器、下变频器和ADC模数转换器顺序连接，所述上变频器和下变频器之间还通过本振连接。

优选的，所述预失真数字处理单元还连接有控制单元，所述控制单元用于发出控制指令给预失真数字处理单元，所述控制指令包括频率设定、输出功率调节、开始定标、确认定标、开始测量、以及结束定标和测量。

优选的，所述控制单元连接有人机交互界面，所述人机交互界面用于显示当前功放特性测量的状态、参数，当前功放输出功率值对应的标值和测量结果。

优选的，所述耦合器包括用于定标测量中耦合信号的幅度控制的功率衰减器、高变压比传输线变压器和正反向检波测量电路，所述功率衰减器和正反向检波测量电路分别与传输线变压器相连，其输出分别连接上行传输单元和耦合回路传输单元。

为了达到上述第二目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的数字预失真测量***的功率值定标测量方法，包括下述步骤：

S1、通过人机交互界面设置当前***的频率值和初始化功率等级；

S2、开始定标测量，预失真数字处理单元产生测量所需的基带信号并通过DAC数模转换器生成射频信号，输入到待测量的功率放大器中；

S3、通过观察功率计的功率指示并调节功率等级设置将功率输出调整到相应的额定功率大小；

S3、确认标值，成功后***将当前频率和功率值对应的标值回显在人机交互界面上，并同时存储于预失真数字处理单元中；

S4、确认当前标值成功后，控制单元发出控制命令使预失真数字处理单元自动切换频率到下一个待测频率值处，随后重复上一步操作直到所有频率值下对应的标值测量完成；

S5、待全部频率值定标完成后，操作***开始功放特性测量，此时预失真数字处理单元会根据所得标值生成所需的测试信号输入到功率放大器中，并自动完成剩余全部的功放特性补偿的测量过程，测量完成后会将结果上报给人机交互界面。

优选的，步骤S1中设定成功后，功率放大器返回的参数有工作状态、频率、功率和ACK。

优选的，步骤S3执行时返回工作状态、故障信息和正反向功率值参数。

优选的，全部测量工作完成后，通过人机交互界面选择开启或关闭预失真功能，选择开启则在发射机处于发射状态时，由预失真数字处理单元在完成对采样音频的滤波、调制和自动增益控制的同时，将通过频率和功率等参数查表索引到的补偿系数对滤波和调制后的基带音频信号进行处理，即完成对后级功率放大器的前置预畸变处理，处理后的模拟射频信号输入到功率放大器中进行功率放大。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1、本发明能够避免耦合回路所造成的测量误差，提高预失真对通信设备互调失真改善的效果。

2、本发明提出了数字预失真测量***的功率值定标测量方法，提高了测量结果的准确度，提升了数字预失真处理对功率放大器互调失真的改善效果。

3、本发明增加了对预失真测量过程、中间结果的监测和控制，保证了测量过程的安全、可靠，更加适用于大功率通信设备。

4、本发明的测量***改进方案和定标测量方法简单、易行，改造成本低、效费比高，更具有实用性。

附图说明

图1是现有技术中数字预失真测量***的结构图；

图2是本发明数字预失真测量***的结构图；

图3是本发明功率值定标测量方法的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图2所示，本发明的数字预失真测量***，主要包括人机交互界面、控制单元、预失真数字处理单元、DAC数模转换、ADC模数转换、上变频器、下变频器、本振、功率放大器、耦合器、功率计。

***中上变频器和下变频器、本振、DAC、ADC及功率放大器相互连接，构成了***测量和发射状态工作的上行传输单元，负责实现信号滤波、模拟调制、数模转换及功率放大的功能。

耦合器连接功率放大器、功率计和下变频器，构成了耦合回路传输单元，一方面需要将功率放大器的输出信号进行无损传输，通过功率计显示准确的功率值；另一方面需要耦合得到与输出信号同频、同相但幅度相对较小的耦合信号用于进行功放特性测量。为适用于定标测量，本发明对耦合器进行了改进，在耦合回路中增加了功率衰减器，可以通过模拟开关选择相应的功率衰减等级，相应调节反馈信号大小。

预失真数字处理单元，其与控制单元相连，接受相应控制指令，包括频率设定、输出功率调节（粗调和微调）、开始定标、确认标值、开始测量、结束定标和测量等。改进的预失真数字处理单元除完成原有的基带信号滤波、调制、自动增益控制等正常通信信号处理功能和预失真测量、补偿的相关功能外，还实现了在定标测量过程中产生单载波恒幅测量信号，并可根据控制单元命令动态调节信号幅度，同时对采样信号进行解调和检波处理，得到定标测量结果。

新增人机交互界面，其是***设备与操作人员之间的交互接口，可以显示当前功放特性测量的状态、参数，当前功放输出功率值对应的标值，测量结果等。同时操作人员对功放特性测量的过程控制，包括开始/结束测量、开始定标、确认标值、信号功率调节等，都是通过该界面接口实现的。

新增控制单元连接人机交互界面与预失真数字处理单元，负责将人机交互界面下达的操作指令传达给预失真数字处理单元，同时将处理单元反馈的相应测量状态和结果回送给界面显示。

如图3所示，本发明数字预失真测量***的功率值定标测量方法，包括下述步骤：

S1、通过人机交互界面设置当前***的频率值和初始化功率等级；

S2、开始定标测量，预失真数字处理单元产生测量所需的基带信号并通过DAC数模转换器生成射频信号，输入到待测量的功率放大器中；

S3、通过观察功率计的功率指示并调节功率等级设置将功率输出调整到相应的额定功率大小；

S3、确认标值，成功后***将当前频率和功率值对应的标值回显在人机交互界面上，并同时存储于预失真数字处理单元中；

S4、确认当前标值成功后，控制单元发出控制命令使预失真数字处理单元自动切换频率到下一个待测频率值处，随后重复上一步操作直到所有频率值下对应的标值测量完成；

S5、待全部频率值定标完成后，操作***开始功放特性测量，此时预失真数字处理单元会根据所得标值生成所需的测试信号输入到功率放大器中，并自动完成剩余全部的功放特性补偿的测量过程，测量完成后会将结果上报给人机交互界面。

下面结合本发明的技术方案对该定标测量方法做具体阐述：***正常运行后通过人机交互界面设置当前***的频率值和初始功率等级，设置成功后功率放大器应有相应参数返回，随后开始定标测量，预失真数字处理单元会产生测量所需的基带信号并通过DAC生成射频信号，输入到待测量的功率放大器中。随后通过观察功率计的功率指示并调节功率等级设置将功率输出调整到相应的额定功率大小，然后确认标值，成功后***会将当前频率和功率值对应的标值回显在人机交互界面上，并同时存储于预失真数字处理单元中。

确认当前标值成功后，控制单元会发出控制命令使预失真数字处理单元自动切换频率到下一个待测频率值处，随后重复上一步操作直到所有频率值下对应的标值测量完成。待全部频率值定标完成后，操作***开始功放特性测量，此时预失真数字处理单元会根据所得标值生成所需的测试信号输入到功率放大器中，并自动完成剩余全部的功放特性补偿的测量过程，测量完成后会将结果上报给人机交互界面。由于标值测量过程已经得到耦合器和功率计处准确的额定功率值对应的采样值大小，因此避免了耦合回路的插损和非线性所造成的测量误差。

全部测量工作完成后，可以通过人机交互界面选择开启或关闭预失真功能，选择开启则在发射机处于发射状态时，由预失真数字处理单元在完成对采样音频的滤波、调制和自动增益控制的同时，将通过频率和功率等参数查表索引到的补偿系数对滤波和调制后的基带音频信号进行处理，即完成对后级功率放大器的前置预畸变处理，处理后的模拟射频信号输入到功率放大器中进行功率放大。由于在预失真数字处理单元中已进行了前置预畸变处理，因此在通过功率放大器时会对其非线性进行较正，可以有效降低互调失真。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种数字预失真测量***，其特征在于，包括预失真数字处理单元，以及与预失真数字处理单元连接的上行传输单元和耦合回路传输单元，所述上行传输单元包括顺序连接的DAC数模转换器、上变频器、功率放大器耦合器以及功率计；耦合回路传输单元包括下变频器和ADC模数转换器，所述耦合器、下变频器和ADC模数转换器顺序连接，所述上变频器和下变频器之间还通过本振连接。

2.根据权利要求1所述的数字预失真测量***，其特征在于，所述预失真数字处理单元还连接有控制单元，所述控制单元用于发出控制指令给预失真数字处理单元，所述控制指令包括频率设定、输出功率调节、开始定标、确认定标、开始测量、以及结束定标和测量。

3.根据权利要求2所述的数字预失真测量***，其特征在于，所述控制单元连接有人机交互界面，所述人机交互界面用于显示当前功放特性测量的状态、参数，当前功放输出功率值对应的标值和测量结果。

4.根据权利要求3所述的数字预失真测量***，其特征在于，所述耦合器包括用于定标测量中耦合信号的幅度控制的功率衰减器、高变压比传输线变压器和正反向检波测量电路，所述功率衰减器和正反向检波测量电路分别与传输线变压器相连，其输出分别连接上行传输单元和耦合回路传输单元。

5.根据权利要求4所述的数字预失真测量***的功率值定标测量方法，其特征在于，包括下述步骤：

S1、通过人机交互界面设置当前***的频率值和初始化功率等级；

S2、开始定标测量，预失真数字处理单元产生测量所需的基带信号并通过DAC数模转换器生成射频信号，输入到待测量的功率放大器中；

S3、通过观察功率计的功率指示并调节功率等级设置将功率输出调整到相应的额定功率大小；

S3、确认标值，成功后***将当前频率和功率值对应的标值回显在人机交互界面上，并同时存储于预失真数字处理单元中；

S4、确认当前标值成功后，控制单元发出控制命令使预失真数字处理单元自动切换频率到下一个待测频率值处，随后重复上一步操作直到所有频率值下对应的标值测量完成；

S5、待全部频率值定标完成后，操作***开始功放特性测量，此时预失真数字处理单元会根据所得标值生成所需的测试信号输入到功率放大器中，并自动完成剩余全部的功放特性补偿的测量过程，测量完成后会将结果上报给人机交互界面。

6.根据权利要求5所述的数字预失真测量***的功率值定标测量方法，其特征在于，步骤S1中设定成功后，功率放大器返回的参数有工作状态、频率、功率和ACK。

7.根据权利要求5所述的数字预失真测量***的功率值定标测量方法，其特征在于，步骤S3执行时返回工作状态、故障信息和正反向功率值参数。

8.根据权利要求5所述的数字预失真测量***的功率值定标测量方法，其特征在于，全部测量工作完成后，通过人机交互界面选择开启或关闭预失真功能，选择开启则在发射机处于发射状态时，由预失真数字处理单元在完成对采样音频的滤波、调制和自动增益控制的同时，将通过频率和功率等参数查表索引到的补偿系数对滤波和调制后的基带音频信号进行处理，即完成对后级功率放大器的前置预畸变处理，处理后的模拟射频信号输入到功率放大器中进行功率放大。

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