CN1221253A - 功率放大器预失真校正装置与方法 - Google Patents
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Abstract
用于电视,数字电视发射机和放大器的大功率放大器中的线性和非线性失真引起不期望的交调产物。频谱再生限制由放大装置所能得到的最大功率,并使其无效。放大装置的频谱再生来自于放大器中能够复制被其增益倍增的输入信号的偏差。这些偏差是由于放大器中调幅到调幅和调幅到调相的转换而产生的。线性失真来自放大器中存在的频率响应误差和相位响应误差。当多个放大器在大功率***中平行组合时,这些线性失真和非线性失真相互作用,能使传统的预校正回路失效。本发明提出补偿或预校正这些线性和非线性失真的一种方法和装置。
Description
本发明涉及用于数字电视发射机的大功率放大器中线性和非线性失真。在用于电视和数字电视发射机的大功率放大器中，放大器引起能产生频谱再生的不期望的交调产物。频谱再生限制由放大设备得到的最大功率并使其无效。放大设备的频谱再生来自于放大器中能够复制被其增益倍增的输入信号的偏差。这些偏差是由于放大器中调幅到调幅和调幅到调相的转换而产生的。线性失真来自于放大器中存在的频率响应误差和相位响应误差。当多个放大器在大功率***中平行组合时，这些线性失真和非线性失真相互作用并能使传统的预校正回路失效。本发明提出补偿或预校正这些线性和非线性失真的装置及相应的方法。
本发明包括一个具有放大路径的放大回路，并包括沿上述放大路径顺序串联的一个信号源，一个中间放大级和一个功率放大级，上述功率放大级包括多个平行连接操作的放大器，多个校正装置，每个上述放大器使输入信号偏离期望值，每个校正装置与上述多个放大器中的一个相关并连接在中间放大级的输出和该相关的放大器之间，并且每个校正装置用于预失真输入到相关的放大器的信号，以补偿该放大器引起的失真。
本发明还包括一个用于放大一个信号的放大回路，该放大回路包括多个沿放大路径相连的放大级，每个上述放大级都有一个放大器，它使输入信号有一个期望值的失真偏移，多个预校正装置，每个上述预校正装置与一个上述放大级串联，并且预失真输入到相关的放大级的信号以补偿相关的放大器的偏移失真，其中至少包括一个上述预校正装置用于补偿由相关的放大级引起的相位和振幅失真。
本发明还包括提供一个放大的，校正的信号和放大回路的方法。该放大回路有一个放大路径，并包括沿上述放大路径顺序串联的一个信号源，一个中间放大级和一个功率放大级，功率放大级包括多个平行连接操作的放大器，每个上述放大器使输入信号偏离期望值，上述方法包括提供多个校正装置，每个校正装置与上述多个放大器中的一个相关并连接在中间放大级的输出和该相关的放大器之间，并且预失真中间放大级输出的和输入每个校正装置的相关的放大器的信号以补偿该相关的放大器引起的失真。
本发明将以实施例及参考附图的形式叙述如下：
参照图1，设备由调制源1，预校正回路2，频率转换回路3，中间放大器4和大功率放大器5组成。包括调幅(AM)到调幅和调幅到调相(PM)的转换的预校正回路2用于补偿中间放大器4和大功率放大器5中的失真。当一个或多个大功率放大器5被组合时，由于每个大功率放大器的总非线性失真是每个放大器失真的累加。预校正回路2将对这一总和进行补偿。预校正的结果是对相互调制和频谱再生的总体改善。但是，由于每个大功率放大器中的线性失真，这种对组合放大器相互调制产物的总体改善将被大大限制，甚至会使情况更糟。这是由于每个大功率放大器中的相位差相互之间不匹配。
图2表明，在每个大功率放大器5的输入处加上一个射频(RF)预校正回路6，***的情况将会被改善。每个射频预校正回路用以补偿每个大功率放大器。其结果是在每个大功率放大器之间实现***的一致，并且，与现有技术相比，降低了每个大功率放大器的输出上可得到的相互调制产物。另外，每个大功率放大器的线性失真能够被补偿，组合的大功率放大器具有降低相互调制产物的功效。
图3中大功率放大器5可以被展开以展示其分立失真元件。它包括一个因输入匹配回路而产生的线性失真10。匹配回路包括固态设备中所用的匹配网络或管式设备中存在的输入谐振腔。线性失真包括对于理想放大器直线特性的频率反应误差和相位误差。实际的放大设备11，无论其为固态的或为管式的，具有因为操作方式，如A类、A/B类等，和其自身饱和特性而产生的非线性失真。最后，放大设备的输出网络12也存在线性失真。
射频预校正回路6被展开成简化形式，它由一个线性预校正回路9，一个非线性调幅到调相预校正回路8和一个非线性调幅到调幅预校正回路7组成。线性预校正回路9的功能是精确地预先校正放大设备线性失真10。非线性预校正回路7、8精确地补偿放大设备11非线性失真。这一回路次序的显著结果是，回路7、8、9、10、11的级联非常近似于无失真的理想放大设备。
图4中，产生调幅到调相预校正的预校正回路包括一个交轴电路。当两个射频路径有90度相位差时，就产生一个相位扩展回路。一个路径由一固定射频衰减器处理，另一个路径由一个与电压衰减相关的射频衰减器处理。这一衰减器，仅当射频电平达到了由输入斜率所决定的特定电压电平时，才具有移去衰减器的能力。当两条路径组合起来，其结果是，可以通过设定输入斜率及门限值来改善信号的相位传输功能。
当两个射频路径有90的相位差时，就产生一个相位压缩回路。一个路径由一固定射频衰减器处理，另一个路径由一个与电压衰减相关的射频衰减器处理。这一衰减器，当射频电平达到了由输入门限值所决定的特定电压电平时具有应用衰减器的能力，并且，它应用由输入斜率所决定的一定数量的衰减器。当两个路径组合起来，其结果是，可以通过设定原始输入信号的斜率及门限值，来改善信号的相位传输功能。
产生调幅到调幅预校正的预校正回路包括一个同相型电路。当两个射频路径具有0度相位差时，就产生一个增益扩展回路。一个路径由一固定射频衰减器处理，另一个路径由一个与电压衰减相关的射频衰减器处理。这一衰减器，仅当射频电平达到了由输入门限值所决定的特定电压电平时，才具有移去衰减器的能力，并且，它移去由输入斜率所决定的一定数量的衰减器。当两个路径组合起来，其结果是，可以通过设定原始输入信号的斜率及门限值，来改善信号的振幅传输功能。
当两个射频路径具有0度相位差时，就产生一个增益压缩回路。一个路径由一固定射频衰减器处理，另一个路径由一个与电压衰减相关的射频衰减器处理。这一衰减器，当射频电平达到了由输入门限值所决定的特定电压电平，具有应用衰减器的能力，并且，它应用由输入斜率所决定的一定数量的衰减器。当两个路径组合起来，其结果是，可以通过设定原始输入信号的斜率及门限值，来改善信号的振幅传输功能。
当预校正回路调整时，为了保持射频信号的幅值通过校正回路后不变，要使用一个自动增益控制回路。输入信号的一个取样被检测以产生一个输入参考。校正输出信号的一个取样被检测以产生一个输出参考。输入输出参考相比较，一个误差电压控制一个可变的衰减器，用这样的方法来使所有通过校正器的增益保持不变。
作为一个进一步提高的***，一个自动功率控制回路被用以保持大功率放大器的输出电平不变。大功率放大器输出的一个取样被检测以形成一个与输出功率电平成正比的信号。该信号与一个功率参考量相比较并产生控制一个衰减器的一个误差信号，这样，保持放大器的输出电平不变，提高多路放大器的组合损耗。在一个最佳实施例中，每个电压相关的衰减器的斜率和门限值由操作者设定/调整。
用于电视，数字电视发射机和放大器的大功率放大器中的线性和非线性失真引起不期望的交调产物。频谱再生限制由放大设备得到的最大功率并使其无效。放大器的频谱再生来自于放大器中能够复制被其增益相乘的输入信号的偏差。这些偏差是由于放大器中调幅到调幅和调幅到调相的转换而产生的。线性失真来自放大器中可能存在的频率响应误差和相位响应误差。当多路放大器在大功率***中平行组合时，这些线性失真和非线性失真相互作用，能使传统的预校正回路失效。本发明提出补偿或预校正这些线性和非线性失真的方法和装置。
Claims (11)
1．一个具有放大路径的放大回路，包括沿上述放大路径顺序串联的一个信号源，一个中间放大级和一个功率放大级。该功率放大级包括多个平行连接运行的放大器，多个校正装置，每个上述放大器使输入信号偏离期望值，每个上述校正装置与上述多个放大器中的一个相关并连接在中间放大级的一个输出和上述相关的放大器之间，每个上述校正装置用于预失真输入相关的放大器的信号以补偿上述放大器引起的失真。
2．如权利要求1中所述的放大回路，其中每个上述校正装置包括补偿由上述相关的放大器引起的相位和幅值失真的装置，并且上述每个校正装置包括用于补偿由上述相关的放大器引起的线性和非线性失真的装置。
3．如权利要求1或2中所述的放大回路，其中上述中间放大级包括一个放大器，它使输入信号偏离其期望值，该放大器装置包括与上述中间放大级中的上述放大器相关的校正装置，用于预失真输入上述中间放大级的上述相关的放大器的信号，以补偿上述中间放大级的上述相关放大器引起的失真。
4．如权利要求3中所述的放大回路，其中每个校正装置由操作者所加的外部输入控制，并且其中每个上述校正装置包括用于校正由上述相关的放大器引起的调幅到调幅失真的增益扩展/压缩装置，和用于校正上述相关的放大器引起的调幅到调相失真的相位扩展/压缩装置。
5．如权利要求4中所述的放大回路，其中每个上述校正装置均可调，上述校正装置包括用以保持信号幅值在校正装置调节时不变的校正增益控制装置，并且上述校正增益控制装置包括上述校正控制装置的一个输出取样的耦合装置，两个取样的比较装置和信号幅值衰减装置。
6．如权利要求1至5中任一项所述的放大回路，其中每个校正装置包括自动功率控制，用以保持相关的放大器的输出在恒定的输出电平，并且每个上述校正装置包括调节增益的增益调节装置和调节相位的相位调节装置。
7．如权利要求6中所述的放大回路，其中上述增益调节装置包括将输入信号分为两个分量的装置，按上述第一个分量操作固定衰减器装置，按上述第二个分量操作的电压相关的衰减器装置，以及将根据操作的两个分量结合起来的装置；并且上述相位调节装置包括将输入信号分为相位相差90的两个分量的装置，按上述第一个分量操作的固定衰减器装置，按上述第二个分量操作的电压相关的衰减器装置，以及将根据操作的两个分量结合起来的装置。
8．一个用于放大信号的放大回路，上述放大回路包括沿放大路径串联的多个放大级，每个上述放大级含有一个使输入信号有一个期望值的失真偏移的放大器，多个预校正装置，每个上述预校正装置与上述一个放大级相串联用于预失真输入上述相关的放大级的信号以补偿相关放大器的失真偏移，其中至少包括上述一个预校正装置以补偿由相关的放大级引起的相位和振幅失真。
9．如权利要求8中所述的放大回路，其中至少一个上述预校正装置包括补偿由上述相关的放大级引起的线性和非线性失真的装置，至少有一个预校正装置可调。上述预校正装置包括校正增益控制装置，用以保持信号幅值在校正装置调节时保持恒定，并且上述校正增益控制装置包括上述预校正装置输入信号的一个取样的耦合(coupling-off)装置，上述校正增益控制装置的一个输出取样的耦合装置，两个取样的比较装置，和用于衰减响应上述比较的信号幅值的装置，其中上述预校正装置包括自动功率控制，用以保持上述相关的放大器的输出电平在一个恒定电平；并且每个上述预校正装置包括调节增益的增益调节装置和调节相位的相位调节装置。
10．如权利要求9中所述的放大回路，其中上述增益调节装置包括将输入信号分为两个分量的装置，固定衰减器装置用于根据上述第一分量进行操作，电压相关的衰减器用于根据上述第二分量进行操作，和将根据操作的两个分量结合起来的装置，并且上述相位调节装置包括将输入信号分为相位相差90的两个分量的装置，固定衰减器用于根据上述第一分量进行操作，电压相关的衰减器用于根据上述第二分量进行操作，和将根据操作的两个分量结合起来的装置。
11．一种提供一个放大的，校正的信号和放大回路的方法，该放大回路含有一个放大路径并包括沿上述放大路径顺序串联一个信号源，一个中间放大级和一个功率放大级，该功率放大级包括多个平行连接操作的放大器，每个上述放大器使输入信号偏离期望值，上述方法包括提供多个校正装置，每个相关的校正装置与上述多个放大器中的一个相连，并连接在上述中间放大级的一个输出和上述相关的放大器之间，并预失真中间放大级的信号并输入到每个校正装置相关的放大器以补偿由上述相关的放大器引起的失真。
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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 | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |