专利名称：前馈放大器及前馈放大方法
技术领域：
本发明涉及用于移动通信基站设备等的前馈放大器及前馈放大方法。
(2)背景技术近几年，为了通过单一操作放大大量的信令信道，移动通信基站的发射机需要高效及高线性功率放大器，并且通过前馈方法执行失真补偿实现了线性的改进。此外，由于例如John L.B.Walker所著的《高功率砷化镓FET放大器》(ArtechHouse，1993)中332页到333页等等同样描述了前馈放大器，这里将不详细描述。
近年来，采用CDMA(码分多址)方法作为便携电话的调制方法，这样基站就需要输出功率的切换如高速功率控制和脉冲方式传输，并且前馈失真补偿同样需要高速失真补偿控制。此外，由于例如Tero Ojanpera等人所著的《第3代移动通信的宽带CDMA》(Artech House，1998)中58页至62页等等同样详细描述了该CDMA方法，在这里将不详细描述。
在此，通过参考方块5将描述过去的前馈放大器结构，在其中(例如，前馈非线性失真补偿放大器在日本专利公开号2000-196366中描述)。
在图5中，参考字符IN代表输入端口、Zo代表终接电阻器、HYB1代表第1混合电路、ATT1代表第1可变衰减器、PS1代表第1可变移相器、A1代表主放大器、D1代表第1延迟元件、HYB2代表第2混合电路、D2代表第2延迟元件、ATT2代表第2可变衰减器、PS2代表第2可变移相器、A2代表误差信号放大器、HYB3代表第3混合电路、DC3代表第1耦合器、DC2代表第2耦合器、DC4代表第3耦合器、DC9代表第4耦合器、D3代表第3延迟元件、D4代表第4延迟元件、BPF3代表带通滤波器、OSC2代表本机振荡器、参考数字28表示同相分配器、36表示第1同步检波器、38表示第2同步检波器以及40表示ALC(自动电平控制)电路。
接下来将描述过去的前馈放大器的操作。
至于失真消除回路(L2)控制，由本地振荡器OSC2产生的导频信号被同相功率分配器28分配，并且被分频的导频信号之一从第1耦合器DC3注入主放大器A1。此外，失真消除回路的被抑制信号由第3耦合器DC4取出并与同相分配器28的另一个输出一起经带同滤波器BPF3加入第2同步检波器38，以获得振幅误差和相位误差。并且所获得的误差被加入到第2可变衰减器ATT2和第2可变移相器PS2的控制端口来施加控制。
至于失真检测回路(L1)控制，由第4耦合器DC9取出的作为组合输出的发送载波通过第3延迟元件D3以及自动电平控制电路40加入到同步检波器36中，并且由第2耦合器DC2取出的作为组合输出的失真检测回路的被阻塞信号通过第4延迟元件D4加入到同步检波器36中。并从中输出振幅误差和相位误差，并且输出的误差被加入到第1可变衰减器ATT1和第1可变移相器PS1的控制端口来施加控制。
当在这样的配置中载波电平降低时，通过参考发送载波的电平保持恒定来稳定失真检测回路控制。为此，为了应付输出电平被宽动态范围的方法较大改变的情况，自动电平控制电路40是必要的。
然而，至于这样的自动电平控制电路，失真补偿的精确性易于受温度变化等的影响，所以获得稳定的失真补偿是困难的。
此外，在进行脉冲方式传输的情况下，由于使用反馈电路作为自动电平控制电路，在发送载波的电平恒定之前耗费时间，所以存在控制的加速局限。
考虑到上述过去的问题，本发明的目标是提供能够进行高速失真补偿控制而无需使用自动电平控制电路的前馈放大器及前馈放大方法。
(3)发明内容第1本发明如下。
一种前馈放大器包括将输入信号分成两个输出信号的第1耦合器；连接所述第1耦合器的一个输出的、用于调整通过信号的振幅和相位的第1矢量调整器；连接所述第1矢量调整器的输出的主放大器；连接所述第1耦合器的另一输出的第1延迟元件；
连接所述主放大器的输出和所述第1延迟元件的输出的、用于输出所述主放大器的输出作为第1输出以及输出所述主放大器和所述第1延迟元件的输出的反相组合的分量作为第2输出的第2耦合器；连接所述第2耦合器的第1输出的第2延迟元件；连接所述第2耦合器的第2输出的、用于调整通过信号的振幅和相位的第2矢量调整器；连接所述第2矢量调整器的误差放大器；连接所述第2延迟元件的输出和所述误差放大器的输出的、用于输出所述第2延迟元件和所述误差放大器的输出的反相组合的分量的第3耦合器；在所述第1矢量调整器的输出和所述主放大器的输出之间的至少一个位置上插入的第4耦合器；在所述主放大器的输出和所述第2耦合器间插入的第5耦合器；在所述第2耦合器的第2输出和所述第2矢量调整器的输入之间插入的第6耦合器；连接所述第3耦合器的输出的第7耦合器；用于将至少一个预定本地振荡器的输出一分为二的失真消除回路控制电路、连接一个输出到所述第4耦合器的组合输入、输入另一个输出和所述第7耦合器的组合输出、以及将所述至少一个本地振荡器的输出信号与所述第7耦合器的组合输出比较来获得振幅误差和相位误差以向所述第2矢量调整器的控制端口提供控制电压；连接所述第5耦合器的组合输出的同相功率分配电路；连接所述第6耦合器的组合输出的90度功率分配电路；连接所述同相功率分配电路的一个输出的第1对数放大器；连接所述90度功率分配电路的一个输出的第2对数放大器；连接所述第1对数放大器的输出和所述第2对数放大器的输出的第1混频器；连接所述第1对数放大器的输出和所述第2对数放大器的输出的减法电路；连接所述减法电路的输出的倒相电路；以所述减法电路的输出和所述倒相电路的输出作为输入并输出其中一个的切换电路；
连接所述同相功率分配电路的另一输出和所述90度功率分配电路的另一输出的第2混频器；以及连接所述第2混频器的输出的比较器，其中所述失真消除回路控制电路的两个输出连接至所述第2矢量调整器的两个控制端口；所述比较器的输出连接至所述切换电路的切换控制端口；所述第1混频器的输出和所述切换电路的输出直接或通过至少一个预定电平改变装置连接至所述第1矢量调整器的两个控制端口；以及(1)至于所述第2混频器的输出，通过使用所述切换电路，根据所述第5耦合器的组合输出信号与所述第6耦合器的组合输出信号间的相位比较输出以及所述比较器的输出结果，所述减法电路的反相或非反相输出被切换来作为所述的振幅中的误差；(2)所述第1混频器的输出作为所述的相位中的误差，并且基于振幅误差及相位误差，控制电压被馈入所述第1矢量调整器的两个控制端口。
上述的前馈放大器中所述同相功率分配电路连接至所述第1对数放大器的输出并且所述90度功率分配电路连接至所述第2对数放大器的输出。
一种前馈放大器包括将输入信号分成两个输出信号的第1耦合器；连接所述第1耦合器的一个输出的、用于调整通过信号的振幅和相位的第1矢量调整器；连接所述第1矢量调整器的输出的主放大器；连接所述第1耦合器的另一输出的第1延迟元件；连接所述主放大器的输出和所述第1延迟元件的输出的、用于输出所述主放大器的输出作为第1输出以及输出所述主放大器和所述第1延迟元件的输出的反相组合的分量作为第2输出的第2耦合器；连接所述第2耦合器的第1输出的第2延迟元件；连接所述第2耦合器的第2输出的、用于调整通过信号的振幅和相位的第2矢量调整器；连接所述第2矢量调整器的误差放大器；连接所述第2延迟元件的输出和所述误差放大器的输出的、用于输出所述第2延迟元件和所述误差放大器的输出的反相组合的分量的第3耦合器；在所述第1矢量调整器的输出和所述主放大器的输出之间的至少一个位置上插入的第4耦合器；在所述主放大器的输出和所述第2耦合器间插入的第5耦合器；在所述第2耦合器的第2输出和所述第2矢量调整器的输入之间插入的第6耦合器；连接所述第3耦合器的输出的第7耦合器；用于将至少一个预定本地振荡器的输出一分为二的失真消除回路控制电路、连接一个输出到所述第4耦合器的组合输入、输入另一个输出和所述第7耦合器的组合输出、以及将所述至少一个本地振荡器的输出信号与所述第7耦合器的组合输出比较来获得振幅误差和相位误差以向所述第2矢量调整器的控制端口提供控制电压；连接所述第5耦合器的组合输出的同相功率分配电路；连接所述第6耦合器的组合输出的90度功率分配电路；连接所述同相功率分配电路的一个输出的第1对数放大器；连接所述90度功率分配电路的一个输出的第2对数放大器；连接所述第1对数放大器的输出和所述第2对数放大器的输出的第1混频器；连接所述同相功率分配电路的另一输出的第3对数放大器；连接所述90度功率分配电路的另一输出的第4对数放大器；以及连接所述第3对数放大器的输出和所述第4对数放大器的输出的第2混频器，并且其中所述失真消除回路控制电路的两个输出连接至所述第2矢量调整器的两个控制端口；所述第1混频器的输出和所述第2混频器的输出直接或通过至少一个预定电平改变装置连接至所述第1矢量调整器的两个控制端口；以及(1)所述第1混频器的输出作为所述相位误差；并且(2)所述第2混频器的输出作为所述振幅误差，并且基于振幅误差及相位误差，控制电压被馈入所述第1矢量调整器的两个控制端口。
上述的前馈放大器中所述同相功率分配电路连接至所述第1对数放大器的输出并且所述90度功率分配电路连接至所述第2对数放大器的输出；所述第1混频器连接至所述同相功率分配电路的一个输出以及所述90度功率分配电路的一个输出；所述第2混频器连接至所述同相功率分配电路的另一个输出以及所述90度功率分配电路的另一个输出；以及所述第3、第4对数放大器被省略。
根据上述任何前馈放大器，所述第5耦合器插入于所述第1延迟元件的输出和所述第2耦合器之间或所述第1耦合器与所述第1延迟元件的输入之间。
根据上述任何前馈放大器，所述第5耦合器插入于所述主放大器的输入或级之间。
根据上述任何前馈放大器，所述第5耦合器插入于(1)所述第2耦合器的输出和所述第2延迟元件的输入之间，(2)所述第2延迟元件的级间，或(3)所述第2延迟元件的输出和所述第3耦合器的输入之间。
根据上述任何前馈放大器，所述第5耦合器插入于所述第3耦合器的输出之后或者所述第7耦合器的组合输出与所述失真消除回路控制电路的输入之间。
根据上述任何前馈放大器，至少一个放大器或衰减器插入于所述第2耦合器的第2输出和所述第6耦合器的输入之间。
根据上述前馈放大器，所述第1至第4对数放大器是限幅放大器。
根据上述前馈放大器，在同一半导体衬底上集成了所述第1至第4对数放大器中的至少两个、所述第1和第2混频器、所述减法电路、所述比较器、所述倒相电路、所述切换电路、所述同相功率分配电路和所述90度功率分配电路。
上述任何前馈放大器包括输入所述第5耦合器的组合输出和所述第6耦合器的组合输出，并且分别输出控制电压到所述第1矢量调整器的相位控制端口和振幅控制端口的失真检测回路控制电路；插入于所述第5耦合器的组合输出与所述失真检测回路控制电路的一个输入之间的第8耦合器；连接所述第8耦合器的组合输出的功率检波电路；连接所述功率检波电路的检波输出的第2比较器；
连接公共端口至所述第1矢量调整器的相位控制端口并且连接所述失真检测回路控制电路的一个输出和产生第1参考电压的第1参考电压发生电路的输出至切换端口的第2切换电路；连接公共端口至所述第1矢量调整器的振幅控制端口并且连接所述失真检测回路控制电路的另一输出和产生第2参考电压的第2参考电压发生电路的输出至切换端口的第3切换电路；其中根据所述第2比较器的输出，所述第2切换电路在所述失真检测回路控制电路的一个输出和所述第1参考电压发生电路的输出之间切换；并且所述第3切换电路在所述失真检测回路控制电路的另一输出和所述第2参考电压发生电路的输出之间切换。
根据上述前馈放大器，其中所述功率检波电路的输出作为输出功率监控。
一种前馈放大器包括将输入载波信号分成两个输出信号的输入载波信号分割装置；调整所述两个已分输出信号之一的调整装置；放大所述已调整的输出信号之一来产生放大信号的放大装置；通过使用所述两个已分输出信号的另一输出信号和所述产生的放大信号来提取失真信号的失真信号提取装置；通过使用所述产生的放大信号和所述提取的失真信号来产生输出载波信号的输出信号产生装置；具有至少一个对数放大器基于所述另一输出信号和所述产生的放大信号控制所述调整装置的控制装置。
根据上述前馈放大器，具有延迟所述另一输出信号的延迟装置，其中所述对数放大器用于通过(1)检测相位误差作为与所述延迟的另一输出信号的相位和所述产生的放大信号的相位间的差异的反相偏移，以及(2)检测振幅误差作为所述延迟的另一输出信号的振幅和所述产生的放大信号的振幅间的偏移，来控制调整装置，这样所述已检的相位误差和振幅误差变为0。
一种前馈放大方法包括将一输入载波信号分成两个输出信号的输入载波信号分割步骤；调整所述两个已分输出信号之一的调整步骤；
放大所述已调整输出信号之一来产生放大信号的放大步骤；通过使用所述两个已分输出信号的另一输出信号和所述产生的放大信号来提取失真信号的失真信号提取步骤；使用所述产生的放大信号和所述的已提取的失真信号来产生输出载波信号的输出信号产生步骤；以及通过使用基于所述另一输出信号和所述产生的放大信号的对数放大器控制所述调整装置的控制步骤。
(4)
图1是本发明的实施例1的前馈放大器的方块图。
图2是本发明的实施例1的前馈失真补偿操作的说明图。
图3是本发明的实施例2的前馈放大器的方块图。
图4是本发明的实施例3的前馈放大器的方块图。
图5是过去的前馈放大器的方块图。
(5)具体实施方式
以下将参考附图描述关于本发明的实施例。
(实施例1)首先，本发明的实施例1的前馈放大器的结构将接合方块图1描述。
在图1中，参考字符IN代表输入端口、CPL1代表第1耦合器、VAP1代表第1矢量调整装置、AMP1代表主放大器、DLY1代表第1延迟元件、CPL2代表第2耦合器、DLY2代表第2延迟元件、VAP2代表第2矢量调整装置、AMP2代表误差放大器、CPL3代表第3耦合器、CPL4代表第4耦合器、CPL5代表第5耦合器，CPL6代表第6耦合器、CPL7代表第7耦合器、SPL1代表同相功率分配器，HYB1代表90度功率分配器、LOG1代表第1对数放大器、LOG2代表第2对数放大器、MIX1代表第1混频器、MIX2代表第2混频器、DIF1代表减法电路、INV1代表倒相电路、SW1代表切换电路、CMP1代表比较器、CNT1代表失真检测回路控制电路，由SPL1至CMP1组成、OSC1代表本地振荡器、以及OUT代表输出端口。
而且，CPL1相当于本发明的输入载波信号分割装置、VAP1相当于本发明的调整装置、AMP1相当于本发明的放大装置、CPL2相当于本发明的失真信号提取装置、CPL3相当于本发明的输出信号产生装置、以及CNT1相当于本发明的控制装置。此外，DLY1相当于本发明的延迟装置。
接着将描述本发明的实施例1的前馈放大器的操作。而且在描述本实施例的前馈放大器的操作同时将描述本发明的前馈放大方法的实施例(以下的实施例将同样被描述)。
失真消除回路控制电路CNT2输入并分割本地振荡器OSC1输出的导频信号，(OSC1是产生导频信号的本地振荡器)并且将剩下的已分导频信号注入主放大器AMP1的输入，然后通过第7耦合器CPL7的失真消除回路输出来抑制导频信号并将其输入。
并且失真消除回路控制电路CNT2从两个导频导频信号的特性差异，输出误差放大器AMP2和第2延迟元件DLY2的振幅误差和相位误差，并反馈这些误差到第2矢量调整器VAP2并施加控制，这样来维持失真消除回路的失真抑制特性。
与此相对照，失真检测回路控制CNT1使用取自第5耦合器CPL5的发送载波(主要是由主放大器AMP1放大的载波信号)以及取自第6耦合器CPL6的由失真检测回路抑制的发送载波(主要是当主放大器AMP1进行放大时产生的失真信号)。
取自第5耦合器CPL5的发送载波由同相功率分配器SPL1以相同的相位分配。取自第6耦合器CPL6的抑制的发送载波由90度功率分配器HYB1以90度的相位差分配。
同相功率分配器SPL1的一个输出由第1对数放大器LOG1放大，90度功率分配器HYB1的一个输出由第2对数放大LOG2放大，然后各自的输出输入到第1混频器MIX1以获得相位误差输出。此外，获得通过输入每个输出到减法电路DIF1获得振幅误差输出的绝对值是可能的(正负号的检测将在后面描述)。
这里，这样的前馈失真补偿的操作将参考附图2被进一步地详细描述，图2是本发明的实施例1的前馈失真补偿操作的说明图。
在图2中，VA1是将在通过失真检测回路边上的放大器AMP1(参考图1)后取自CPL5(参考图1)的增幅矢量，VR1是将通过失真检测回路边上的延迟元件DLY1(参考图1)后在CPL2(参考图1)上与VA1组合的参考信号矢量，VE1是取自CPL6(参考图1)的误差矢量，也是增幅矢量VA1和参考信号矢量VR1的矢量和。
这里最理想的是增幅矢量VA1完全匹配具有与参考信号矢量VR1相同大小、相位差180度的矢量VA0(参考图2)。这是因为在这种情况下误差矢量被完全抑制而变成0。
实际上，存在这样的情况，增幅矢量VA1的大小变成上述矢量VA0的1/k并且产生振幅误差ERA(标量，以下1-k对应这个量)，或者增幅矢量VA1的相位延迟矢量VA0的相位Δθ并产生相位误差ERP(标量，以下Δθ对应这个量)，这样不能进行完全抑制并且产生误差矢量VE1(≠0)作为抑制回路的响应(参考下述〔方程6〕)。
为了更详细，误差矢量VE1通过使用参考信号矢量VR1和增幅矢量VA1，并如下表示。
〔方程1〕VE1＝VA1+VR1这里，参考信号矢量VR1如下通过使用增幅矢量VA1的法向矢量VA1’来表示。
〔方程2〕VR1＝(-k·cosΔθ)VA1+(k·sinΔθ)VA1’所以〔方程1〕可以变成下述形式〔方程3〕VE1＝(1-k·cosΔθ)VA1+(k·sinΔθ)VA1’当环路被实际控制时，由于〔方程4〕1-k≈0，Δθ≈0并且因此〔方程5〕cosΔθ≈1，sinΔθ≈Δθ〔方程3〕可以使用这些近似的表示式变成下述形式
〔方程6〕VE1＝(1-k)VA1+(Δθ)VA1’根据该实施例的前馈放大器有是第1对数放大LOG1(参考图1)的输出的增幅矢量VA1以及是第2对数放大器LOG2(参考图1)的输出并输入到混频器MIX1(参考图1)的误差矢量VE1，这样增幅矢量VA1的法向矢量VA1’以及误差矢量VE1被同步混合。并且混频器MIX1的输出是与Δθ成正比的相位误差电压输出(简言之就是相位误差ERP)，它表现为〔方程6〕的第二项的系数。
此外，减法电路DIF1(参考图1)的输出是与下述成比例的振幅误差电压。
〔方程7〕log{(1-k)2+(Δθ)2}而且，由于不能从〔方程7〕中确定作为〔方程6〕的第一项的系数的1-k(简言之就是振幅误差ERA)是正还是负，通过输入同相功率分配器SPL1(参考图1)的另一个输出和90度功率分配器HYB1的另一个输出(参考图1)到混频器MIX2(参考图1)来获得与1-k成比例的输出(分别与1-k有相同的符号)。
这样，取决于通过切换切换电路SW1(参考图1)通过适当的比较器CMP1(参考图1)通过倒相电路INV1(参考图1)获得的上述1-k是正还是负，就能获得正确符号的振幅误差电压。
相应的，就可能施加控制这样振幅误差ERA(1-k)以及相位误差(Δθ)就可以从获得的相位误差电压输出和振幅误差电压输出检测出，并且误差矢量VE1呈现为0(更详细地来说，1-k＝Δθ＝0)。
这样，该实施例使用对数放大器来扩展混频器的工作范围，以便允许失真检测回路控制能不通过逻辑电路并无需使用包括诸如温度特性的非稳定性的自动电平控制电路而以高速运转。
而且，显然可以通过在相位误差输出和矢量调整器的相位控制电压端口之间以及振幅误差输出和矢量调整器的振幅控制电压端口之间设置适合第1矢量调整电路的输入电压的动态范围的电平控制电路，来获得相同的效果。
此外，显然，虽然该实施例在对数放大器前放置同相功率分配器SPL1和90度功率分配器HYB1，但通过将同相分配器和90度功率分配器放置在对数放大器的输出端可以获得相同的效果。
(实施例2)接着将参考方块图3描述本发明的实施例2的前馈放大器的结构。
实施例2的前馈放大器拥有与上述实施例1的前馈放大器相同的结构，图1与图3中互相重复的部分具有相同的符号，并且因此描述将被忽略。此外，LOG3是第3对数放大器以及LOG4是第4对数放大器。
虽然实施例2的前馈放大器与上述实施例1的前馈放大器相比需要第3、第4对数放大器这两个额外的对数放大器，但是它并不需要诸如SW1(参考图1)的切换器和控制，并因此而更简化。
接着将描述实施例2的前馈放大器的操作。
如同实施例1，失真检测回路控制CNT1使用取自第5耦合器CPL5的发送载波和取自第6耦合器CPL6的由失真检测回路抑制的发送载波。
取自第5耦合器CPL5的发送载波由同相功率分配器SPL1以相同的相位分割。取自第6耦合器CPL6的抑制的发送载波由90度功率分配器HYB1以90度的相位差进行分割。
如同实施例1，同相功率分配器SPL1的一个输出由第1对数放大器LOG1放大，90度功率分配器HYB1的一个输出由第2对数放大器LOG2放大，然后各自的输出输入到第1混频器以获得相位误差输出。
此外，同相功率分配器SPL1的另一个输出由第3对数放大器LOG3放大，90度功率分配器HYB1的另一个输出由第4对数放大器LOG4放大，然后各自的输出输入到第2混频器以获得与〔方程6〕的第一项的1-k成比例的输出并获得振幅误差输出。
这样，该实施例使用对数放大器并扩展混频器的工作范围以允许失真检测回路控制能不通过逻辑电路并无需使用包括诸如温度特性的非稳定性的自动电平控制电路而以高速运转。
而且，该实施例将同相功率分配器SPL1和90度功率分配器HYB1放置在对数放大器的输入端。然而，不仅因此而且通过在对数放大器的输出端上放置同相功率分配器SPL1和90度功率分配器HYB1来共享第1和第3对数放大器并共享第2和第4对数放大器，从而能够获得相同的效果，并且除此之外由于两个对数放大器能够完全简化，因此该设备可以变得更小。
此外，显然，虽然该实施例使用对数放大器，但通过使用限幅放大器达到不丢失相位信息的程度，可以获得相同的效果。
此外，实施例1和2将第5耦合器CPL5放置在主放大器AMP1的输出和第2耦合器CPL2的输入之间。然而，只要要取出的信号包括作为参考的发送载波，第5耦合器可以放置在任何地方。例如，通过放置第5耦合器CPL5并来在下述位置取出发送载波可以明显地获得相同效果。(1)在第1延迟元件DLY1的输出和第2耦合器CPL2的输入之间，(2)在第1延迟元件DLY1的输入端，(3)在主放大器AMP1是多级的情况下在级间或输入端，(4)在第2耦合器CPL2的输出和第2延迟元件DLY2的输入之间，(5)在存在许多第2延迟元件的情况下，在第2延迟元件DLY2之间，(6)在第2延迟元件DLY2的输出和第3耦合器CPL3的输入之间，(7)在第3耦合器CPL3的输出之后，(8)在第7耦合器的组合输出端等等。
而且，实施例1和2将第6耦合器CPL6放置在第2耦合器CPL2的输出和第2矢量调整器的输入之间而不通过其它元件。然而，不仅局限于此，以下同样可行。(1)在第2耦合器CPL2的输出和第6耦合器CPL6的输入之间插入放大器来增加第6耦合器CPL6的组合输出电平，(2)在第2耦合器CPL2的输出和第6耦合器CPL6的输入之间插入衰减器或衰减器和放大器来控制从第6耦合器CPL6到第2耦合器CPL2的反射功率并防止驻波。
此外，通过在同一半导体衬底上集成至少两个构成实施例1和2所示的检波电路CNT1的电路元件来构成集成电路，可以获得相同的效果，并且除此之外该设备可以变得更小。
(实施例3)接着将参考方块图4描述本发明的实施例3的前馈放大器的结构。
实施例3的前馈放大器拥有与上述实施例1和2的前馈放大器相同的结构，图4中与图1或图3互相重复的部分具有相同的符号，并且因此描述将被忽略。此外，参考字符CPL8代表第8耦合器、DET1代表功率检波电路、CMP2代表第2比较器、REF1代表第1参考电压发生电路、REF2代表第2参考电压发生电路、SW2代表第2切换电路、以及SW3代表第3切换电路。此外，失真检测回路控制电路CNT1就是实施例1和2中描述的电路。
接着将描述本发明的实施例3的前馈放大器的操作。
在输出功率降低的情况下，主放大器AMP1中产生的失真变得很小。
这样，组合的并取自第8耦合器的发送载波的功率被功率检波电路DET1检测，并且在第1参考电压发生电路REF1上产生固定相位控制电压，在第2参考电压发生电路REF2上产生固定振幅控制电压。并且在无需进行自适应前馈失真补偿就能获得足够低的失真特性的情况下，在失真检测回路控制电路CNT1上产生的自适应控制电压，在第2和第3切换电路SW2和SW3上，经第2比较器CMP2，根据功率检波电路DET1上检测的检测电压，而被切换到固定相位控制电压或固定振幅控制电压。
这样，无需通过逻辑电路以及无需使用包括诸如温度特性的非稳定性的自动电平控制电路而以高速进行失真检测回路控制变得可能，并且除此之外，在低输出上通过切换失真检测回路控制电路CNT1至固定电压并切断电源来减少功率损耗也同样变得可能。
此外，同样可能的是重新利用功率检波电路DET1的输出电压作为前馈放大器的输出功率监控，并且在这种情况下不会削弱相同的效果。
实施例1至3已在上面详细描述了。
简而言之，本发明是前馈放大器，包括将输入载波信号分成两个输出信号的输入载波分割装置(CPL1)；调整两个已分输出信号之一的调整装置(VAP1)；放大已调整的输出信号之一来产生放大信号的放大装置(AMP1)；通过利用两个已分信号的另一输出信号和产生的放大信号提取失真信号的失真信号提取装置(CPL2)；通过利用产生的放大信号和提取的失真信号来产生输出载波信号的输出信号发生装置(CPL3)；具有至少一个基于另一输出信号和产生的放大信号的控制调整装置的对数放大器的控制装置(CNT1)。
当然，它可以有延迟另一输出信号的延迟装置(DLY1)，其中对数放大器用于控制调整装置，通过(1)检测相位误差作为与延迟的另一输出信号的相位和产生的放大信号的相位间的差异的反相偏移，以及(2)检测振幅误差作为延迟的另一输出信号的振幅和产生的放大信号的振幅间的偏移，来控制调整装置，这样已检的相位误差和振幅误差变为0。
这样，根据本发明，通过混频对数放大器放大的载波信号获得相位误差，由减法器获得振幅误差电压的绝对值，以及相位偏移90度的信号被混合来确定振幅误差的符号并通过适应振幅误差电压的符号来切换，这样就可能进行高速失真补偿控制而无需使用由于温度特性等而不稳定的自动电平控制电路。
此外，当输出功率低时，同样可能切换自适应失真检测回路控制到固定控制并停止失真检测回路控制电路的运转以便减少电流消耗。
上述文献的全部实施例通过完全引用，在这里结为一体。
显然可从上述描述中看出，本发明具有无需使用自动电平控制电路就可以进行高速失真补偿的优点。
〔符号说明〕IN 输入端口CPL1 第1耦合器VAP1 第1矢量调整器AMP1 主放大器DLY1 第1延迟元件CPL2 第2耦合器DLY2 第2延迟元件VAP2 第2矢量调整器AMP2 误差放大器CPL3 第3耦合器CPL4 第4耦合器CPL5 第5耦合器CPL6 第6耦合器CPL7 第7耦合器SPL1 同相功率分配器HYB1 90度功率分配器LOG1 第1对数放大器
LOG2 第2对数放大器MIX1 第1混频器MIX2 第2混频器DIF1 减法电路INV1 倒相电路SW1 切换电路CMP1 比较器CNT1 由SPL1至CMP1组成的失真检测回路控制电路OSC1 本地振荡器CNT2 失真消除回路控制电路OUT 输出端口
权利要求
1.一种前馈放大器包括将输入信号分成两个输出信号的第1耦合器；连接所述第1耦合器的一个输出的、用于调整通过信号的振幅和相位的第1矢量调整器；连接所述第1矢量调整器的输出的主放大器；连接所述第1耦合器的另一输出的第1延迟元件；连接所述主放大器的输出和所述第1延迟元件的输出的、用于输出所述主放大器的输出作为第1输出以及输出所述主放大器的输出和所述第1延迟元件的输出的反相组合的分量作为第2输出的第2耦合器；连接所述第2耦合器的第1输出的第2延迟元件；连接所述第2耦合器的第2输出的、用于调整通过信号的振幅和相位的第2矢量调整器；连接所述第2矢量调整器的误差放大器；连接所述第2延迟元件的输出和所述误差放大器的输出的、用于输出所述第2延迟元件的输出和所述误差放大器的输出的反相组合的分量的第3耦合器；在所述第1矢量调整器的输出和所述主放大器的输出之间的至少一个位置上插入的第4耦合器；在所述主放大器的输出和所述第2耦合器间插入的第5耦合器；在所述第2耦合器的第2输出和所述第2矢量调整器的输入之间插入的第6耦合器；连接所述第3耦合器的输出的第7耦合器；用于将至少一个预定本地振荡器的输出一分为二的失真消除回路控制电路、连接一个输出到所述第4耦合器的组合输入、输入另一个输出和所述第7耦合器的组合输出、以及将所述至少一个本地振荡器的输出信号与所述第7耦合器的组合输出作比较来获得振幅误差和相位误差以向所述第2矢量调整器的两个控制端口提供控制电压；连接所述第5耦合器的组合输出的同相功率分配电路；连接所述第6耦合器的组合输出的90度功率分配电路；连接所述同相功率分配电路的一个输出的第1对数放大器；连接所述90度功率分配电路的一个输出的第2对数放大器；连接所述第1对数放大器的输出和所述第2对数放大器的输出的第1混频器；连接所述第1对数放大器的输出和所述第2对数放大器的输出的减法电路；连接所述减法电路的输出的倒相电路；以所述减法电路的输出和所述倒相电路的输出作为输入并输出其中一个的切换电路；连接所述同相功率分配电路的另一输出和所述90度功率分配电路的另一输出的第2混频器；以及连接所述第2混频器的输出的比较器，其中所述失真消除回路控制电路的两个输出连接至所述第2矢量调整器的两个控制端口；所述比较器的输出连接至所述切换电路的切换控制端口；所述第1混频器的输出和所述切换电路的输出直接或通过至少一个预定电平改变装置连接至所述第1矢量调整器的两个控制端口；以及(1)至于所述第2混频器的输出，通过使用所述切换电路，根据所述第5耦合器的组合输出信号与所述第6耦合器的组合输出信号间的相位比较输出以及所述比较器的输出结果，所述减法电路的反相或非反相输出被切换来作为所述的振幅中的误差；(2)所述第1混频器的输出作为所述的相位中的误差，并且基于振幅误差及相位误差，控制电压被馈入所述第1矢量调整器的两个控制端口。
2.根据权利要求1所述前馈放大器，其特征在于所述同相功率分配电路连接至所述第1对数放大器的输出并且所述90度功率分配电路连接至所述第2对数放大器的输出。
3.一种前馈放大器包括将输入信号分成两个输出信号的第1耦合器；连接所述第1耦合器的一个输出的、用于调整通过信号的振幅和相位的第1矢量调整器；连接所述第1矢量调整器的输出的主放大器；连接所述第1耦合器的另一输出的第1延迟元件；连接所述主放大器的输出和所述第1延迟元件的输出的、用于输出所述主放大器的输出作为第1输出以及输出所述主放大器和所述第1延迟元件的输出的反相组合作为第2输出的第2耦合器；连接所述第2耦合器的第1输出的第2延迟元件；连接所述第2耦合器的第2输出的、用于调整通过信号的振幅和相位的第2矢量调整器；连接所述第2矢量调整器的误差放大器；连接所述第2延迟元件的输出和所述误差放大器的输出的、用于输出所述第2延迟元件的输出和所述误差放大器的输出的反相组合的分量的第3耦合器；在所述第1矢量调整器的输出和所述主放大器的输出之间的至少一个位置上插入的第4耦合器；在所述主放大器的输出和所述第2耦合器间插入的第5耦合器；在所述第2耦合器的第2输出和所述第2矢量调整器的输入之间插入的第6耦合器；连接所述第3耦合器的输出的第7耦合器；用于将至少一个预定本地振荡器的输出一分为二的失真消除回路控制电路、连接一个输出到所述第4耦合器的组合输入、输入另一个输出和所述第7耦合器的组合输出、以及将所述至少一个本地振荡器的输出信号与所述第7耦合器的组合输出作比较来获得振幅误差和相位误差以向所述第2矢量调整器的两个控制端口提供控制电压；连接所述第5耦合器的组合输出的同相功率分配电路；连接所述第6耦合器的组合输出的90度功率分配电路；连接所述同相功率分配电路的一个输出的第1对数放大器；连接所述90度功率分配电路的一个输出的第2对数放大器；连接所述第1对数放大器的输出和所述第2对数放大器的输出的第1混频器；连接所述同相功率分配电路的另一输出的第3对数放大器；连接所述90度功率分配电路的另一输出的第4对数放大器；以及连接所述第3对数放大器的输出和所述第4对数放大器的输出的第2混频器，并且其中所述失真消除回路控制电路的两个输出连接至所述第2矢量调整器的两个控制端口；所述第1混频器的输出和所述第2混频器的输出直接或通过至少一个预定电平改变装置连接至所述第1矢量调整器的两个控制端口；以及(1)所述第1混频器的输出作为所述相位误差；并且(2)所述第2混频器的输出作为所述振幅误差，并且基于振幅误差及相位误差，控制电压被馈入所述第1矢量调整器的两个控制端口。
4.根据权利要求3所述前馈放大器，其特征在于所述同相功率分配电路连接至所述第1对数放大器的输出并且所述90度功率分配电路连接至所述第2对数放大器的输出；所述第1混频器连接至所述同相功率分配电路的一个输出以及所述90度功率分配电路的一个输出；所述第2混频器连接至所述同相功率分配电路的另一个输出以及所述90度功率分配电路的另一个输出；以及所述第3、第4对数放大器被省略。
5.根据权利要求1至4中任一项所述前馈放大器，其特征在于所述第5耦合器插入于所述第1延迟元件的输出和所述第2耦合器之间或所述第1耦合器的输出与所述第1延迟元件的输入之间。
6.根据权利要求1至4中任一项所述前馈放大器，其特征在于所述第5耦合器插入于所述主放大器的输入或级之间。
7.根据权利要求1至4中任一项所述前馈放大器，其特征在于所述第5耦合器插入于(1)所述第2耦合器的输出和所述第2延迟元件的输入之间，(2)所述第2延迟元件的级间，或(3)所述第2延迟元件的输出和所述第3耦合器的输入之间。
8.根据权利要求1至4中任一项所述前馈放大器，其特征在于所述第5耦合器插入于所述第3耦合器的输出之后或者所述第7耦合器的组合输出与所述失真消除回路控制电路的输入之间。
9.根据权利要求1所述前馈放大器，其特征在于至少一个放大器或衰减器插入于所述第2耦合器的第2输出和所述第6耦合器的输入之间。
10.根据权利要求3或4所述前馈放大器，其特征在于所述第1至第4对数放大器是限幅放大器。
11.根据权利要求3或4所述前馈放大器，其特征在于在同一半导体衬底上集成了所述第1至第4对数放大器中的至少两个、所述第1和第2混频器、所述减法电路、所述比较器、所述倒相电路、所述切换电路、所述同相功率分配电路和所述90度功率分配电路。
12.根据权利要求1所述前馈放大器，其特征在于包括输入所述第5耦合器的组合输出和所述第6耦合器的组合输出，并且分别输出控制电压到所述第1矢量调整器的相位控制端口和振幅控制端口的失真检测回路控制电路；插入于所述第5耦合器的组合输出与所述失真检测回路控制电路的一个输入之间的第8耦合器；连接所述第8耦合器的组合输出的功率检波电路；连接所述功率检波电路的检波输出的第2比较器；连接公共端口至所述第1矢量调整器的相位控制端口并且连接所述失真检测回路控制电路的一个输出和产生第1参考电压的第1参考电压发生电路的输出至切换端口的第2切换电路；连接普通端口至所述第1矢量调整器的振幅控制端口并且连接所述失真检测回路控制电路的另一输出和产生第2参考电压的第2参考电压发生电路的输出至切换端口的第3切换电路；其中根据所述第2比较器的输出，所述第2切换电路在所述失真检测回路控制电路的一个输出和所述第1参考电压发生电路的输出之间切换；并且所述第3切换电路在所述失真检测回路控制电路的另一输出和所述第2参考电压发生电路的输出之间切换。
13.根据权利要求12所述前馈放大器，其特征在于所述功率检波电路的输出作为输出功率监控。
14.一种前馈放大器包括将输入载波信号分成两个输出信号的输入载波信号分割装置；调整所述两个已分输出信号之一的调整装置；放大所述已调整的输出信号之一来产生放大信号的放大装置；通过使用所述两个已分输出信号的另一输出信号和所述产生的放大信号来提取失真信号的失真信号提取装置；通过使用所述产生的放大信号和所述提取的失真信号来产生输出载波信号的输出信号产生装置；具有至少一个对数放大器基于所述另一输出信号和所述产生的放大信号控制所述调整装置的控制装置。
15.根据权利要求14所述的前馈放大器，具有延迟所述另一输出信号的延迟装置，其特征在于所述对数放大器用于通过(1)检测相位误差作为与所述延迟的另一输出信号的相位和所述产生的放大信号的相位间的差异的反相偏移，以及(2)检测振幅误差作为所述延迟的另一输出信号的振幅和所述产生的放大信号的振幅间的偏移，来控制调整装置，这样所述已检的相位误差和振幅误差变为0。
16.一种前馈放大方法包括将一输入载波信号分成两个输出信号的输入载波信号分割步骤；调整所述两个已分输出信号之一的调整步骤；放大所述已调整输出信号之一来产生放大信号的放大步骤；通过使用所述两个已分输出信号的另一输出信号和所述产生的放大信号来提取失真信号的失真信号提取步骤；使用所述产生的放大信号和所述的已提取的失真信号来产生输出载波信号的输出信号产生步骤；以及通过使用基于所述另一输出信号和所述产生的放大信号的对数放大器控制所述调整装置的控制步骤。
全文摘要
对于前馈放大器来说，进行稳定高速地失真补偿控制是困难的。这是一种前馈放大器，具有将输入载波信号分成两个输出信号的CPL1、调整两个已分输出信号之一的VAP1、放大已调整的输出信号之一来产生放大信号的AMP1、通过利用两个已分信号的另一信号和产生的放大信号提取失真信号的CPL2、通过利用产生的放大信号和提取的失真信号来产生输出载波信号的CPL3、具有基于另一输出信号和产生的放大信号的控制VAP1的对数放大器的CNT1。
文档编号H03F1/32GK1398131SQ0212688
公开日2003年2月19日 申请日期2002年7月17日 优先权日2001年7月18日
发明者石田薰, 高地直树, 武内梨绘 申请人:松下电器产业株式会社