高效率、超线性dffa移动数字电视与移动宽带通信功率放大器的制作方法

专利名称：高效率、超线性dffa移动数字电视与移动宽带通信功率放大器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种功率放大技术，具体涉及一种高效率超线性DFFA (Doherty & Feed Forward Linear Power Amplifiers)移动数字电视与移动宽带通信功率放大技术。
背景技术：
移动数字电视与移动宽带通信采用m QAM与OFDM调制技术，其核心技术是要求在高峰 均比信号条件下实现高效率、高线性及高稳定宽带大功率放大。
现有的DPD数字预失真功率放大技术能改善线性度，与Doherty技术结合能大幅度提高 效率，伹数字预失真功率放大技术存在带宽窄的问题，难以满足数字地面电视发射传输的需 要；DPD数字预失真功率放大技术对线性度的改善通常为10-15dB，而卨阶QAM 016QAM) S OFDM调制要求线性度改善为20-25dB;数字地面电视发射传输有多种工作制式与模式，DPD 数字预失真功率放大技术需要更改算法与拟合曲线，难以满足多制式与多模工作的需要；DPD 数字预失真功率放大技术输入信号为数字革带佶号，而数字地面电视中继站为了降低成本， 通常采用RF射频放大，DPD数字预失真功率放大技术难以满足上述中继站的需要。
现有的FFA前馈自适应功率放大技术线性改善明显，并具有自适应稳定控制、工作带宽 宽、适应多制式与多模工作及RF射频放大等一系列优点，但存在以下问题线性度改善范围 有限， 一般互调抑制为15-20dBC，实际中有时需要抑制20-25dBC;效率低， 一般只有8-18%， 导致成本高，且发热过大，影响可靠性；自适应控制时间长， 一般采用单片机、ARM、 FPGA 或DSP方式控制，由于程序运行有一定的时间加上算法复杂，达到自适应稳定的时间长；难 以满足高峰均比信号高效率放大的需要；失真延时线对功率损耗大，限制了大功率放大。
Doherty放大技术能显著提高放大效率，但现有的技术存在以卜'问题要求载波功放与 峰值功放在不同的温度与输入功率条件下相位与增益完全匹配实现高效率放大；而主功放与 峰值功放的相位、增益、钱性度与效率均为温度与输入信号强度的函数，难以满足Doherty 理想放大的要求；現有的Doherty放大技术为两级故大结构，在峰均比为6dB以内时，能实 现高效率，但现代数卞地面电视RF功率放大要求在峰均比为6-12dB时实现高效率与高线性 放人，现有的技术难以满足这一要求；现有的Doherty放大技术一般针对器件级实现高效率 放大，在实现超大功率放大时，采用对多个Doherty模块进行功率合成的结构将十分复杂。

发明内容
本发明的目的是提出新的FFA前馈放大、新的Doherty放大、新的自适应控制方法、自 愈合方法并将其有机结合，得到一种高效率、超线性、低成本、高速自适应控制及自愈合的 移动数字电视与移动宽带通信功率放大器，不但可以用于移动数字电视发射机，还可用于其 中继站与宽带移动通信基站、基站放大器及中继站，而且能用于GSM多载波功率放大器与集 群移动通信功率放大器，本发明总的是这样实现的
所述新的FFA前馈放大总方法它采用高隔离对消技术与矢量调制器方式，实现高精度对 消，提高信号对消环与失真对消环的对消度，从而达到降低误差功放的功率、提高线性度及宽带 高线性的效果；它在实现信号对消或失真对消时，因输入功率、工作温度及器件老化而导致对消失配时，能用纯硬件的方法自检出自锁控制信号，实现信号对消与失真对消的高速稳定平衡精密 控制。它采用导频信号模拟失真信号，为了更好的实现自锁控制信号及残留失真信号的的提取，
它可把两个音频信号以IQ调制的方式调制在导频信号上，从而增加了提取自锁控制信号及残留 失真信号时的抗带外干扰能力；它在朱真对消时，采用乘法器型或IQ解调型失真耦合对销检测， 解决现有前馈自适应功率放大繊留导频检测难题；它有三环型及预失真型DFFA移动数字电视 与移动宽带通信功率放大器两种类型，可提高线性度及提高主功放的功率。
所述新的Doherty放大总方法它对现有的两级Doherty放大，采用温补衰减与线性温 补技术，以保持主功放与峰值功放的增益与线性度在温度变化时大体不变；当输入信号变化引 起主功放与峰值功放效率不同时，它采用偏压控制，使其一直保持高效率；当工作温度与输入 信号强度变化而导致主功放与峰值功放的增益与相位失配时，它采用增益与相位锁定技术使得 二者保持良好匹配。它在两级Doherty放大的基础上，采用不等功率法实现6-12池高峰均比 条件下的高效率放大，采用n个Doherty功放功率合成实现更大功率的高效率放大。
所述新的自适应控制总方法它的信号对消环与失真对消环可采用手动粗调，査找表式单 片机、ARM、 FPGA或DSP微处理器寻优控制宽范围中调，快速自锁精密调试，以达到高速、宽范 围及精密调节的目的，从而大幅度縮短由不稳定到稳定的时间；它在采用单片机、A歴、FPGA或 DSP微处理器控制调试时，结合矢量调制器的具体特点采用数学査表或公式将复杂的二维寻优算 法转换为较为简单的一维寻优算法， 一维寻优算法可采用循环式内插法与摇摆式内插法。
所述自愈合控制总方法它可根据检测到的工作温度比值、工作电流比值、正向功率强 度比值、反向功率强度比值、信号对消残留信号强度比值、失真对消残留失真强度比值及 Doherty失配比值，根据正常值分别设置过温、过流、过输出功率、过反向功率、信号对消 失锁、失真对消失锁及匹配对消失锁报警功能，在处于报警状态时，可由微处理器控制调节 参数，解除报警使其处于正常工作状态，从而实现自愈合式控制。
所述三环型DFFA移动数字电视与移动宽带通信功率放大器，它由DOHERTY幅相锁定放大 检测单元ll、失真耦合对销1检测单元12、耦合采样13、延时1.4、失真耦合对销2检测单 元15、输入受控放大单元21、耦合分路22、耦合合路23、耦合分路24、失真产生锁定检测 单元25、失真锁定放大1检测单元26、衰减27、分路3i、信号对销1自锁检测单元32、衰 减33、分路34、延时35、信号耦合对销1单元36、耦合采样37、信号对销i检测38、失真 锁定放大2检测单元39、导频音频产生调制单元41、温度电流检测单元42、供电单元43、 微处理器单元51以及运算控制单元52组成。其实现方法是-.
射频信号经输入受控放大单元21放大，输入到耦合分路22分成两路，其上支路耦合合 路23馈入导频信号，经耦合分路24分成两路，其上支路通过DOHERTY幅相锁定放大检测单 元U进行放大，输入到失真耦合对销1检测单元12;其下支路通过失真产生锁定检测单元 25产生第1失真信号，经失真锁定放大1检测单元26放大，输入到失真耦合对销1检测单 元12;在矢量控制信号U3与V3的控制下，调节失真锁定放大1检测单元26的幅相，在信 号耦合对销1单元36中，使得失真耦合对销1检测单元12输入的两路信号发生对销，第1 次对销掉DOHERTY幅相锁定放大检测单元11主功放产生的失真信号，使线性度获得第1次改 善；同时输出失真对消1结果检测信号NCD1到微处理器单元51。所述DOHERTY幅相锁定放 大检测单元11在矢量控制信号U5与V5的控制下，实现DOHERTY高效匹配放大，同时产生自 锁控制信号U53与V53，并将其输入到运算控制单元52，同时产生匹配结果检测信号DCD，
12并将其输入到微处理器单元51;所述失真产生锁定检测单元25在矢量控制信号U2与V2的 控制下，对销信号得到第2失真信号，同时输出信号对销检测结果的信号强度SCD2到微处理 器单元51，输出自锁控制信号U23与V23到运算控制单元52;所述失真锁定放大1检测单元 26还产生自锁控制信号U33与V33，并将其输入到运算控制单元52。
耦合分路22输出的下支路信号经分路31分成两路， 一路经延时35输入到信号耦合对销 l单元36， 一路输入到信号对销l自锁检测单元32; DO服RTY幅相锁定放大检测单元ll输出 信号到耦合采样13,采样一部分信号经衰减器27衰减输入到分路34;分路34分出一路信号 到信号耦合对销1单元36，在矢量控制信号Ul与VI的控制下，调节DO服RTY幅相锁定放大 检测单元ll的幅相，在信号耦合对销1单元36中，使得主信号对销得到失真信号，输入到 耦合采样37，采样一部分信号到信号对销1检测38进行信号对销结果检测，输出结果信号 的强度SCD1到微处理器单元51;分路34分出的另一路信号经衰减33输入到信号对销1自 锁检测单元32,信号对销1自锁检测单元32的两路输入信号产生自锁控制信号U13与V13 输入到运算控制单元52。
耦合采样13输出的主信号经延时14输入到失真耦合对销2检测单元15;耦合采样37 输出的主信号到失真锁定放大2检测单元39进行失真信号锁定放大，输入到失真耦合对销2 检测单元15，同时输出自锁控制信号U43与V43输入到运算控制单元52;在矢量控制信号 U4与V4的控制下，调节失真锁定放大2检测单元39的幅相，使得失真耦合对销2检测单元 15将两路输入信号发生对销，第2次对销掉DOHERTY幅相锁定放大检测单元11主功放产生 的失真信号，使线性度获得第2次改善，同时输出正向功率检测信号0PD，反向功率输出信 号RPD，失真对消2结果检测信号NCD2。
导频音频产生调制单元41在微处理控制信号CP的控制下，产生本振信号LOl、音频信 号A1、音频信号A2、导频信号DP1及导频信号DP2;温度电流检测单元实时检测工作温度与 工作电流，并将检测到的工作温度比值TD与工作电流比值ID输入到微处理器单元51。
所述微处理单元51接受实测工作温度比值TD、工作电流比值ID、输入信号功率强度比 值IPD、正向功率强度比值OPD、反向功率强度比值RPD、信号对销1残留信号强度比值SCD1、 信号对销2残留信号强度比值SCD2、失真对销1残留导频信号幅相信息比值NCD1、失真对销 2残留导频信号幅相信息比值NCD2及Doherty匹配放大对销残留比值DCD，它以SCD1、 SCD2、 NCD1、 NCD2及DCD最小或达标为判断依据，依次按寻优算法输出一组最佳的信号对销1微处 理矢量控制信号U12与V12、信号对销2微处理矢量控制信号U22与V22、失真对销1微处理 矢量控制信号U32与V32、失真对销2微处理矢量控制信号U42与V42及Doherty匹配放大 对销微处理矢量控制信号U52与V52，到运算控制单元6;它在自适应控制时，根据矢量调制 器的具体特点采用数学查表或公式将复杂的二维寻优算法转换为较为简单的一维寻优算法； 其一维寻优算法可采用循环式内插法或摇摆式内插法;它还可根据输入信号功率强度比值IPD 及实测温度比值TD设置査找表，迅速调出一组最佳的U12、 V12、 U22、 V22U32、 V32、 U42、 V42 U52、 V52微处理控制信号；它可根据检测到的TD、 ID、 IPD、 0PD、 RPD、 SCD1、 SCD2、 NCD1、 NCD2及DCD，分别设置过温度、过流、过输出功率、过反向功率及失锁报警功能， 在分别处于这些状况时，微处理器单元51能输出控制信号IPC,加大步进衰减器10的衰减 度，降低输入功率，以解除报警使其处于正常工作状态，实现自愈合控制。
所述运算控制单元52分别接受信号对销1手动控制信号Ull与VI1、微处理矢量控制信号U12与V12及自锁控制信号U13与V13，信号对销2手动控制信号U21与V21、微处理矢量 控制信号U22与V22及自锁控制信号U23与V23，失真对销1手动控制信号U31与V31、微处 理矢量控制信号U32与V32及自锁控制信号U33与V33，失真对销2手动控制信号U41与V41 、 微处理矢量控制信号U42与V42及自锁控制信号U43与V43， Doherty匹配放大对销手动控制 信号U51与V51、微处理矢量控制信号U52与V52及自锁控制信号U53与V53，经线性运算形 成总的自适应控制信号U1与V1、 U2与V2、 U3与V3、 U4与V4及U5与V5，其关系式为
(1) 、 U1=K11U11+K12U12+IQ31!13+U10 (Kll、 K12、 K1:!及U10为常数)
(2) 、 V1=P11V11+P12V12+P13V13+V10 (Pll、 P12、 P13及V10为常数)
(3) 、 U2=K21U21 +K22U22+K23U23+U20 (K21、 K22、 K23及U20为常数)
(4) 、 V2=P21V11+P22V22+P23V23+V20 (P21、 P22、 P23及V20为常数)
(5) 、 U3=K31U31+K32U32+K33U33+U30 (K3i、 K32、認及腿为常数)
(6) 、 V3=P31V31^+P32V32+P33V33+V30 (P31、 P32、 P33及V30为常数)
(7) 、 U4二K41U41+K42U42+K43U43+U40 (K41、 K42、 K43及U40为常数)
(8) 、 V4=P41V41+P42V42+P43V43+V40 (P41、 P42、 P43及V40为常数)
(9) 、 U5二K51U51+K52U52+K53U53+U50 (K51、 K52、 K53及U50为常数)
(10) 、 V5=P51V51+P52V52+P53V53+V50 (P51、 P52、 P53及V50为常数) 各手动控制信号实现对销控制的幅相粗调；当输入信号强度、温度变化及器件老化时，各对
销单元的信号幅度及相位将发生一定的变化，各微处理矢量控制信号自适应调节信号幅度及相位 反变化，从而维持稳定对销；各微处理矢量控制的控制范围宽，但用软件处理需要一定的处理时 间；各自锁自适应控制信号通过运算控制单元6，自适应高速调节信号幅度及相位反变化，从而维 持信号与失真的稳定对销；这一过程全部由硬件实现，控制速度很快，但控制范围不大；这样当 输入信号强度及温度变化较大时由微处理自适应控制，变化较小时由纯硬件实现高速自锁控制， 保证在较宽的变化范围内的高速自适应控制。
所述预失真型DFFA移动数字电视与移动宽带通信功率放大器，它由DOHERTY幅相锁定放大 检测单元ll、失真耦合对销1检测单元12、耦合采样13、延时14、失真耦合对销2检测单 元15、延时16、矢量调制i7、合路18、输入受控放大单元21、耦合分路22、耦合合路23、 耦合分路24、失真产生锁定检测单元25、衰减27、分路31、信号对销1自锁检测单元32、 衰减33、分路34、延时35、信号耦合对销1单元36、耦合采样37、信号对销1检测38、失 真锁定放大2检测单元39、导频音频产生调制单元41、温度电流检测单元42、供电单元43、 微处理器单元51以及运算控制单元52组成。其实现方法与所述三环型DFFA移动数字电视与 移动宽带通信功率放大器的基本一致所不同的只是
耦合分路24输出的一路信号经延时16输入到合路18,失真产生锁定检测单元25产生 的失真信号输入到矢量调制17，通过U3与V3调节失真信号的幅相，输入到合路18，合路 18输出预失真信号到D0冊RTY幅相锁定放大检测单元11，得到线性度改善了的主功率放大信 号。其自适应控制的运算关系式为
(1) 、 U1二K11U11十K12U12+K13U13+U10 (Kll、 K12、 K13及U1(T为常数)
(2) 、 V1=P11V11+P12V12+P13V13+V10 (Pll、 P12、 P13及V10为常数)
(3) 、 U2=K21U21+K22U22+K23U23+U20 (K21、 K22、 K23及U20为常数)
(4) 、 V2=P21V11+P22V22+P23V23+V20 (P21、 P22、 P23及V20为常数)(5) 、 U3=K31U31 +K32U32+U30 (K31、 K32及U30为常数)
(6) 、 V3=P31V31+P32V32+V30 (P31、 P32及V30为常数)
(7) 、 U4=K4m41+K42U42+K43U43+U40 (K41、 K42、 K43及U40为常数)
(8) 、 V4=P41V41+P42V42+P43V43+V40 (P41、 P42、 P43及V40为常数)
(9) 、 U5=K51U51+K52U52+K53U53+U50 (K51、 K52、 K53及U50为常数)
(10) 、 V5=P51V51+P52V52+P53V53+V50 (P51、 P52、 P53及V50为常数) 它与所述三环型DFFA移动数字电视与移动宽带通信功率放大器对比其优点在于省去了
成本较高的失真锁定放大1检测单元26，结构简单，不足之处在于其线性度改善稍小，另外 在预失真放大时，缺乏高速自锁控制信号。
所述输入受控放大单元，它由射频滤波器211、前级温补放大1单元212、步进衰减213、 幅度调节214及温补前级放大2单元215组成。它的主要作用在于在ALC自动电平控制的步 进衰减地控制下，实现前级温补增益稳定放大，其实现方法如下
射频输入信号通过射频滤波器211滤去带外信号，输入到温补前级放大1单元212进行 温补增益放大，在微处理器单元51产生的数控信号IPC的控制下，通过步进衰减213进行数 控步进衰减，在与输出功率呈线性关系的地ALC信号的控制下，通过幅度调节214进行ALC 控制，以维持整个功放的稳定，再通过温补前级放大2单元215放大输出信号到耦合分路22。
所述DOHERTY幅相锁定放大检测单元，它由矢量调制1U1、耦合分路1112、延时1U3、 输入功率检测1114、输入功率检测处理1115、延时衰减1121、温补载波功放1122、 1/4入阻 抗变换1123、耦合采样1124、 3dB桥分路1131、 Doherty匹配自锁检测1132、分路1133、 Doherty匹配对销检测1134、分路1135、同相功率合成1136、矢量调制1141、温补峰值功 放1142、耦合采样1143组成，它主要以匹配Doherty方式实现高峰均比信号的高效率放大， 其实现方法如下
来自耦合分路24的载波信号输入到矢量调制illl调节幅相，经耦合分路1112分成两路， 辅支路输入到输入功率检测1114进行输入功率检测， 一方面输出输入功率检测信号IPD到微 处理单元51，另一方面到输入功率检测处理1115处理后，输出偏压控制信号Vg到温补载波 功放1142，因Vg的形成有一定的时间，为实现偏压控制的同步，需通过延时1113进行延时 处理。
延时1113输出的信号经3dB桥分路1131分路，其中"0"度信号输入到延时衰减1121 进行延时衰减，以实现上下支路的幅相匹配，温补载波功放1122对峰值功率以下信号进行温 补增益与温补线性放大，经1/4入阻抗变换1123进行阻抗变换，耦合采样1124输出主路信 号到同相功率合成1136; 3dB桥分路1131分路出的"90"度信号输入到矢量调制1141，在 信号U5与V5的控制下调节幅相，以实现上下支路的幅相匹配，温补峰值功放1142对峰值功 率信号进行.温补增益与温补线性放大，耦合采样1143主信号输入到同相功率合成1136;同 相功率合成ll36将两路信号进行同相功率合成；在所述温补载波功放1122与温补峰值功放 1142的功率比值相同时，为等功率Doherty放大，其功率比值不同时，为不等功率Doherty 放大，当其为l: 2时，可以实现峰均比为9dB的信号高效率放大，当其为l: 3时，可以实 现峰均比为12dB的信号高效率放大。
为了实现温补载波功放链路与温补载波功放链路的严格幅相匹配，确保输入到同相功率 合成11兆将两路信号等幅同相，从而实现高效率放大，必须釆用高速自适应控制，其实现方法是两路信号分别经耦合采样1124及耦合采样1143的辅支路输出采样信号到分路1133与 分路1135，它们各自分成两路，分别输入到Doherty匹配自锁检测1132与Doherty匹配对 销检测1134， Doherty匹配对销检测1134输出匹配对销残留信号DCD到微处理单元51，形 成微处理控制信号U52与V52输入到运算控制单元52， Doherty匹配自锁检测1132输出自锁 控制信号U53与V53到运算控制单元52,与手动控制信号U51及V51—起作运算，输出总的 矢量控制信号U5与V5控制幅相的反变化，从而实现严格幅相匹配。
所述功率合成型DOHERTY幅相锁定放大检测单元,它由DOHERTY幅相锁定放大前级单元111、 n个DOHERTY幅相锁定放大主体单元112、功率分配113与功率合成114组成，它的作用在于 实现大功率状态下高峰均比信号的高效率放大，其实现方法如下-
来自耦合分路24的信号经DOHERTY幅相锁定放大前级单元111放大并进行IPD与Vg检 测；通过功率分配113分成n路，每路经DOHERTY幅相锁定放大主体单元112进行高效率放 大，并对每路进行DCDD与U53及V53检测，每路的放大信号输入到功率合成114进行功率合 成，输出大功率信号。功率合成与分配要求每路DOHERTY幅相锁定放大主体单元112放大幅 相一致，这可通过调节每路的U5与V5实现。
所述失真产生锁定检测单元，它由耦合分路250、延时分路251、温补放大252、矢量调 制253、分路254、失真产生自锁检测255、耦合对销256、耦合采样257与锁定检测258组 成，它的主要作用是产生稳定的失真信号，其实现方法如下
来自耦合分路24的信号经耦合分路250分成两路，其上支路经延时分路251、输入到耦 合对销256的一端；其上支路经温补放大252进行温补放大，输入到矢量调制253，在控制 信号U2与V2的控制下调节幅相，经分路254输入到耦合对销256的另一端；两路信号在耦 合对销256中对销掉载波信号，留下失真信号，输入到耦合采样257中，主路输出失真信号 至失真锁定放大检测1单元，采样信号输入到锁定检测258，检测出对销残留载波信号SCD2 到微处理单元51;延时分路251与分路254的另一路信号输入到失真产生检测256中，检测 出自锁控制信号U23与V23到运算处理单元52。
所述失真锁定放大1检测单元，它由耦合分路261、矢量调制262、温补失真功率放大263、 耦合采样264、延时265、失真放大自锁检测266及衰减267组成，它的主要作用是对失真信 号进行稳定放大，其实现方法如下
来自失真产生锁定检测单元25的失真信号经耦合分路261分成两路，其上支路信号输入 到矢量调制262，在控制信号U3与V3的控制下调节幅相，经温补失真功率放大263进行功 率放大，经耦合釆样加4输出主信号到失真耦合对销l检测单元，采样信号经衰减267输入 到失真放大自锁检测加6;其上支路信号经延时265输入到失真放大自锁检测266;失真放大 自锁检测26G根据两路输入信号产生自锁控制信号U33与V33到运算处理单元52。
为实现高分均比信号的高效放大，所述失真放大自锁检测266也可采用Doherty放大； 所述失真锁定放大2检测单元的组成与实现方法与所述失真锁定放大1检测单元的一致。
所述信号对销l自锁检测单元，它由IQ解调321、双路精密运放322、低通滤波323、低 通滤波325、幅度相位运放运算324组成，它的主要作用在于产生自锁控制信号，其实现方 法如下
来自分路31与来自衰减3'3的信号，通过IQ解调321解调出两路信号的幅相差异IQ矢 量信号UI与UQ，分别经低通滤波输出U13与XM。当矢量调制器为IQ调制器时，U13与V13直接对应自锁控制信号U13与V13 ;当矢量调制器为幅相调制器时，通过幅度相位运放运算 324作运算，U13=U13与V13的均方根，V13为相位控制量，当相位变化较小时，V13:V13/ U13; 当矢量调制器为反射型调制器时，须通过査表方式将U13与V13转化为U13与V13。
所述其它自锁检测单元的组成及产生自锁控制信号U23与V23 、 U33与V33、 U43与V43 及U53与V53的方法与所述信号对销1自锁检测单元的一致。
所述导频音频产生调制单元，为了更好的实现自锁控制信号的提取及残留失真信号的检测， 把两个音频信号以IQ调制的方式调制在导频信号上，从而增加了提取自锁控制信号及残留失 真信号的抗带外干扰能力。所述导频音频发生调制模块其组成与实现方法是-
它产生用于模拟失真信号的导频信号、两个音频信号及将两个音频信号IQ式调制在导频 信号上，它由频率合成器411、 IQ调制器412 、 IQ调制器413、偏置1414、单音频发生器 416、偏置Q415及单音频发生器417组成。频率合成器411在微处理控制信号CP的控制下， 产生一个与失真信号频率接近的信号LOl，输入到IQ调制器412，同时还输出一路与L01 — 样的混频信号；IQ调制器4i2在偏置I 414及偏置Q415的作用下对L01进行IQ调制，输出 信号DP1到IQ调制器413; IQ调制器4133在单音发生器416输出的音频1及单音发生器417 输出的音频2两信号的作用下，对L02进行I:Q调制，输出进行了双音频IQ调制的导频信号 DP2。微处理控制信号CP主要用于改变导频的频率。
所述失真耦合对销2检测单元，它由耦合对销器15i、双向耦合器152、隔离器153、反 向功率检测154、分路155、失真对销检测156、正向功率检测157组成。它主要实现第2次 失真对销、残留失真信号检测、正向功率检测及反向功率检测，其实现方法如下-
来自延时14输出的主功放信号与来自失真锁定放大2检测单元39输入到耦合对销器151 中，在此进一歩对销失真信号，结果tr入到双向耦合器152，其主信号通过隔离器153输出 高效率超线性放大了的功率信号；双向耦合器的反向耦合支路输出到反向功率检测154，检 测出反向功率信号RPD;其正向耦合支路输出到分路155，分出一路到正向功率检测157，检 测出正向功率信号OPD，分出另一路OP到失真对销检测156，对残留失真信号进行检测，也 可形成失真耦合对销2自锁自适应控制信号。所述失真对销检测156有乘法器型与IQ解调型 两种组成与实现方法。
所述乘法器型失真耦合对销检测单元，它由滤波1561、混频滤波1562、乘法滤波1563、 乘法滤波1564、运算l565、运算器1566组成及均方根1567组成。它主要实现残留失真信号 检测及失真耦合对销2自锁自适应控制信号的形成，其实现方法如下-
正向功率耦合信号0P输入到滤波1561，滤波得到残留导频信号，此信号的大小代表残 留失真信号的大小；延时导频与经滤波后的OP信号输入到混频滤波1562，输出中频信号； 分路输入到乘法滤波1563与乘法滤波1564，再分别输入到运算1565、及运算器1566,得到 U43与V43信号，当U43与V43很小时，1M1与YH直接代表失真耦合对销2检测单元检测的 自锁信号U43与V43，较大时通过对二者进行均方根运算的到残留失真信号NCD2。
由于残留导频信号与主功率信号频差很近，常规方法很难提取残留导频信号的强度，本 方法进行了频差很近的混频低通滤波及频差很近的乘法滤波，在提取U43与V43时具有很强 的杂波抑制能力，通过均方根运算很好的解决了传统前馈放大残留导频检测的难题。所述失 真耦合对销1检测单元也可采用所述乘法器型失真耦合对销检测单元的组成与实现方法。 所述IQ解调型失真耦合对销检测单元，它由导频滤波器1560、混频中频滤波1561、 IQ解
17调1562、双路精密运算器1563、低通滤波1564、低通滤波1565、均方根运算1566、本振1567、 混频中频滤波1568及延时导频本振1569组成，它主要实现残留失真信号检测及失真耦合对销 2自锁自适应控制信号形成，其实现方法如下
残留导频信号模拟残留失真信号，正向功率耦合信号0P输入到导频滤波器1560，提取残 留导频信号送到混频中频滤波器1561，与本振信号1567作混频降成中频，输入到IQ解调器 1562作输入信号，采用中频滤波以加大滤去高频杂波信号的能力；延时导频本振1569与本振 信号1567通过混频中频滤波器1568下变频为中频，输入到IQ解调器1562作本振；IQ解调器 1562解调出了残留导频信号的幅相信号UI与UQ，此信号一般很小，通过双路精密运算器进行
运算放大，每一路经低通滤波滤去高频分量，分别输出纯净的幅相信号m与YM，送入到均
方根运算1566进行均方根运算得到残留导频信号的强度比列信号NCD2= V(巡)2+ (BP 2，
由于采用了与输入中频信号同频的中频本振信号作IQ解调，解调输出信号UI与UQ为直流性 质的信号，它们与高频信号频差很远，很容易通过低通滤波的方法滤去夹杂在UI与UQ中的高 频分量，得到纯净的幅相信号U43与V43，从而检测出残留导频信号的强度比值信号NCD2，解 决了现有前馈线性功率放大器中检测残留失真信号的难题。U43与V43也可作为失真耦合对销 2自锁自适应控制信号。所述失真耦合对销1检测单元也可采用所述乘法器型失真耦合对销 检测单元的组成与实现方法。
所述软件总流程与软件査找表，其特征在于总软件流程由自愈合调节部分1、 Doherty 匹配调节部分2与FFA自适应调节3组成。
所述自愈合调节部分l，它建立一个不断循环检测控制工作状态的工作流程，它分别设置 过流、过输出功率、过温度、过反向功率及失锁报警功能，当高效率超线性DFFA功率放大器 分别处于这些状况时，微处理器单元51能输出控制信号IPC，加大步进衰减器213的衰减度， 降低输入功率，以解除报警使其处于正常工作状态；当输入功率降低到一定程度时，所述高效 率超线性DFFA功率放大器无法满足使用要求，则欠功率报警终止关机，这里设置的是下降6dB， 实际中可根据需要灵活设置。
所述Doherty匹配调节部分2主要调节峰值功放链路与载波功放链路的幅相匹配，使之在 不同的输入功率与工作温度条件下处于良好的匹配状态，如图所示为四级置换式或四级并联式 Doherty自适应高效率匹配功率放大器软件流程图，依次调用査找表中的U52与V52，当匹配 差值DCD达标时，直接使用査找表中的参数，其程序运行时间很短，这样就能实现快速微处理 自适应控制；查找表的产生由寻优算法寻优后存储得到；实际中，由于器件的老化，原查找表 中的最佳U52与V52会不一样，这时仍需寻优算法寻找此时的最佳U52与V52并及时更新查找 表。其他各种类型的Doherty自适应高效率匹配功率放大器软件流程可依此推导。
所述FFA自适应调节部分3主要调节各信号对销放大单元与失真放大对销单元的幅相，使 之在不同的输入功率与工作温度条件下处于良好的对销状态，如图1为三环型高效率超线性 DFFA功率放大器软件流程图，依次调用查找表中的U12、 V12、 U22、 V22、 U32、 V32、 U42及 V42，当各对销结果检测值NCD2、 NCD1、 SCD2及SCD1达标时，直接使用査找表中的参数，其
程序运行时间很短，这样就能实现快速微处理自适应控制；査找表的产生由寻优算法寻优后存
储得到；实际中，由于器件的老化，原査找表中的最佳U12、 V12、 U22、 V22、 U32、 V32、 U42 及V42，会不一样，这时仍需寻优算法寻找此时的最佳U12、 V12、 U22、 V22、 U32、 V32、 U42 及V42并及时更新査找表。所述预失真型高效率超线性DFFA功率放大器软件流程可依此推导。它在采用寻优算法时，根据矢量调制器的特点，利用公式或数学査表把复杂的二维寻优 简化为简单的内插法一维寻优，由于两路对销信号尽管其幅度不同，但只要相位匹配越好时， 其对销程度就越好，所以两个一维寻优时，先寻优最佳相位控制信号Vxy，再寻优最佳幅 度控制信号Uxy，利用公式或数学査表将Uxy与Vxy转化为对应的Uxy及Vxy。
所述软件内插法流程，其实现方法是采用最快的速度根据因变量最小或达标寻找到最
佳的自变量，它有软件循环式内插法与软件摇摆式内插法两种类型，它根据矢量调制器的不
同，将复杂的二维寻优转化为两个简单的一维内插法寻优时，其参数要进行不同的转换。
在矢量调制器采用幅相型调节时，X表示幅度控制信号U12、 U22、 U32、 U42与相位控制 信号V12、 V22、 V32、 V42中的一个，Z表示SCD1 、 SCD2、 NCD1、 NCD2 、 DCD中的一个，由 于两路对销信号尽管其幅度不同，但只要相位匹配越好时，其对销程度就越好，所以内插法 调节时先调相位控制信号V12、 V22、 V32、 V42中的一个，再调幅度控制信号U12、 U22、 U32、 U42中相应的一个，这样就把复杂的二维寻优简化为两个简单的内插法一维寻优，本实现方 法列出的是步长减半法，还可使用步长加半方法；本实现方法只列出了正向寻优调节，要实 现正反向寻优调节时，可通过减法运放实现，本实现方法中的0-l范围，如通过运放减1/2 则为-l/l一+l/2变化；寻优范围也可通过运放乘一个系数进行扩大或缩小；本实现方法只列 出了寻优范围为0—1时，寻优精度为1/16，所述软件内插法流程图还可依据所述规律向下
延伸，至lj 1/32或l/2n (n》6)。
在矢量调制器采用IQ型调节时，要采用公式运算，将复杂的二维寻优算法转化为简单得 一维内插法，它略比所述幅相型调节复杂，它的通过功率小，但控制范围宽及控制精度高； 在矢量调制器采用反射型调节时，要采用査表，将复杂的二维寻优算法转化为简单得一维内 插法，它比所述幅相型调节及IQ型调节复杂，但它的通过功率大、控制范围宽及控制精度高。 所述软件循环式内插法采用循环语句结构，它所需的存储器容量小但寻优速度慢。 所述软件摇摆式内插法采用转折语句结构，它所需的存储器容量大但寻优速度快。


图1为本发明的三环型DFFA移动数字电视与移动宽带通信功率放大器原理框图
图2为本发明的预失真型DFFA移动数字电视与移动宽带通信功率放大器原理框图
图3为本发明的输入受控放大单元原理框图
图4为本发明的DOHERTY幅相锁定放大检测单元原理框图
图5为本发明的功率合成型D0HERTY幅相锁定放大检测单元原理框图
图6为本发明的失真产生锁定检测单元原理框图
图7为本发明的失真锁定放大检测单元原理框图
图8为本发明的信号对销自锁检测单元原理框图
图9为本发明的导频音频产生调制原理框图
图10为本发明的失真耦合对销检测单元原理框图
图11A为本发明的乘法器型失真耦合对销检测单元原理框图
图11B为本发明的IQ解调型失真耦合对销检测单元原理框12为本发明的软件总流程图 图13为本发明的软件査找表图 图14为本发明的软件内插法流程图
具体实施例方式
如图1所示为本发明的三环型DFFA移动数字电视与移动宽带通信功率放大器原理框图
它由DO朋RTY幅相锁定放大检测单元11、失真耦合对销1检测单元12、耦合采样13、 延时14、失真稱合对销2检测单元15、输入受控放大单元21、耦合分路22、耦合合路23、 耦合分路24、失真产生锁定检测单元25、失真锁定放大1检测单元26、衰减27、分路31、 信号对销l自锁检测单元32、衰减33、分路34、延时35、信号耦合对销1单元36、耦合采 样37、信号对销1检测38、失真锁定放大2检测单元39、导频音频产生调制单元41、温度 电流检测单元42、供电单元43、微处理器单元51以及运算控制单元52组成。其实现方法是
射频信号经输入受控放大单元2i放大，输入到耦合分路22分成两路，其上支路耦合合 路23馈入导频信号，经耦合分路24分成两路，其上支路通过DOHERTY幅相锁定放大检测单 元11进行放大，输入到失真耦合对销1检测单元12;其下支路通过失真产生锁定检测单元 25产生第1失真信号，经失真锁定放大1检测单元26放大，输入到失真耦合对销1检测单 元12;在矢量控制信号U3与V3的控制下，调节失真锁定放大1检测单元26的幅相，在信 号耦合对销1单元36中，使得失真耦合对销1检测单元12输入的两路信号发生对销，第1 次对销掉DOHERTY幅相锁定放大检测单元11主功放产生的失真信号，使线性度获得第1次改 善；同时输出失对消1结果检测信号NCD1到微处理器单元51。所述DOHERTY幅相锁定放 大检测单元11在矢量控制信号U5与V5的控制下，实现DOHERTY高效匹配放大，同时产生自 锁控制信号U53与V53，并将其输入到运算控制单元52，同时产生匹配结果检测信号DCD， 并将其输入到微处理器单元51;所述失真产生锁定检测单元25在矢量控制信号U2与V2的 控制下，对销信号得到第2失真信号，同时输出信号对销检测结果的信号强度SCD2到微处理 器单元51，输出自锁控制信号U23与V23到运算控制单元52;所述失真锁定放大1检测单元 26还产生自锁控制信号U33与V33，并将其输入到运算控制单元52。
耦合分路22输出的下支路信号经分路31分成两路， 一路经延时35输入到信号耦合对销 1单元36， 一路输入到信号对销i自锁检测单元32; DOHERTY幅相锁定放大检测单元11输出 信号到耦合采样13，采样一部分信号经衰减器27衰减输入到分路34;分路34分出一路信号 到信号耦合对销1单元36，在矢量控制信号Ul与VI的控制下，调节DOHERTY幅相锁定放大 检测单元11的幅相，在信号耦合对销1单元36中，使得主信号对销得到失真信号，输入到 耦合采样37，采样一部分信号到信号对销1检测38进行信号对销结果检测，输出结果信号 的强度SCD1到徵处理器单元51;分路34分出的另一路信号经衰减33输入到信号对销1自 锁检测单元32，信号对销1自锁检测单元32的两路输入信号产生自锁控制信号U13与V13 输入到运算控制单元52。
耦合采样13输出的主信号经延时14输入到失真耦合对销2检测单元15;耦合采样37 输出的主信号到失真锁定放大2检测单元39进行失真信号锁定放大，输入到失真耦合对销2 检测单元l5，同时输出自锁控制信号M3与V43输入到运算控制单元52;在矢量控制信号 U4与V4的控制下，调节失真锁定放大2检测单元39的幅相，使得失真耦合对销2检测单元15将两路输入信号发生对销，第2次对销掉DOHERTY幅相锁定放大检测单元11主功放产生 的失真信号，使线性度获得第2次改善，同时输出正向功率检测信号OPD，反向功率输出信 号RPD，失真对消2结果检测信号NCD2。
导频音频产生调制单元41在微处理控制信号CP的控制下，产生本振信号LOl、音频信 号A1、音频信号A2、导频信号DPI及导频信号DP2;温度电流检测单元实时检测工作温度与 工作电流，并将检测到的工作温度比值TD与工作电流比值ID输入到微处理器单元51。
所述微处理单元51接受实测工作温度比值TD、工作电流比值ID、输入信号功率强度比 值IPD、正向功率强度比值OPD、反向功率强度比值RPD、信号对销1残留信号强度比值SCD1、 信号对销2残留信号强度比值SCD2、失真对销i残留导频信号幅相信息比值NCDl、失真对销 2残留导频信号幅相信息比值NCD2及Doherty匹配放大对销残留比值DCD，它以SCD1、 SCD2、 NCD1、 NCD2及DCD最小或达标为判断依据，依次按寻优算法输出一组最佳的信号对销1微处 理矢量控制信号U12与V12、信号对销2微处理矢量控制信号U22与V22、失真对销1微处理 矢量控制信号U32与V32、失真对销2微处理矢量控制信号U42与V42及Doherty匹配放大 对销微处理矢量控制信号U52与V52，到运算控制单元6;它在自适应控制时，根据矢量调制 器的具体特点采用数学査表或公式将复杂的二维寻优算法转换为较为简单的一维寻优算法； 其一维寻优算法可采用循环式内插法或摇摆式内插法;它还可根据输入信号功率强度比值IPD 及实测温度比值TD设置査找表，迅速调出一组最佳的U12、 V12、 U22、 V22U32、 V32、 U42、 V42 U52、 V52微处理控制信号;它可根据检测到的TD、 ID、 IPD、 0PD、 RPD、 SCD1、 SCD2、 NCD1、 NCD2及DCD，分别设置过温度、过流、过输出功率、过反向功率及失锁报警功能， 在分别处于这些状况时，微处理器单元51能输出控制信号IPC，加大步进衰减器10的衰减 度，降低输入功率，以解除报警使其处于正常工作状态，实现自愈合控制。
所述运算控制单元52分别接受信号对销1手动控制信号Ull与Vll、微处理矢量控制信 号U12与V12及自锁控制信号U13与V13,信号对销2手动控制信号U2i与V21、微处理矢量 控制信号U22与V22及自锁控制信号U23与V23，失真对销1手动控制信号U31与V31、微处 理矢量控制信号U32与V32及自锁控制信号(133与V33，失真对销2手动控制信号IM1与V41、 微处理矢量控制信号U42与V42及自锁控制信号U43与V43， D()herty匹配放大对销手动控制 信号US1与V51、微处理矢量控制信号U52与V52及自锁控制信号U53与V53，经线性运算形 成总的自适应控制信号Ul与VI、 U2与V2、 U3与V3、 M与V4及U5与V5，其关系式为
(1)、U1=K11U11+K12U12+K13U13+U10(Kll、K12、K13及U10为常数)
(2)、V1=P11V11+P12V12+P13V13+V10(Pll、P12、P13及V1()为常数)
(3)、U2=K21U21 +K22U22+K23U23+U20(K21、K22、K23及U20为常数)
(4)、V2=P21V11+P22V22+P23V23+V20(P21、P22、P23及V20为常数)
(5)、U3=K31U31+ K32U32+K33U33+U30(K31、K32、K33及U30为常数)
(6)、V3=P31V31 +P32V32+P33V33+V30(P31、P32、P33及V30为常数)
(7)、U4=M1U41+M2U42+K43U43+U40(Ml、M2、K43及U40为常数)
(8)、V4=P41V41 +P42V42+P43V43+V40(P41、P42、P43及V40为常数)
(9)、U5=K51U51 +K52U52+K53U53+U50(K51、K52、K53及U50为常数)
(10)、 V5=P51V51+P52V52+P53V53+V50 (P51、 P52、 P53及V50为常数)
各手动控制信号实现对销控制的幅相粗调；当输入信号强度、温度变化及器件老化时，各对
21销单元的信号幅度及相位将发生一定的变化，各微处理矢量控库!K言号自适应调节信号幅度及相位 反变化，从而维持稳定对销；各微处理矢量控制的控制范围宽，但用软件处理需要一定的处理时
间；各自锁自适应控制信号i!Jlii算控制单元6，自适应高速调节信号幅度及相位反变化，从而维
持信号与失真的稳定对销；这一过程全部由硬件实现，控制it度很快，但控制范围不大；这样当 输入信号强度及温度变化较大时由微处理自适应控制，变化较小时由纯硬件实现高速自锁控制， 保证在较宽的变化范围内的高速自适应控制。
如图2所示为本发明的预失真型DFFA移动数字电视与移动宽带通信功率放大器原理框图 它由DOHERTY幅相锁定放大检测单元ll、失真耦合对销1检测单元12、耦合采样13、延 时14、失真耦合对销2检测单元15、延时16、矢量调制17、合路18、输入受控放大单元21、 耦合分路22、耦合合路23、耦合分路24、失真产生锁定检测单元25、衰减27、分路31、信 号对销l自锁检测单元32、衰减33、分路34、延时35、信号耦合对销1单元36、耦合采样 37、信号对销1检测38、失真锁定放大2检测单元39、导频音频产生调制单元41 、温度电 流检测单元42、供电单元43、微处理器单元51以及运算控制单元52组成。其实现方法与所 述三环型DFFA移动数字电视与移动宽带通信功率放大器的基本一致所不同的只是-
耦合分路24输出的一路信号经延时1.6输入到合路18，失真产生锁定检测单元25产生 的失真信号输入到矢量调制17，通过U3与V3调节失真信号的幅相，输入到合路18，合路 18输出预失真信号到DOHERTY幅相锁定放大检测单元11 ，得到线性度改善了的主功率放大信 号。其自适应控制的运算关系式为
(1) 、 Ul二KllUll+fQ2U12+Kl加13+U10 (Kl].、 K12、 K13及U10为常数)
(2) 、 V1=PUV11+P12V12+P13V13+V10 (Pll、 P12、 P13及V10为常数)
(3) 、 U2=K21U21+K22U22+K23U23+U2() (K21、 K22、 K23及U20为常数)
(4) 、 V2二P21V11+P22V22+P23V23十V20 (P21、 P22、 P23及V20为常数)
(5) 、 U3=K31U31+K32U32+U30 (K31、 K32及腦为常数)
(6) 、 V3=P31V31+P32V32+V30 (P31、 P32及V30为常数)
(7) 、 U4=K41U41+K42U42+K43U43+U40 (K41、 K42、 K43及U40为常数)
(8) 、 V4=P41V41+P42V42+P43V43+V40 (P41、 P42、 P43及V40为常数)
(9) 、 U5=K51U51+K52U52+K53U53+U5() (K51、 K52、 K53及U50为常数)
(10) 、 V5=P51V51+P52V52+P53V53+V50 (P51、 P52、 P53及V50为常数) 它与所述三环型DFFA移动数字电视与移动宽带通信功率放大器对比其优点在于省去了
成本较高的失真锁定放大1检测单元26，结构简单，不足之处在于其线性度改善稍小，另外 在预失真放大时，缺乏高速自锁控制信号。
如图3所示为本发明的输入受控放大单元原理框图
它由射频滤波器211、前级温补放大1单元212、步进衰减213、幅度调节214及温补前 级放大2单元21S组成。它的主要作用在于在ALC自动电平控制的步进衰减地控制下，实现 前级温补增益稳定放大，其实现方法如下
射频输入信号通过射频滤波器211滤去带外信号，输入到温补前级放大1单元212进行 温补增益放大，在微处理器单元51产生的数控信号IPC的控制下，通过步进衰减213进行数 控步进衰减，在与输出功率呈线性关系的地ALC信号的控制下，通过幅度调节214进行ALC 控制，以维持整个功放的稳定，再通过温补前级放大2单元215放大输出信号到耦合分路22。如图4所示为本发明的DOHERTY幅相锁定放大检测单元原理框图
它由矢量调制llll、耦合分路1112、延时1113、输入功率检测1114、输入功率检测处 理1115、延时衰减1121、温补载波功放1122、 1/4A阻抗变换1123、耦合采样1124、 3dB桥 分路1131、 Doherty匹配自锁检测1132、分路1133、 Doherty匹配对销检测1134、分路1135、 同相功率合成1136、矢量调制1141、温补峰值功放1142、耦合采样1143组成，它主要以匹 配Doherty方式实现高峰均比信号的高效率放大，其实现方法如下
来自耦合分路24的载波信号输入到矢量调制1111调节幅相，经耦合分路U12分成两路， 辅支路输入到输入功率检测1114进行输入功率检测， 一方面输出输入功率检测信号IPD到微 处理单元51，另一方面到输入功率检测处理1U5处理后，输出偏压控制信号Vg到温补载波 功放1142，因Vg.的形成有一定的时间，为实现偏压控制的同步，需通过延时1113进行延时 处理。
延时1113输出的信号经3dB桥分路1131分路，其中"0"度信号输入到延时衰减1121 进行延时衰减，以实现上下支路的幅相匹配，温补载波功放U22对峰值功率以下信号进行温 补增益与温补线性放大，经阻抗变换1123进行阻抗变换，耦合采样1124输出主路信 号到同相功率合成1136; 3dB桥分路1131分路出的"9()"度信号输入到矢量调制1141，在 信号U5与V5的控制下调节幅相，以实现上下支路的幅相匹配，温补峰值功放1142对峰值功 率信号进行温补增益与温补线性放大，耦合采样1143主信号输入到同相功率合成1136;同 相功率合成11.36将两路信号进行同相功率合成；在所述温补载波功放1122与温补峰值功放 1142的功率比值相同时，为等功率Doherty放大，其功率比值不同时，为不等功率Doherty 放大，当其为1: 2时，可以实现峰均比为9dB的信号高效率放大，当其为1: 3时，可以实 现峰均比为12dB的信号高效率放大。
为了实现温补载波功放链路与温补载波功放链路的严格幅相匹配，确保输入到同相功率 合成1136将两路信号等幅同相，从而实现高效率放大，必须采用高速自适应控制，其实现方 法是两路信号分别经耦合采样1124及耦合采样1143的辅支路输出采样信号到分路1133与 分路1135，它们各自分成两路，分别输入到Doherty匹配自锁检测1132与Doherty匹配对 销检测1134， Doherty匹配对销检测1134输出匹配对销残留信号DCD到微处理单元51，形 成微处理控制信号U52与V52输入到运算控制单元52， Doherty匹配自锁检测1132输出自锁 控制信号U53与V53到运算控制单元52，与手动控制信号U51及V51—起作运算，输出总的 矢量控制信号U5与V5控制幅相的反变化，从而实现严格幅相匹配。
如图5所示为本发明的功率合成型DOHERTY幅相锁定放大检测单元原理框图 它由DO亚RTY幅相锁定放大前级单元111、 n个DOHERTY幅相锁定放大主体单元112、 功率分配113与功率合成114组成，它的作用在于实现大功率状态下高峰均比信号的高效率 放大，其实现方法如下
来自耦合分路24的信号经DOHERTY幅相锁定放大前级单元ill放大并进行IPD与Vg检 测；通过功率分配113分成n路，每路经DOHERTY幅相锁定放大主体单元112进行高效率放 大，并对每路进行DCDD与U53及V53检测，每路的放大信号输入到功率合成114进行功率合 成，输出大功率信号。功率合成与分配要求每路DOHERTY幅相锁定放大主体单元112放大幅 相一致，这可通过调节每路的U5与V5实现。如图6 ^为本发明的失真产生锁定检溯单元原理框图
它由耦合分路250、延时分路251、温补放大252、矢量调制253、分路254、失真产生 自锁检测255、耦合对销256、耦合采样257与锁定检测258组成，它的主要作用是产生稳定 的失真信号，其实现方法如下
来自耦合分路24的信号经耦合分路250分成两路，其上支路经延时分路251、输入到耦 合对销256的一端；其上支路经温补放大252进行温补放大，输入到矢量调制253，在控制 信号U2与V2的控制下调节幅相，经分路254输入到耦合对销256的另一端；两路信号在耦 合对销256中对销掉载波信号，留下失真信号，输入到耦合采样257中，主路输出失真信号 至失真锁定放大检测1单元，采样信号输入到锁定检测258,检测出对销残留载波信号SCD2 到微处理单元51;延时分路251与分路254的另一路信号输入到失真产生检测256中，检测 出自锁控制信号U23与V23到运算处理单元52。
如图7所示为本发明的失真锁定放大1检测单元原理框图
它由耦合分路261、矢量调制262、温补失真功率放大263、耦合采样264、延时265、 失真放大自锁检测266及衰减267组成，它的主要作用是对失真信号进行稳定放大，其实现
方法如下
来自失真产生锁定检测单元25的失真信号经耦合分路261分成两路，其上支路信号输入 到矢量调制262，在控制信号U3与V3的控制下调节幅相，经温补失真功率放大263进行功 率放大，经耦合采样264输出主信号到失真耦合对销1检测单元，采样信号经衰减267输入 到失真放大自锁检测266;其上支路信号经延时265输入到失真放大自锁检测266;失真放大 自锁检测266根据两路输入信号产生自锁控制信号U33与V33到运算处理单元52。
为实现高分均比信号的高效放大，所述失真放大自锁检测266也可采用Doherty放大； 所述失真锁定放大2检测单元的组成与实现方法与所述失真锁定放大1检测单元的一致。
如图8所示为本发明的信号对销1自锁检测单元原理框图
它由IQ解调321、双路精密运放322、低通滤波323、低通滤波325、幅度相位运放运算 324组成，它的主要作用在于产生自锁控制信号，其实现方法如下
来自分路31与来自衰减33的信号，通过IQ解调321解调出两路信号的幅相差异IQ矢 量信号W与UQ，分别经低通滤波输出U13与XM。当矢量调制器为IQ调制器时，U13与V13 直接对应自锁控制信号U13与V13 ;当矢量调制器为幅相调制器时，通过幅度相位运放运算 324作运算，U13=U13与V13的均方根，V13为相位控制量，当相位变化较小时，V13= V13/U13; 当矢量调制器为反射型调制器时，须通过査表方式将U13与VI3转化为U13与V13。
所述其它自锁检测单元的组成及产生自锁控制信号U23与V23 、 U33与V33、 U43与V43 及U53与V53的方法与所述信号对销1自锁检测单元的一致。
如图9所示为本发明的导频音频产生调制单元原理框图
为了更好的实现自锁控制信号的提取及残留失真信号的检测，把两个音频信号以IQ调制 的方式调制在导频信号上，从而增加了提取自锁控制信号及残留失真信号的抗带外干扰能力。 所述导频音频发生调制模块其组成与实现方法是-
它产生用于模拟失真信号的导频信号、两个音频信号及将两个音频信号IQ式调制在导频 信号上，它由频率合成器411、 IQ调制器412 、 IQ调制器413、偏置1414、单音频发生器416、偏置Q415及单音频发生器417组成。频率合成器411在微处理控制信号CP的控制下， 产生一个与失真信号频率接近的信号LOl，输入到IQ调制器412，同时还输出一路与L01 — 样的混频信号；IQ调制器412在偏置I 414及偏置Q415的作用下对L01进行IQ调制，输出 信号DPI到IQ调制器413; IQ调制器4133在单音发生器416输出的音频1及单音发生器417 输出的音频2两信号的作用下，对L02进行IQ调制，输出进行了双音频IQ调制的导频信号 DP2。微处理控制信号CP主要用于改变导频的频率。
如图10所示为本发明的失真耦合对销2检测单元原理框图
它由耦合对销器151、.双向耦合器152、隔离器153、反向功率检测154、分路155、失 真对销检测156、正向功率检测157组成。它主要实现第2次失真对销、残留失真信号检测、
正向功率检测及反向功率检测，其实现方法如下:
来自延时14输出的主功放信号与来自失真锁定放大2检测单元39输入到耦合对销器151 中，在此进一步对销失真信号，结果输入到双向耦合器152，其主信号通过隔离器153输出 高效率超线性放大了的功率信号；双向耦合器的反向耦合支路输出到反向功率检测154，检 测出反向功率信号RPD;其正向耦合支路输出到分路155，分出一路到正向功率检测1W,检 测出正向功率信号OPD，分出另一路OP到失真对销检测156，对残留失真信号进行检测，也 可形成失真耦合对销2自锁自适应控制信号。所述失真对销检测156有乘法器型与IQ解调型 两种组成与实现方法。
图UA为本发明的乘法器型失真耦合对销检测单元原理框图
它由滤波1561、混频滤波1562、乘法滤波1563、乘法滤波1564、运算1565、运算器1566 组成及均方根1567组成。它主要实现残留失真信号检测及失真耦合对销2自锁自适应控制信 号的形成，其实现方法如下-
正向功率耦合信号OP输入到滤波i561，滤波得到残留导频信号，此信号的大小代表残 留失真信号的大小；延时导频与经滤波后的OP信号输入到混频滤波1562，输出中频信号； 分路输入到乘法滤波1563与乘法滤波1564，再分别输入到运算1565、及运算器1566，得到 U43与V43信号，当Mil与V43很小时，U43与V43直接代表失真耦合对销2检测单元检测的 自锁信号U43与V43，较大时通过对二者进行均方根运算的到残留失真信号NCD2。
由于残留导频信号与主功率信号频差很近，常规方法很难提取残留导频信号的强度，本 方法进行了频差很近的混频低通滤波及频差很近的乘法滤波，在提取JM1与V43时具有很强 的杂波抑制能力，通过均方根运算很好的解决了传统前馈放大残留导频检测的难题。所述失 真耦合对销1检测单元也可采用所述乘法器型失真耦合对销检测单元的组成与实现方法。
图11B为本发明的IQ解调型失真耦合对销检测单元原理框图
它由导频滤波器1560、混频中频滤波1561、 IQ解调1562、双路精密运算器1563、低通滤 波1564、低通滤波1565、均方根运算1566、本振1567、混频中频滤波1568及延时导频本振 1569组成，它主要实现残留失真信号检测及失真耦合对销2自锁自适应控制信号形成，其实 现方法如下
残留导频信号模拟残留失真信号，正向功率耦合信号0P输入到导频滤波器1560，提取残 留导频信号送到混频中频滤波器1561，与本振信号1567作混频降成中频，输入到IQ解调器 1562作输入信号，采用中频滤波以加大滤去高频杂波信号的能力；延时导频本振1569与本振信号1567通过混频中频滤波器1568下变频为中频，输入到IQ解调器1562作本振；IQ解调器 i562解调出了残留导频信号的幅相信号UI与UQ，此信号一般很小，通过双路精密运算器进行
运算放大，每一路经低通滤波滤去高频分量，分别输出纯净的幅相信号m与M，送入到均
方根运算1566进行均方根运算得到残留导频信号的强度比列信号NCD2- V(，)2+ (M) 2， 由于采用了与输入中频信号同频的中频本振信号作IQ解调，解调输出信号UI与UQ为直流性 质的信号，它们与高频信号频差很远，很容易通过低通滤波的方法滤去夹杂在UI与UQ中的高 频分量，得到纯净的幅相信号M3与V43，从而检测出残留导频信号的强度比值信号NCD2，解 决了现有前馈线性功率放大器中检测残留失真信号的难题。,与V43也可作为失真耦合对销 2自锁自适应控制信号。所述失真耦合对销1检测单元也可采用所述乘法器型失真耦合对销 检测单元的组成与实现方法。
如图12与如图13所示分别为本发明的软件总流程图与软件査找表图 总软件流程由自愈合调节部分1 、 Doherty匹配调节部分2与FFA自适应调节3组成。 所述自愈合调节部分1，它建立一个不断循环检测控制工作状态的工作流程，它分别设置 过流、过输出功率、过温度、过反向功率及失锁报警功能，当高效率超线性DFFA功率放大器 分别处于这些状况时，微处理器单元5i能输出控制信号IPC，加大歩进衰减器213的衰减度， 降低输入功率，以解除报警使其处于正常工作状态；当输入功率降低到一定程度时，所述高效 率超线性DFFA功率放大器无法满足使用要求，则欠功率报警终止关机，这里设置的是下降6dB， 实际中可根据需要灵活设置。
所述Doherty匹配调节部分2主要调节峰值功放链路与载波功放链路的幅相匹配，使之在 不同的输入功率与T.作温度条件下处于良好的匹配状态，如图所示为四级置换式或四级并联式 Doherty自适应高效率匹配功率放大器软件流程图，依次调用查找表中的U52与V52，当匹配 差值DCD达标时，直接使用査找表中的参数，其程序运行时间很短，这样就能实现快速微处理 自适应控制；査找表的产生由寻优算法寻优后存储得到；实际屮，由于器件的老化，原查找表 中的最佳U52与V52会不-辨，这时仍需寻优算法寻找此时的最佳U52与V52并及时更新査找 表。其他各种类型的!3ohert.y自适应高效率匹配功率放大器软件流程可依此推导。
所述FFA自适应调节部分3主要调节各信号对销放大单元与失真放大对销单元的幅相，使 之在不同的输入功率与工作温度条件下处于良好的对销状态，如图1为三环型高效率超线性 DFFA功率放大器软件流程图，依次调用查找表中的IH2、 V12、 U22、 V22、 U32、 V32、 U42及 V42，当各对销结果检测值NCD2、 NCD1、 SCD2及SCD1达标时，直接使用査找表中的参数，其
程序运行时间很短，这样就能实现快速微处理自适应控制；査找表的产生由寻优算法寻优后存
储得到；实际中，由T器件的老化，原査找表中的最佳U12、 V12、 U22、 V22、 U32、 V32、 IM2 及V42，会不一样，这时仍需寻优算法寻找此时的最佳U12、 V12、 U22、 V22、 U32、 V32、 U42 及V42并及时更新查找表。所述预失真型高效率超线性DFFA功率放大器软件流程可依此推导。
它在采用寻优算法时，根据矢量调制器的特点，利用公式或数学查表把复杂的二维寻优 简化为简单的内插法一维寻优，由于两路对销信号尽管其幅度不同，但只要相位匹配越好时， 其对销程度就越好，所以两个一维寻优时，先寻优最佳相位控制信号Vxy，再寻优最佳幅 度控制信号Uxy，利用公式或数学查表将Uxy与Vxy转化为对应的Uxy及Vxy。
如图14所示为本发明的软件内插法流程图
其实现方法是采用最快的速度根据因变量最小或达标寻找到最佳的自变量，它有软件循环式内插法与软件摇摆式内插法两种类型，它根据矢量调制器的不同，将复杂的二维寻优 转化为两个简单的一维内插法寻优时，其参数要进行不同的转换。
在矢量调制器采用幅相型调节时，X表示幅度控制信号U12、 U22、 U32、 U42与相位控制 信号V12、 V22、 V32、 V42中的一个，Z表示SCD1 、 SCD2、 NCD1、 NCD2 、 DCD中的一个，由 于两路对销信号尽管其幅度不同，但只要相位匹配越好时，其对销程度就越好，所以内插法 调节时先调相位控制信号V12、 V22、 V32、 V42中的一个，再调幅度控制信号U12、 U22、 U32、 U42中相应的一个，这样就把复杂的二维寻优简化为两个简单的内插法一维寻优，本实现方 法列出的是歩长减半法，还可1吏用步长加半方法；本实现方法只列出了正向寻优调节，要实 现正反向寻优调节时，可通过减法运放实现，本实现方法中的0-l范围，如通过运放减1/2 则为-1/1一+1/2变化；寻优范围也可通过运放乘一个系数进行扩大或縮小；本实现方法只列 出了寻优范围为0—1时，寻优精度为l/i6，所述软件内插法流程图还可依据所述规律向下
延伸，到1/32或1/211 (n》6)。
在矢量调制器采用IQ型调节时，要采用公式运算，将复杂的二维寻优算法转化为简单得 一维内插法，它略比所述幅相型调节复杂，它的通过功率小，但控制范围宽及控制精度高； 在矢量调制器采用反射型调节时，要采用査表，将复杂的二维寻优算法转化为简单得一维内 插法，它比所述幅相型调节及IQ型调节复杂，但它的通过功率大、控制范围宽及控制精度高。 所述软件循环式内插法采用循环语句结构，它所需的存储器容量小但寻优速度慢。 所述软件摇摆式内插法采用转折语句结构，它所需的存储器容量大但寻优速度快。
最后说明以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管本发明已参考上述
实施例进行了详细的说明，但依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明精 神和范围的任何修改或局部替换，其均应被包含在本发明的权利要求范围中。
权利要求
1、一种高效率、超线性、高速自适应及自愈合控制的移动数字电视与宽带移动通信功率放大器，其特征是采用新的FFA前馈放大、新的Doherty放大、新的自适应及自愈合控制方法并将其有机结合，它用于各种模式的移动数字电视发射机及其中继站与各种移动宽带通信基站及中继站，也可用于GSM多载波与集群移动通信基站、基站放大器及直放中继站。所述新的FFA前馈放大总方法它采用高隔离对销技术与矢量调制器方式，实现高精度对销，提高信号对销与失真对销的对销度，从而达到降低误差功放的功率、提高线性度及宽带高线性的效果；它在实现信号对销或失真对销时，因输入功率、工作温度及器件老化而导致对销失配时，能用纯硬件的方法自检出自锁控制信号，实现信号对销与失真对销的高速稳定平衡精密控制。它采用导频信号模拟失真信号，为了更好的实现自锁控制信号及残留失真信号的的提取，它可把两个音频信号以IQ调制的方式调制在导频信号上，从而增加了提取自锁控制信号及残留失真信号时的抗带外干扰能力；它在失真对销时，采用乘法器型或IQ解调型失真耦合对销检测，解决现有前馈自适应功率放大器残留导频检测难题；它有三环型及预失真型DFFA移动数字电视与移动宽带通信功率放大器两种类型，可提高线性度及提高主功放的功率。所述新的Doherty放大总方法它对现有的两级Doherty放大，采用温补衰减与线性温补技术，以保持主功放与峰值功放的增益与线性度在温度变化时大体不变；当输入信号变化引起主功放与峰值功放效率不同时，它采用偏压控制，使其一直保持高效率；当工作温度与输入信号强度变化而导致主功放与峰值功放的增益与相位失配时，它采用增益与相位锁定技术使得二者保持良好匹配。它在两级Doherty放大的基础上，采用不等功率法实现6-12dB高峰均比条件下的高效率放大，采用n个Doherty功放功率合成实现更大功率的高效率放大。所述新的自适应控制总方法它的信号对销环与失真对销环可采用手动粗调，查找表式单片机、ARM、FPGA或DSP微处理器寻优控制宽范围中调，快速自锁精密调试，以达到高速、宽范围及精密调节的目的，从而大幅度缩短由不稳定到稳定的时间；它在采用单片机、ARM、FPGA或DSP微处理器控制调试时，结合矢量调制器的具体特点采用数学查表或公式将复杂的二维寻优算法转换为较为简单的一维寻优算法，一维寻优算法可采用循环式内插法与摇摆式内插法。所述自愈合控制总方法它可根据检测到的工作温度比值、工作电流比值、正向功率强度比值、反向功率强度比值、信号对销残留信号强度比值、失真对销残留失真强度比值及Doherty失配比值，根据正常值分别设置过温、过流、过输出功率、过反向功率、信号对销失锁、失真对销失锁及匹配对销失锁报警功能，在处于报警状态时，可由微处理器控制调节参数，解除报警使其处于正常工作状态，从而实现自愈合式控制。
2、根据权利要求l，皿DFFA移动数字电视与移动宽带通信功率放大器，3^寺征在于 它有三环型与预失真型DFFA移动数字电视与移动宽带通信功率放大器两种组成与实现 方法。 ~ 所述三环型DFFA移,字电视与移动宽带通信功率放大器，其揚征在于 它由D0冊RTY幅相锁定放大检测单元11、失真耦合对销1检测单元12、耦合采样13、 延时M、失真耦合对销2检测单元15、输入受控放大单元2i、耦合分路22、耦合合路23、 耦合分路24、失真产生锁定检测单元25、失真锁定放大i检测单元26、衰减27、分路31、 信号对销l自锁检测单元32、衰减33、分路34、延时35、信号耦合对销1单元36、耦合采样37、信号对销1检测38、失真锁定放大2检测单元39、导频音频产生调制单元41、温度 电流检测单元42、供电单元43、微处理器单元51以及运算控制单元52组成。其实现方法是射频信号经输入受控放大单元21放大，输入到耦合分路22分成两路，其上支路耦合合 路23馈入导频信号，经耦合分路24分成两路，其上支路通过DOHERTY幅相锁定放大检测单 元U进行放大，输入到失真耦合对销1检测单元12;其下支路通过失真产生锁定检测单元 25产生第1失真信号，经失真锁定放大l检测单元26放大，输入到失真耦合对销1检测单 元12;在矢量控制信号U3与V3的控制下，调节失真锁定放大1检测单元26的幅相，在信 号耦合对销1单元36中，使得失真耦合对销i检测单元12输入的两路信号发生对销，第1 次对销掉DOHERTY幅相锁定放大检测单元11主功放产生的失真信号，使线性度获得第1次改 善；同时输出失真对销1结果检测信号NCD1到微处理器单元51。所述D0冊RTY幅相锁定放 大检测单元il在矢量控制信号U5与V5的控制下，实现D0冊RTY高效匹配放大，同时产生自 锁控制信号U53与V53，并将其输入到运算控制单元52，同时产生匹配结果检测信号DCD， 并将其输入到微处理器单元51;所述失真产生锁定检测单元25在矢量控制信号U2与V2的 控制下，对销信号得到第2失真信号，同时输出信号对销检测结果的信号强度SCD2到微处理 器单元51，输出自锁控制信号U23与V23到运算控制单元52;所述失真锁定放大1检测单元 26还产生自锁控制信号U33与V33，并将其输入到运算控制单元52。耦合分路22输出的下支路信号经分路31分成两路， 一路经延时35输入到信号耦合对销 l单元36， 一路输入到信号对销l自锁检测单元32; DOHERTY幅相锁定放大检测单元11输出 信号到耦合采样13，采样一部分信号经衰减器27衰减输入到分路34;分路34分出一路信号 到信号耦合对销1单元36,在矢量控制信号Ul与VI的控制下，调节DOHERTY幅相锬定放大 检测单元ll的幅相，在信号耦合对销1单元36中，使得主信号对销得到失真信号，输入到 耦合采样37，釆样一部分信号到信号对销1检测38进行信号对销结果检测，输出结果信号 的强度SCD1到微处理器单元51;分路34分出的另一路信号经衰减33输入到信号对销1自 锁检测单元32，信号对销1自锁检测单元32的两路输入信号产生自锁控制信号U13与V13 输入到运算控制单元52。耦合采样13输出的主信号经延时14输入到失真耦合对销2检测单元15;耦合采样37 输出的主信号到失真锁定放大2检测单元39进行失真信号锁定放大，输入到失真耦合对销2 检测单元15，同时输出自锁控制信号U43与V43输入到运算控制单元52;在矢量控制信号 IM与V4的控制下，调节失真锁定放大2检测单元39的幅相，使得失真耦合对销2检测单元 15将两路输入信号发生对销，第2次对销掉DO朋RTY幅相锁定放大检测单元11主功放产生 的失真信号，使线性度获得第2次改善，同时输出正向功率检测信号0PD，反向功率输出信 号RPD，失真对销2结果检测信号NCD2。导频音频产生调制单元41在微处理控制信号CP的控制下，产生本振信号LOl、音频信 号A1、音频信号A2、导频信号DP1及导频信号DP2;温度电流检测单元实时检测工作温度与 工作电流，并将检测到的工作温度比值TD与工作电流比值ID输入到微处理器单元51 。所述微处理单元51接受实测工作温度比值TD、工作电流比值ID、输入信号功率强度比 值IPD、正向功率强度比值0PD、反向功率强度比值RPD、信号对销1残留信号强度比值SCD1、 信号对销2残留信号强度比值SCD2、失真对销1残留导频信号幅相信息比值NCD1、失真对销 2残留导频信号幅相信息比值NCD2及Doherty匹配放大对销残留比值DCD，它以SCD1、 SCD2、NCD1、 NCD2及DCD最小或达标为判断依据，依次按寻优算法输出一组最佳的信号对销1微处 理矢量控制信号U12与V12、信号对销2微处理矢量控制信号U22与V22、失真对销1微处理 矢量控制信号U32与V32、失真对销2微处理矢量控制信号U42与V42及Doherty匹配放大 对销微处理矢量控制信号U52与V52，到运算控制单元6;它在自适应控制时，根据矢量调制 器的具体特点采用数学査表或公式将复杂的二维寻优算法转换为较为简单的一维寻优算法； 其一维寻优算法可采用循环式内插法或摇摆式内插法;它还可根据输入信号功率强度比值IPD 及实测温度比值TD设置査找表，迅速调出一组最佳的U12、 V12、 U22、 V22 U32、 V32、 U42、 V42 U52、 V52微处理控制信号；它可根据检测到的TD、 ID、'IPD、 0PD、 RPD、 SCD1、 SCD2、 NCD1、 NCD2及DCD，分别设置过温度、过流、过输出功率、过反向功率及失锁报警功能， 在分别处于这些状况时，微处理器单元51能输出控制信号IPC，加大步进衰减器10的衰减 度，降低输入功率，以解除报警使其处于正常工作状态，实现自愈合控制。所述运算控制单元52分别接受信号对销1手动控制信号Ull与Vll、微处理矢量控制信 号U12与V12及自锁控制信号U13与Vi3，信号对销2手动控制信号U21与V2i、微处理矢量 控制信号U22与V22及自锁控制信号U23与V23，失真对销1手动控制信号U31与V31、微处 理矢量控制信号U32与V32及自锁控制信号U33与V33，失真对销2手动控制信号U41与V41、 微处理矢量控制信号U42与V42及自锁控制信号U43与V43， Doherty匹配放大对销手动控制 信号U51与V51、微处理矢量控制信号U52与V52及自锁控制信号U53与V53，经线性运算形 成总的自适应控制信号U1与V1、 U2与V2、 U3与V3、 U4与V4及U5与V5，其关系式为(1) 、 U1=K11U11+K12U12+K13U13+U10 (Kll、 K12、 K13及U10为常数)(2) 、 V1-P11V11+P12V12+P13V13+V10 (P丄l、 P12、 P13及ViO为常数)(3) 、 U2=K21U21+K22U22+K23U23+U20 (K21、 K22、 K23及U20为常数)(4) 、 V2=P21V11+P22V22+P23V23+V20 (P21、 P22、 P23及V20为常数)(5) 、 U3=K31U31+K32U32+K33U33+U30 (K31、 K3'2、 K33及U30为常数)(6) 、 V3=P31V31+P32V32+P33V33+V30 (P31、 P32、 P33及V30为常数)(7) 、 U4=K41U41+K42U42+K43U43+U40 (K41、 K42、 K43及U40为常数)(8) 、 V4=P41V41+P42V42+P43V43+V40 (P41、 P42、 P43及V40为常数)(9) 、 U5=K51U51+K52U52+K53U53+U50 (K51、 K52、 K53及U50为常数)(10) 、 V5=P51V51+P52V52+P53V53+V50 (P5i、 P52、 P53及V50为常数) 各手动控制信号实现对销控制的幅相粗调；当输入信号强度、温度变化及器件老化时，各对销单元的信号幅度及相位将发生一定的变化，各微处理矢量控制信号自适应调节信号幅度及相位 反变化，从而维持稳定对销；各微处理矢量控制的控制范围宽，但用软件处理需要一定的处理时 间-,各自锁自适应控制信号通过运算控制单元6，自适应高速调节信号幅度及相位反变化，从而维 持信号与失真的稳定对销；这一过程全部由硬件实现，控制速度很快，但控制范围不大；这样当 输入信号强度及温度变化较大时由微处理自适应控制，变化较小时由纯硬件实现高速自锁控制， 保i正在较宽的变化范围内的高速自适应控制。所述预失真型DFFA移动数字电视与移动宽带通信功率放大器，其特征在于 它由DOHERTY幅相锁定放大检测单元11、失真耦合对销1检测单元12、耦合采样13、延 时14、失真耦合对销2检测单元i5、延时16、矢量调制17、合路18、输入受控放大单元21、 耦合分路22、耦合合路23、耦合分路24、失真产生锁定检测单元25、衰减27、分路31、信号对销l自锁检测单元32、衰减33、分路34、延时35、信号耦合对销1单元36、耦合采样 37、信号对销1检测38、失真锁定放大2检测单元39、导频音频产生调制单元41、温度电 流检测单元42、供电单元43、微处理器单元51以及运算控制单元52组成。其实现方法与所 述三环型DFFA移动数字电视与移动宽带通信功率放大器的基本一致所不同的只是耦合分路24输出的一路信号经延时16输入到合路18，失真产生锁定检测单元25产生 的失真信号输入到矢量调制17，通过U3与V3调节失真信号的幅相，输入到合路18，合路 18输出预失真信号到DO股RTY幅相锁定放大检测单元11，得到线性度改善了的主功率放大信 号。其自适应控制的运算关系式为-(1) 、 Ul=KllUll+Ki2U12+K13U13+U10 (KU、 K12、 Ki3及U10为常数)(2) 、 V1=P11V11+P12V12+P13V13+V10 (Pll、 P12、 P13及V10为常数)(3) 、 U2=K21U21 + K22U22+K23U23+U20 (K21、 K22、 K23及U20为常数)(4) 、 V2匕P21VU+P22V22+P23V23+V20 (P21、 P22、 P23及V20为常数)(5) 、 U3=K31U31+K32U32+U30 (K31、 K32及U30为常数)(6) 、 V3=P31V31+P32V32+V30 (P31、 P32及V30为常数)(7) 、 U4=K41U41+K42U42+K43U43+U4() (K41、 K42、 K43及U40为常数)(8) 、 V4=P41V41+P42V42+P43V43+V40 (P41、 P42、 P43及V40为常数)(9) 、 U5-K51U51+K52U52+K53U53+U50 (K51、 K52、 K53及U50为常数)(10) 、 V5=P51V51+P52V52+P53V53+V50 (P51、 P52、 P53及V50为常数) 它与所述三环型DFFA移动数字电视与移动宽带通信功率放大器对比其优点在于省去了成本较高的失真锁定放大1检测单元26，结构简单，不足之处在于其线性度改善稍小，另外 在预失真放大时，缺乏高速自锁控制信号。
3、 根据权利要求2，所述输入受控放大单元，其特征在于它由射频滤波器2U、前级温补放大1单元212、步进衰减2i3、幅度调节214及温补前 级放大2单元215组成。它的主要作用在于在ALC自动电平控制的步进衰减地控制下，实现 前级温补增益稳定放大，其实现方法如下 >射频输入信号通过射频滤波器2il滤去带外信号，输入到温补前级放大1单元212进行 温补增益放大，在微处理器单元51产生的数控信号IPC的控制下，通过步进衰减213进行数 控步进衰减，在与输出功率呈线性关系的地ALC信号的控制下，通过幅度调节214进行ALC 控制，以维持整个功放的稳定，再通过温补前级放大2单元215放大if出信号到耦合分路22。
4、 根据权利要求2，所述DOHERTY幅相锁定放大检测单元，其特征在于 它有基本型与功率合成型幅相锁定放大检测单元两种组成与实现方法。 所述基本型DOHERTY幅相锁定放大检测单元，其特征在于它由矢量调制1111、耦合分路1112、延时1113、输入功率检测1U4、输入功率检测处 理1115、延时衰减1121、温补载波功放1122、 1/"阻抗变换1123、耦合采样1124、 3dB桥 分路1131、 Doherty匹配自锁检测1132、分路1133、 Doherty匹配对销检测1134、分路1135、 同相功率合成1136、矢量调制U41、温补峰值功放]142、耦合采样1143组成，它主要以匹 配Dohe:rty方式实现高峰均比信号的高效率放大，其实现方法如下来自耦合分路24的载波信号输入到矢量调制1111调节幅相，经耦合分路1112分成两路， 辅支路输入到输入功率检测1U4进行输入功率检测， 一方面输出输入功率检测信号IPD到微处理单元51，另一方面到输入功率检测处理1115处理后，输出偏压控制信号Vg到温补载波 功放1142，因Vg的形成有一定的时间，为实现偏压控制的同歩，需通过延时1113进行延时 处理。延时1113输出的信号经3dB桥分路1131分路，其中"0"度信号输入到延时衰减1121 进行延时衰减，以实现上下支路的幅相匹配，温补载波功放1122^"峰值功率以下信号进行温 补增益与温补线性放大，经1/4X阻抗变换U23进行阻抗变换，耦合采样1124输出主路信 号到同相功率合成1136; 3dB桥分路1131分路出的"90"度信号输入到矢量调制1141，在 信号U5与V5的控制下调节幅相，以实现上下支路的幅相匹配，温补峰值功放1142对峰值功 率信号进行温补增益与温补线性放大，耦合釆样l"3主信号输入到同相功率合成1136;同 相功率合成1136将两路信号进行同相功率合成；在所述温补载波功放1122与温补峰值功放 1142的功率比值相同时，为等功率Doherty放大，其功率比值不同时，为不等功率Doherty 放大，当其为l: 2时，可以实现峰均比为9dB的信号高效率放大，当其为l: 3时，可以实 现峰均比为12dB的信号高效率放大。为了实现温补载波功放链路与温补载波功放链路的严格幅相匹配，确保输入到同相功率 合成1136将两路信号等幅同相，从而实现高效率放大，必须采用高速自适应控制，其实现方 法是两路信号分别经耦合采样1124及耦合采样1143的辅支路输出采样信号到分路1133与 分路1135，它们各自分成两路，分别输入到Doherty匹配自锁检测1132与Doherty匹配对 销检测1134， Doherty匹配对销检测1134输出匹配对销残留信号DCD到微处理单元51，形 成微处理控制信号U52与V52输入到运算控制单元52， Doherty匹配自锁检测1132输出自锁 控制信号U53与V53到运算控制单元52，与手动控制信号U51及V51—起作运算，输出总的 矢量控制信号U5与V5控制幅相的反变化，从而实现严格幅相匹配。所述功率合成型DOHERTY幅相锁定放大检测单元，其特征在于-它由DOHERTY幅相锁定放大前级单元U1 、n个DOHERTY幅相锁定放大主体单元112、 功率分配113与功率合成114组成，它的作用在于实现大功率状态下高峰均比信号的高效率 放大，其实现方法如下来自耦合分路24的信号经DOHERTY幅相锁定放大前级单元111放大并进行IPD与Vg检 测；通过功率分配113分成n路，每路经DOHERTY幅相锁定放大主体单元112进行高效率放 大，并对每路进行DCDD与U53及V53检测，每路的放大信号输入到功率合成114进行功率合成，输出大功率信号。功率合成与分配要求每路DOHERTY幅相锁定放大主体单元112放大幅 相一致，这可通过调节每路的U5与V5实现。
5、根据权利要求2，所述失真产生锁定检测单元，其特征在于它由耦合分路250、延时分路251、温补放大252、矢量调制253、分路254、失真产生 自锁检测255、耦合对销256、耦合采样257与锁定检测258组成，它的主要作用是产生稳定 的失真信号，其实现方法如下-来自耦合分路24的信号经耦合分路250分成两路，其上支路经延时分路251、输入到耦 合对销256的一端；其上支路经温补放大252进行温补放大，输入到矢量调制253，在控制 信号U2与V2的控制下调节幅相，经分路2S4输入到耦合对销256的另一端；两路信号在耦 合对销256中对销掉载波信号，留下失真信号，输入到耦合采样257中，主路输出失真信号 至失真锁定放大检测1单元，采样信号输入到锁定检测258，检测出对销残留载波信号SCD2到微处理单元51;延时分路251与分路254的另一路信号输入到失真产生检测256中，检测 出自锁控制信号U23与V23到运算处理单元52。
6、 根据权利要求2，所述失真锁定放大l检测单元，其特征在于它由耦合分路261、矢量调制262、温补失真功率放大263、耦合采样264、延时265、 失真放大自锁检测266及衰减267组成，它的主要作用是对失真信号进行稳定放大，其实现 方法如下来自失真产生锁定检测单元25的失真信号经耦合分路261分成两路，其上支路信号输入 到矢量调制262，在控制信号U3与V3的控制下调节幅相，经温补失真功率放大263进行功 率放大，经耦合采样264输出主信号到失真耦合对销i检测单元，采样信号经衰减267输入 到失真放大自锁检测266;其上支路信号经延时265输入到失真放大自锁检测266;失真放大 自锁检测266根据两路输入信号产生自锁控制信号U33与V33到运算处理单元52。为实现高分均比信号的高效放大，所述失真放大自锁检测266也可采用Doherty放大； 所述失真锁定放大2检测单元的组成与实现方法与所述失真锁定放大1检测单元的一致。
7、 根据权利要求2，所^信号对销1自锁检测单元，其特征在于它由IQ解调321、双路精密运放322、低通滤波323、低通滤波325、幅度相位运放运算 324组成，它的主要作用在于产生自锁控制信号，其实现方法如下-来自分路31与来自衰减33的信号，通过IQ解调321解调出两路信号的幅相差异IQ矢量信号ui与uq，分别经低通滤波输出ui3与n^。当矢量调制器为iq调制器时，ELi与IM直接对应自锁控制信号U13与V13 ;当矢量调制器为幅相调制器时，通过幅度相位运放运算 324作运算，U13=U13与V13的均方根，V13为相位控制量，当相位变化较小时，V13=V13/U13; 当矢量调制器为反射型调制器时，须通过査表方式将U13与V13转化为U13与V13。所述其它自锁检测单元的组成及产生自锁控制信号U23与V23 、 U33与V33、 U43与V43 及U53与V53的方法与所述信号对销1自锁检测单元的一致。
8、 根据权利要求2，所述导频音频产生调制单元，其特征在于为了更好的实现自锁控制信号的提取及残留失真信号的检测，把两个音频信号以IQ调制 的方式调制在导频信号上，从而增加了提取自锁控制信号及残留失真信号的抗带外干扰能力。所述导频音频发生调制模块其组成与实现方法是它产生用于模拟失真信号的导频信号、两个音频信号及将两个音频信号IQ式调制在导频信号上，它由频率合成器4U、 IQ调制器41.2 、 IQ调制器413、偏置1414、单音频发生器 416、偏置Q41S及单音频发生器417组成。频率合成器411在微处理控制信号CP的控制下， 产生一个与失真信号频率接近的信号LOl，输入到IQ调制器412，同时还输出一路与L01 — 样的混频信号；IQ调制器412在偏置I 414及偏置Q415的作用下对L01进行IQ调制，输出 信号DPI到IQ调制器413; IQ调制器4133在单音发生器416输出的音频i及单音发生器417 输出的音频2两信号的作用下，对L02进行IQ调制，输出进行了双音频IQ调制的导频信号 DP2。微处理控制信号CP主要用于改变导频的频率。
9、 根据权利要求2，所述失真耦合)^销2检测单元，其f寺征在于它由耦合对销器151、双向耦合器152、隔离器153、反向功率检测154、分路155、失 真对销检测156、正向功率检测157组成。它主要实现第2次失真对销、残留失真信号检测、正向功率检测及反向功率检测，其实现方法如下 '来自延时14输出的主功放信号与来自失真锁定放大2检测单元39输入到耦合对销器151 中，在此进一步对销失真信号，结果输入到双向耦合器152，其主信号通过隔离器153输出 高效率超线性放大了的功率信号；双向耦合器的反向耦合支路输出到反向功率检测154，检 测出反向功率信号RPD;其正向耦合支路输出到分路155，分出一路到正向功率检测157，检 测出正向功率信号OPD，分出另一路OP到失真对销检测156，对残留失真信号进行检测，也 可形成失真耦合对销2自锁自适应控制信号。所述失真对销检测156有乘法器型与IQ解调型 两种组成与实现方法。所述乘法器型失真耦合对销检测单元，其特征在于它由滤波1561、混频滤波1562、乘法滤波1563、乘法滤波1564、运算1565、运算器1566 组成及均方根1567组成。它主要实现残留失真信号检测及失真耦合对销2自锁自适应控制信 号的形成，其实现方法如下正向功率耦合信号OP输入到滤波1561，滤波得到残留导频信号，此信号的大小代表残 留失真信号的大小；延时导频与经滤波后的OP信号输入到混频滤波1562，输出中频信号； 分路输入到乘法滤波1563与乘法滤波1564,再分别输入到运算1565、及运算器1566，得到 U43与V43信号，当U43与V43很小时，M3与V43直接代表失真耦合对销2检测单元检测的 自锁信号U43与V43，较大时通过对二者进行均方根运算的到残留失真信号NCD2。由于残留导频信号与主功率信号频差很近，常规方法很难提取残留导频信号的强度，本 方法进行了频差很近的混频低通滤波及频差很近的乘法滤波，在提取頻与V43时具有很强 的杂波抑制能力，通过均方根运算很好的解决了传统前馈放大残留导频检测的难题。所述失 真耦合对销1检测单元也可采用所述乘法器型失真耦合对销检测单元的组成与实现方法。 所述IQ解调型失真耦合对销检测单元，其特征在于它由导频滤波器1560、混频中频滤波1561、 IQ解调1562、双路精密运算器1563、低通滤 波1564、低通滤波1565、均方根运算1566、本振1567、混频中频滤波1568及延时导频本振 1569组成，它主要实现残留失真信号检测及失真耦合对销2自锁自适应控制信号形成，其实 现方法如下-残留导频信号模拟残留失真信号，正向功率耦合信号0P输入到导频滤波器1560，提取残 留导频信号送到混频中频滤波器1561,与本振信号1567作混频降成中频，输入到IQ解调器 1562作输入信号，采用中频滤波以加大滤去高频杂波信号的能力；延时导频本振1569与本振 信号1567通过混频中频滤波器1568下变频为中频，输入到IQ解调器1562作本振；IQ解调器 1562解调出了残留导频信号的幅相信号UI与UQ，此信号一般很小，通过双路精密运算器进行 运算放大，每一路经低通滤波滤去高频分量，分别输出纯净的幅相信号M3与V43，送入到均 方根运算1566进行均方根运算得到残留导频信号的强度比列信号NCD2= V(墜)2+ (巡)2， 由于采用了与输入中频信号同频的中频本振信号作IQ解调，解调输出信号UI与UQ为直流性 质的信号，它们与高频信号频差很远，很容易通过低通滤波的方法滤去夹杂在UI与UQ中的高 频分量，得到纯净的幅相信号U43与V43，从而检测出残留导频信号的强度比值信号NCD2，解 决了现有前馈线性功率放大器中检测残留失真信号的难题。U43与V43也可作为失真耦合对销 2自锁自适应控制信号。所述失真耦合对销1检测单元也可采用所述乘法器型失真耦合对销 检测单元的组成与实现方法。
10、根据权利要求2，所述软件总流程与软件査找表，其特征在于总软件流程由自愈合调节部分1、 Doherty匹配调节部分2与FFA自适应调节3组成。 所述自愈合调节部分l，它建立一个不断循环检测控制工作状态的工作流程，它分别设置 过流、过输出功率、过温度、过反向功率及失锁报警功能，当高效率超线性DFFA功率放大器 分别处于这些状况时，微处理器单元51能输出控制信号IPC，加大步进衰减器213的衰减度， 降低输入功率，以解除报警使其处于正常工作状态；当输入功率降低到一定程度时，所述高效 率超线性DFFA功率放大器无法满足使用要求，则欠功率报警终止关机，这里设置的是下降6dB，实际中可根据需要灵活设置。所述Doherty匹配调节部分2主要调节峰值功放链路与载波功放链路的幅相匹配，使之在不同的输入功率与工作温度条件下处于良好的匹配状态，如图所示为四级置换式或四级并联式 Doherty自适应高效率匹配功率放大器软件流程图，依次调用査找表中的U52与V52，当匹配 差值DCD达标时，直接使用査找表中的参数，其程序运行时间很短，这样就能实现快速'微处理 自适应控制；査找表的产生由寻优算法寻优后存储得到；实际中，由于器件的老化，原査找表 中的最佳U52与V52会不一样，这时仍需寻优算法寻找此时的最佳U52与V52并及时更新査找 表。其他各种类型的Doherty自适应高效率匹配功率放大器软件流程可银此推导。所述FFA自适应调节部分3主要调节各信号对销放大单元与失真放大对销单元的幅相，使 之在不同的输入功率与工作温度条件下处于良好的对销状态，如图l为三环型高效率超线性 DFFA功率放大器软件流程图，依次调用查找表中的U12、 V12、 1122、 V22、 U32、 V32、 U42及 V42，当各对销结果检测值NCD2、 NCD1、 SCD2及SCD1达标时，直接使用査找表中的参数，其 程序运行时间很短，这样就能实现快速微处理自适应控制；査找表的产生由寻优算法寻优后存 储得到；实际中，由于器件的老化，原查找表中的最佳U12、 V12、 U22、 V22、 U32、 V32、 U42 及V42，会不一样，这时仍需寻优算法寻找此时的最佳U12、 V12、 U22、 V22、 U32、 V32、 U42 及V42并及时更新查找表。所述预失真型高效率超线性DFFA功率放大器软件流程可依此推导。它在采用寻优算法时，根据矢量调制器的特点，利用公式或数学查表把复杂的二维寻优 简化为简单的内插法一维寻优，由于两路对销信号尽管其幅度不同，但只要相位匹配越好时， 其对销程度就越好，所以两个一维寻优时，先寻优最佳相位控制信号Vxy，再寻优最佳幅 度控制信号Uxy，利用公式或数学査表将Uxy与Vxy转化为对应的Uxy及Vxy 。所述软件内插法流程，其实现方法是采用最快的速度根据因变量最小或达标寻找到最佳的自变量，它有软件循环式内插法与软件摇摆式内插法两种类型，它根据矢量调制器的不同，将复杂的二维寻优转化为两个简单的一维内插法寻优时，其参数要进行不同的转换。在矢量调制器采用幅相型调节时，X表示幅度控制信号LH2、 U22、 U32、 U42与相位控制 信号V12、 V22、 V32、 V42中的一个，Z表示SCD1 、 SCD2、 NCD1、 NCD2 、 DCD中的一个，由 于两路对销信号尽管其幅度不同，但只要相位匹配越好时，其对销程度就越好，所以内插法 调节时先调相位控制信号V12、 V22、 V32、 V42中的一个，再调幅度控制信号'U12、 U22、 U32、 U42中相应的一个，这样就把复杂的二维寻优简化为两个简单的内插法一维寻优，本实现方 法列出的是步长减半法，还可使用步长加半方法；本实现方法只列出了正向寻优调节，要实 现正反向寻优调节时，可通过减法运放实现，本实现方法中的0-l范围，如通过运放减1/2则为-1/1一+1,/2变化；寻优范围也可通过运放乘一个系数进行扩大或缩小；本实现方法只列出了寻优范围为0—1时，寻优精度为1/16，所述软件内插法流程图还可依据所述规律向下 延伸，到1/32或l/2n (n》6)。在矢量调制器采用IQ型调节时，要采用公式运算，将复杂的二维寻优算法转化为简单得一维内插法，它略比所述幅相型调节复杂，它的通过功率小，但控制范围宽及控制精度高； 在矢量调制器采用反射型调节时，要采用査表，将复杂的二维寻优算法转化为简单得一维内插法，它比所述幅相型调节及IQ型调节复杂，但它的通过功率大、控制范围宽及控制精度高。所述软件循环式内插法采用循环语句结构，它所需的存储器容量小但寻优速度慢。 所述软件摇摆式内插法采用转折语句结构，它所需的存储器容量大但寻优速度快。
全文摘要
一种高效率、超线性、高速自适应及自愈合控制的DFFA移动数字电视与移动宽带通信功率放大器，它采用三环型与预失真型两种前馈结构实现超线性放大；它采用温补衰减、线性温补与等功率、不等功率及功率合成型DOHERTY自适应高效匹配技术实现高稳定高效率放大；它采用微处理器内插法及查找表宽范围寻优与自锁高速自适应控制矢量调制器，实现对各信号与失真环及Doherty匹配的精密、宽范围、稳定平衡及高速自适应控制；它可采用双音IQ调制解调高抑制实现控制信号与残留失真信号的纯净提取；它实时检测工作状态，异常时报警并可自愈合调节解除异常。
文档编号H03F1/32GK101594117SQ20081003138
公开日2009年12月2日 申请日期2008年5月26日 优先权日2008年5月26日
发明者陈意辉 申请人:陈意辉