專(zhuān)利名稱(chēng)：預(yù)失真電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠?qū)θ魏文M傳輸和器件進(jìn)行線(xiàn)性化的預(yù)失真電路，屬于電子技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種能夠壓縮三階非線(xiàn)性失真的預(yù)失真電路。
背景技術(shù)：
眾所周知，副載波調(diào)制(subcarrier modulation—SCM)在衛(wèi)星通信，無(wú)線(xiàn)通信， 雷達(dá)等系統(tǒng)廣泛應(yīng)用。換句話(huà)說(shuō)，無(wú)線(xiàn)信號(hào)由主載波和副載波組成，主載波(正弦波)攜帶著副載波，副載波攜帶著數(shù)字信號(hào)，這就是模擬傳輸。在用戶(hù)端解調(diào)之后，能夠獲取傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)。不幸的是，當(dāng)應(yīng)用副載波調(diào)制時(shí)，任何傳輸線(xiàn)路上器件的非線(xiàn)性會(huì)引起非線(xiàn)性失真，特別是三階交調(diào)失真。由于非線(xiàn)性失真，對(duì)任何模擬傳輸系統(tǒng)、模擬器件和模塊， 它們的輸入和輸出功率都會(huì)受到限制。否則非線(xiàn)性失真會(huì)惡化傳輸?shù)男盘?hào)質(zhì)量，以致不能滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求。如果副載波是攜帶寬帶正交頻分復(fù)用(orthogonal frequency division multiplexing-OFDM)無(wú)線(xiàn)信號(hào)，非線(xiàn)性失真的影響會(huì)更大。光纖通信提供比傳統(tǒng)的銅纜更寬的傳輸帶寬，以及對(duì)電磁噪聲和其他干擾更強(qiáng)的抗干擾能力。因此，對(duì)于遠(yuǎn)距離高速數(shù)據(jù)通信，光纖是一種較好的低成本媒質(zhì)?，F(xiàn)在光纖也應(yīng)用于分布無(wú)線(xiàn)信號(hào)，如從基站到天線(xiàn)塔。光纖無(wú)線(xiàn)電(Radio over fiber-RoF)被認(rèn)為是一種低成本的無(wú)線(xiàn)信號(hào)分布技術(shù)。光纖無(wú)線(xiàn)電是基于光副載波調(diào)制，也即光模擬傳輸，因此它和無(wú)線(xiàn)模擬傳輸一樣，對(duì)非線(xiàn)性失真非常敏感。為了補(bǔ)償這些非線(xiàn)性失真，通常采用模擬線(xiàn)性化和數(shù)字線(xiàn)性化技術(shù)。數(shù)字線(xiàn)性化技術(shù)效率高但只能應(yīng)用于窄帶信號(hào)。目前數(shù)字線(xiàn)性化技術(shù)廣泛地應(yīng)用于大功率窄帶放大器的線(xiàn)性化(帶寬< 100MHz)，且數(shù)字線(xiàn)性化技術(shù)復(fù)雜和成本高。模擬預(yù)失真線(xiàn)性化技術(shù)的效率比數(shù)字線(xiàn)性化技術(shù)低，但是簡(jiǎn)單和成本低。模擬預(yù)失真線(xiàn)性化技術(shù)可實(shí)現(xiàn)超寬帶線(xiàn)性化， 線(xiàn)性化帶寬可到60GHz。預(yù)失真線(xiàn)性化技術(shù)是通過(guò)產(chǎn)生具有和非線(xiàn)性失真相反相位和相同幅度的非線(xiàn)性分量，使模擬傳輸系統(tǒng)(包括器件和模塊)信號(hào)輸出的非線(xiàn)性失真分量被壓縮，這樣極大改善了通信性能。由于三階交調(diào)失真對(duì)傳輸性能影響最大，因此預(yù)失真線(xiàn)性化器設(shè)計(jì)中主要關(guān)心三階互(交)調(diào)失真分量。我們發(fā)明的推挽型預(yù)失真線(xiàn)性化器，能消除固有的自身產(chǎn)生的二階非線(xiàn)性失真分量，換句話(huà)說(shuō)我們提出的推挽型預(yù)失真線(xiàn)性化器只生成奇數(shù)階非線(xiàn)性分量，一階分量是信號(hào)，三階以上分量是非線(xiàn)性失真，其中三階分量在非線(xiàn)性分量中最大，因此它的影響最大?？赏ㄟ^(guò)調(diào)整推挽偏置電壓增加或減小產(chǎn)生的三階失真分量，從而最佳地抑制傳輸系統(tǒng)產(chǎn)生的三階互調(diào)分量。雖然已有模擬預(yù)失真技術(shù)被提出或應(yīng)用在模擬傳輸中，但是現(xiàn)有的預(yù)失真器具有一些缺陷，采用大量的頻率相關(guān)器件，如移相器和放大器。這增加了電路的復(fù)雜性和成本， 同時(shí)引入了不可控的非線(xiàn)性失真，從而很難實(shí)現(xiàn)寬帶預(yù)失真。另外一個(gè)缺點(diǎn)在于，這些器件要求每一個(gè)通路產(chǎn)生的失真程度需要良好的匹配，同時(shí)失真的相位需要和模擬傳輸產(chǎn)生的非線(xiàn)性失真反相，幅度需要相關(guān)?，F(xiàn)有線(xiàn)性化預(yù)失真器難以調(diào)節(jié)，在某些情況下電路需要復(fù)雜的調(diào)整。
因此，對(duì)新型預(yù)失真器的需求是顯而易見(jiàn)的。新提出的預(yù)失真器采用簡(jiǎn)單的平衡雙通路結(jié)構(gòu)，同時(shí)采用較少的非頻率相關(guān)器件來(lái)確保寬帶性能，簡(jiǎn)單的預(yù)失真信號(hào)調(diào)節(jié)，即能使非線(xiàn)性預(yù)失真的性能最佳化。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，而提供一種能夠?qū)θ魏文M傳輸和器件進(jìn)行線(xiàn)性化的預(yù)失真電路。本發(fā)明的預(yù)失真電路，安裝在非線(xiàn)性傳輸系統(tǒng)的輸入端，使得輸入信號(hào)產(chǎn)生預(yù)失真。本發(fā)明的預(yù)失真電路包括一個(gè)用于將輸入信號(hào)分配到失真產(chǎn)生上分支路和失真產(chǎn)生下分支路的功分器；分別與功分器連接的一個(gè)上分支路和一個(gè)下分支路；分別與一個(gè)上分支路和一個(gè)下分支路的另一端連接的一個(gè)功率合成器。其中上分支電路和下分支電路上各設(shè)有一組二極管，每組二極管由一個(gè)二極管或多個(gè)二極管串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成；當(dāng)各設(shè)有一組二極管時(shí)，兩組二極管反向安置，并被一個(gè)正電壓和一個(gè)負(fù)電壓推挽偏置；通過(guò)調(diào)整兩路二極管的偏置電壓或電流來(lái)調(diào)整三階非線(xiàn)性失真分量的大小，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)失真電路的調(diào)整。一個(gè)用于將前述上分支電路和下分支電路產(chǎn)生的失真信號(hào)合成為預(yù)失真輸出信號(hào)的功率合成器，由于推挽偏置，所有的偶次非線(xiàn)性分量被抵消，預(yù)失真器的輸出信號(hào)由輸入信號(hào)和一系列三階互調(diào)失真分量組成，將這些信號(hào)輸入到非線(xiàn)性器件，抑制一系列三階
互調(diào)失真。本發(fā)明的預(yù)失真電路的特點(diǎn)在于能夠壓縮三階非線(xiàn)性失真，能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)失真可調(diào)性；根據(jù)非線(xiàn)性傳輸系統(tǒng)產(chǎn)生的三階非線(xiàn)性大小，通過(guò)調(diào)整兩路二極管的偏置電壓或電流，能改變預(yù)失真電路輸出的三階非線(xiàn)性分量，達(dá)到壓縮最大。
圖1表示在非線(xiàn)性傳輸系統(tǒng)或非線(xiàn)性器件或模塊使用預(yù)失真電路框圖，該系統(tǒng)采用預(yù)失真電路來(lái)實(shí)現(xiàn)非線(xiàn)性傳輸系統(tǒng)的線(xiàn)性化。圖2表示預(yù)失真電路數(shù)學(xué)原理圖，預(yù)失真電路生成三階非線(xiàn)性失真，非線(xiàn)性傳輸系統(tǒng)也生成三階非線(xiàn)性失真，這樣兩個(gè)三階非線(xiàn)性失真在一定條件下有可能互相抵消。圖3表示應(yīng)用預(yù)失真電路線(xiàn)性化光纖無(wú)線(xiàn)電傳輸系統(tǒng)的實(shí)例。在光纖無(wú)線(xiàn)電傳輸系統(tǒng)中，電吸收調(diào)制器集成的激光器是發(fā)射機(jī)，預(yù)失真電路的輸出射頻信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)電吸收調(diào)制器的射頻入口，經(jīng)過(guò)光纖傳輸和光接收機(jī)后，在接收端會(huì)得到無(wú)線(xiàn)信號(hào)。圖4是測(cè)量的電吸收調(diào)制器傳輸響應(yīng)(左軸)，這個(gè)電吸收調(diào)制器應(yīng)用到光纖無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)中，在不同的電吸收調(diào)制器直流偏置電壓下，測(cè)量的無(wú)線(xiàn)信號(hào)載波和三階交調(diào)失真 (third order inter-modulation distortion—IMD3)功率(右軸)。圖5是圖2和3中應(yīng)用的預(yù)失真電路圖。圖6是圖5中使用的二極管等效電路圖。圖7是二極管和電源以及負(fù)載相聯(lián)的等效電路圖。圖8是對(duì)圖3所指系統(tǒng)傳輸兩個(gè)頻率無(wú)線(xiàn)信號(hào)，使用和不使用預(yù)失真電路測(cè)量的無(wú)線(xiàn)信號(hào)載波功率和交調(diào)失真功率。橫軸是預(yù)失真電路輸入的無(wú)線(xiàn)信號(hào)功率?？v軸是無(wú)線(xiàn)信號(hào)經(jīng)過(guò)光載無(wú)線(xiàn)電傳輸系統(tǒng)之后測(cè)試的射頻功率。光纖長(zhǎng)度是20公里。圖9是對(duì)光纖載多頻段正交頻分復(fù)用超寬帶(multi-band-OFDM ultra-wideband)無(wú)線(xiàn)信號(hào)系統(tǒng)使用和不使用預(yù)失真電路，測(cè)量得到的誤差向量幅度關(guān)系圖。橫軸是無(wú)線(xiàn)信號(hào)輸入到預(yù)失真電路的功率。光纖長(zhǎng)度是20公里。多頻段正交頻分復(fù)用超寬帶無(wú)線(xiàn)信號(hào)速率是200Mb/s (每一個(gè)頻道)，三個(gè)頻道按規(guī)律跳躍。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所涉及的預(yù)失真電路線(xiàn)性化非線(xiàn)性傳輸系統(tǒng)如圖1所示，通常用序號(hào)10表示。通信系統(tǒng)10對(duì)射頻信號(hào)Vin12進(jìn)行預(yù)失真，用于線(xiàn)性化非線(xiàn)性傳輸系統(tǒng)(或非線(xiàn)性器件、或非線(xiàn)性模塊)18。傳輸鏈路10由預(yù)失真器14和非線(xiàn)性傳輸系統(tǒng)(或非線(xiàn)性器件、或非線(xiàn)性模塊)18串聯(lián)而成。具體說(shuō)來(lái)，對(duì)光纖無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，18通常指整個(gè)光纖傳輸系統(tǒng)的非線(xiàn)性，也即從發(fā)射機(jī)的射頻入口到接收機(jī)的射頻出口之間的非線(xiàn)性，如光調(diào)制引入的非線(xiàn)性直接調(diào)制激光器，或光電吸收調(diào)制器(electro-absorption modulator—EAM), 或馬氏賊和德調(diào)制器(Mach-Zehnder modulator—MZM)；或者其他非線(xiàn)性器件和模塊都可能引起非線(xiàn)性。對(duì)無(wú)線(xiàn)通信來(lái)說(shuō)，許多模擬器件和模塊都會(huì)引起非線(xiàn)性失真，如放大器，混頻器等。如果沒(méi)有預(yù)失真電路，射頻信號(hào)vin12通過(guò)非線(xiàn)性傳輸鏈路18傳輸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生互調(diào)以及諧波失真產(chǎn)物。值得注意的是，當(dāng)非線(xiàn)性鏈路18所產(chǎn)生的非線(xiàn)性失真包含奇次和偶次諧波以及互調(diào)失真產(chǎn)物時(shí)，三階互調(diào)失真(IMDIB)影響最大，因?yàn)檫@種失真與信號(hào)混在一起，不能被濾波器濾除，而其他在頻帶外的諧波和二階互調(diào)失真Ond-Order IMD-IMD2)有可能被濾波器濾除。因此本發(fā)明的預(yù)失真電路只考慮壓縮三階非線(xiàn)性失真。如圖1所示，預(yù)失真器14級(jí)聯(lián)在非線(xiàn)性傳輸系統(tǒng)或器件18之前，射頻輸入信號(hào) vin12輸入到預(yù)失真器14，輸出預(yù)失真信號(hào)電壓vkf16。考慮到偏置電壓，則輸入到非線(xiàn)性傳輸系統(tǒng)或器件18的電壓是Vkf = Vb+vEFO其中，Vb是偏置電壓，vKF是預(yù)失真電路輸出的射頻信號(hào)電壓。具體說(shuō)來(lái)，預(yù)失真器14是一個(gè)模擬電路，輸出信號(hào)包含原始射頻輸入信號(hào)vin12 以及非線(xiàn)性分量，特別是三階互調(diào)失真分量，這些分量和非線(xiàn)性傳輸系統(tǒng)或器件18產(chǎn)生的非線(xiàn)性失真幅度相等，但是相位相反。由于采用預(yù)失真信號(hào)vKF16作為非線(xiàn)性傳輸系統(tǒng)或器件18的輸入，輸出的調(diào)制信號(hào)vKF,。ut20含有的三階互調(diào)失真就被抑制。需要注意的是，本發(fā)明的實(shí)例是以光纖無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)為例子，但是本發(fā)明的預(yù)失真電路同樣能應(yīng)用在其它模擬傳輸系統(tǒng)或模擬器件中，例如無(wú)線(xiàn)通信中的功率放大器。如圖2所示，預(yù)失真器14在設(shè)計(jì)的時(shí)候要考慮到非線(xiàn)性傳輸系統(tǒng)或器件18的傳輸特性，比如應(yīng)用于光纖無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)中的電吸收調(diào)制器(EAM)或者馬氏賊和德調(diào)制器 (MZM)的傳輸特性，這樣能夠精確的產(chǎn)生和非線(xiàn)性傳輸系統(tǒng)或器件18所產(chǎn)生的非線(xiàn)性失真具有相反相位和相同的幅度的非線(xiàn)性失真。圖3給出了應(yīng)用本發(fā)明預(yù)失真電路的一個(gè)實(shí)例。在實(shí)例中，非線(xiàn)性傳輸系統(tǒng)是光纖無(wú)線(xiàn)信號(hào)傳輸系統(tǒng)110。在這個(gè)光纖無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)中，電吸收調(diào)制器集成的激光器104是光發(fā)射機(jī)，光信號(hào)經(jīng)過(guò)20公里單模光纖105傳輸之后，到達(dá)光接收機(jī)106，光接收機(jī)包含光電檢測(cè)器和微波放大器。預(yù)失真器輸出的無(wú)線(xiàn)信號(hào)103加上偏置電壓Vb后直接驅(qū)動(dòng)電吸收調(diào)制器的射頻入口，激光器的輸出光進(jìn)入電吸收調(diào)制器(激光器和電吸收調(diào)制器集成在一起104，也即光發(fā)射機(jī))，同時(shí)無(wú)線(xiàn)信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)著電吸收調(diào)制器，這樣就實(shí)現(xiàn)了光副載波調(diào)制。光發(fā)射機(jī)輸出的光進(jìn)入傳輸光纖105，輸出光經(jīng)過(guò)光電檢測(cè)和電子放大后106，就得 到了無(wú)線(xiàn)載波信號(hào)以及可能的非線(xiàn)性失真107。在這樣ー個(gè)光纖無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)中，非線(xiàn)性失真 的最大來(lái)源是電吸收調(diào)制器的調(diào)制響應(yīng)，如圖4所示。因此在設(shè)計(jì)預(yù)失真電路吋，主要考慮 電吸收調(diào)制器引起的非線(xiàn)性失真。如圖4所示，電吸收調(diào)制器(EAM)的調(diào)制響應(yīng)(圖4左軸)有明顯的非線(xiàn)性。當(dāng) 這樣ー個(gè)調(diào)制器用做光副載波調(diào)制，許多非線(xiàn)性失真產(chǎn)物會(huì)伴隨著副載波而產(chǎn)生。對(duì)于圖3 中的光纖無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)，當(dāng)輸入到電吸收調(diào)制器(EAM)的無(wú)線(xiàn)信號(hào)的信號(hào)功率在3. 96GHz和 3. 964GHz均為3dBm吋，在不同的電吸收調(diào)制器直流偏置電壓下，測(cè)量得到的三階交調(diào)失真 (IMD3)和無(wú)線(xiàn)信號(hào)射頻載波的功率在圖4中給出。當(dāng)偏置電壓為OV吋，無(wú)線(xiàn)信號(hào)射頻載波 最大，但I(xiàn)MD3的功率也最大，原因是信號(hào)截止失真，而不是電吸收調(diào)制器調(diào)制響應(yīng)非線(xiàn)性 引起的失真。當(dāng)負(fù)偏置電壓增加吋，由于電吸收調(diào)制器光損耗增加，輸入到光纖的光功率減 小，這樣在光接收機(jī)輸出的無(wú)線(xiàn)信號(hào)射頻載波功率和非線(xiàn)性失真功率也就會(huì)開(kāi)始減小。對(duì) 于光纖無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)110，希望得到較高的無(wú)線(xiàn)信號(hào)射頻載波功率。因此，在這個(gè)實(shí)例中，電吸 收調(diào)制器的偏置電壓盡量小，這樣不僅光衰耗較小，而且又能避免截止失真?？傊鐖D4 所示電吸收調(diào)制器容易引起很大的交調(diào)失真。在光纖無(wú)線(xiàn)電傳輸系統(tǒng)中，三階交調(diào)失真主 要是電吸收調(diào)制器引起。對(duì)這ー實(shí)例，預(yù)失真電路主要是用來(lái)壓縮電吸收調(diào)制器引起的三 階交調(diào)失真。如圖2所示，在本發(fā)明的實(shí)例中，電吸收調(diào)制器的傳輸函數(shù)定義為=[1]
t inPin和P。ut分別是電吸收調(diào)制器的輸入和輸出光功率，r是限制因數(shù)，a (Vef)是取 決于驅(qū)動(dòng)電壓Vkf的吸收系數(shù)，L是電吸收調(diào)制器的波導(dǎo)長(zhǎng)度。驅(qū)動(dòng)電壓定義為Vkf = Vb+vEF, 其中\(zhòng)是電吸收調(diào)制器的偏置電壓，vEF是電吸收調(diào)制器的射頻輸入信號(hào)電壓，也就是預(yù)失 真電路輸出的射頻信號(hào)。對(duì)于小信號(hào)近似vKF <<Vb，在給定偏置電壓條件下電吸收調(diào)制器 的歸ー化傳遞函數(shù)可展開(kāi)為如下泰勒級(jí)數(shù)pout = ^il = kvrf +k2vj +k3v^ +.....[2]其中kji = 1,2,3,...)是和電吸收調(diào)制器傳遞函數(shù)和偏置電壓有關(guān)的系數(shù)。如圖2所示，在小信號(hào)假設(shè)條件下，在預(yù)失真器14的設(shè)計(jì)中僅僅考慮三階非線(xiàn)性 失真。對(duì)應(yīng)的預(yù)失真器輸出信號(hào)vKF16表示為vEF = aivin+a3vin3[3]vin是預(yù)失真器14的輸入射頻信號(hào)電壓，a,(i = 1和3)是取決于預(yù)失真器14的 系數(shù)?？紤]到公式[2]中的線(xiàn)性和三階非線(xiàn)性分量，將公式[3]代入公式[2]，電吸收調(diào)制 器的信號(hào)輸出表示為Pou, = ^a1Vin + + k^vl[4]其余項(xiàng)被忽略。為了抑制電吸收調(diào)制器產(chǎn)生的三階非線(xiàn)性失真(IMD3)，設(shè)計(jì)的預(yù) 失真器14必須滿(mǎn)足— =----[5]
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條件[5]表示了電吸收調(diào)制器和預(yù)失真器14之間線(xiàn)性和三階非線(xiàn)性系數(shù)的關(guān)系。如圖5所示，本發(fā)明預(yù)失真電路14由下列相關(guān)器件組成，包括功分器沈、功率合成器32、一對(duì)對(duì)稱(chēng)輸入電容34和36、兩個(gè)λ /4輸入阻抗變換器38和40、一對(duì)反向?qū)ΨQ(chēng)二極管42和44 (如肖特基梁式引線(xiàn)二極管)、兩個(gè)λ /4輸出阻抗變換器46和48、兩個(gè)偏置電流源50和52，以及一對(duì)對(duì)稱(chēng)的輸出電容M和56。如圖5所示，每一個(gè)分路上有一個(gè)肖特基二極管，事實(shí)上每一個(gè)分路也能由多個(gè)肖特基二極管串聯(lián)或多個(gè)肖特基二極管并聯(lián)組成。功分器26將輸入射頻信號(hào)12分成兩路，分別輸入到兩條對(duì)稱(chēng)通路上，上信號(hào)通路觀和下信號(hào)通路30。功率合成器32將上信號(hào)通路觀和下信號(hào)通路30的信號(hào)合成為預(yù)失真信號(hào)輸出vkf21。一對(duì)對(duì)稱(chēng)輸入電容34和36用于隔斷輸入射頻信號(hào)12的直流分量，同時(shí)通過(guò)交流分量。兩個(gè)λ /4輸入阻抗變換器38和40用于實(shí)現(xiàn)輸入口 50歐姆阻抗匹配。一對(duì)二極管42和44被設(shè)置為反對(duì)稱(chēng)，分別放置在上信號(hào)通路觀和下信號(hào)通路30，當(dāng)輸入射頻信號(hào)時(shí)它們會(huì)分別產(chǎn)生所有偶次和奇次分量。兩個(gè)λ/4輸入阻抗變換器46和48用于實(shí)現(xiàn)輸出口 50歐姆阻抗匹配。兩個(gè)電流源50和52分別提供二極管42和44的偏置電流。 一對(duì)對(duì)稱(chēng)輸出電容討和56用于隔斷二極管42和44產(chǎn)生的直流分量。需要注意的是，上述預(yù)失真電路14的電路器件中，上信號(hào)通路觀的器件和傳輸參數(shù)值和下信號(hào)通路30的電路器件和傳輸應(yīng)該一致。也就是說(shuō)，任意一條通路對(duì)信號(hào)的影響是相同的，例如相同的延遲，衰減或者增益。如圖5所示，兩個(gè)二極管42和44被放置在兩條對(duì)稱(chēng)通路28和30上，它們構(gòu)成反向平行設(shè)置，并且對(duì)每一個(gè)分量產(chǎn)生相同幅度，相反極性的電流源50和52提供偏置電流。 兩個(gè)二極管42和44設(shè)置為推拉工作狀態(tài)，當(dāng)輸入射頻信號(hào)時(shí)，在上信號(hào)通路觀上的二極管42產(chǎn)生的各階分量和下信號(hào)通路30上的二極管44產(chǎn)生的各階分量具有相反的極性。由于這種逆平行設(shè)置，在合成器32之后，偶次非線(xiàn)性分量相互抵消，僅留下奇次分量，也即一階，三階，五階等。如圖5所示，二極管42和44的偏置點(diǎn)可獨(dú)立地進(jìn)行調(diào)節(jié)。具體說(shuō)來(lái)，二極管42 和44的偏置點(diǎn)通過(guò)調(diào)節(jié)給它們饋電的電流源(50)和(52)的電流大小來(lái)進(jìn)行調(diào)整，并且它們的調(diào)整是相互獨(dú)立的。因?yàn)槎O管產(chǎn)生的非線(xiàn)性失真特性取決于它的偏置點(diǎn)，每一個(gè)二極管能通過(guò)調(diào)整偏置來(lái)產(chǎn)生不同程度的非線(xiàn)性失真。當(dāng)二極管0 和G4)具有相同的特性時(shí)，它們通過(guò)偏置設(shè)置，使得上信號(hào)通路觀上的二極管42產(chǎn)生的非線(xiàn)性失真對(duì)稱(chēng)于下信號(hào)通路30上的二極管44產(chǎn)生的非線(xiàn)性失真。通過(guò)調(diào)節(jié)二極管42和44的偏置電流，可使得預(yù)失真器14產(chǎn)生不同類(lèi)型的非線(xiàn)性失真，從而對(duì)不同類(lèi)型的非線(xiàn)性器件18進(jìn)行線(xiàn)性化。 如果非線(xiàn)性失真分量是對(duì)稱(chēng)的，也就是說(shuō)上信號(hào)通路觀和下信號(hào)通路30產(chǎn)生的非線(xiàn)性失真具有相同的幅度和相反的相位，預(yù)失真器14將只產(chǎn)生奇次非線(xiàn)性失真分量，因?yàn)楫?dāng)信號(hào)通路觀和30產(chǎn)生的偶次非線(xiàn)性失真分量通過(guò)功率合成器32合并后相互抵消。圖2加上圖5所示，現(xiàn)在介紹預(yù)失真電路14的工作原理。輸入功分器沈的射頻信號(hào)vin12被分配給上信號(hào)通路觀和下信號(hào)通路30的二極管42和44。二極管42和44 將產(chǎn)生各階失真分量，失真分量的大小取決于電流源50和52的偏置電流所設(shè)置的偏置點(diǎn)。 由于輸入射頻信號(hào)vin12被分配給二極管42和44，兩條通路觀和30將同時(shí)產(chǎn)生預(yù)失真信號(hào)。兩路信號(hào)通過(guò)功率合成器32相互疊加產(chǎn)生預(yù)失真輸出信號(hào)vkf21。由于兩條通路觀和 30同時(shí)產(chǎn)生預(yù)失真信號(hào)，通過(guò)功率合成器32合并后，偶次失真分量互相抵消。然而，兩條通路觀和30產(chǎn)生的三階非線(xiàn)性分量互相疊加。預(yù)失真輸出信號(hào)vkf16隨后作為非線(xiàn)性器件 18的輸入。預(yù)失真器14的兩條對(duì)稱(chēng)通路使得可控的延遲和預(yù)失真輸出信號(hào)vkf16得以實(shí)現(xiàn)，并且不需要使用移相器等窄帶器件，同時(shí)使得器件成本降低。通過(guò)調(diào)整為二極管42和 44提供偏置電流的電流源50和52，產(chǎn)生可調(diào)的三階交調(diào)預(yù)失真(IMD3)。如圖5所示，二極管42和44的非線(xiàn)性失真特性，特別是三階非線(xiàn)性失真分量，可通過(guò)將預(yù)失真器14的輸出vkf16展開(kāi)成Volterra級(jí)數(shù)來(lái)加以說(shuō)明。這里只考慮兩個(gè)輸入
信號(hào)，也即
權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)非線(xiàn)性系統(tǒng)或器件的輸入信號(hào)進(jìn)行預(yù)失真的預(yù)失真電路，其特征在于該預(yù)失真電路包括一個(gè)用于將輸入信號(hào)分配到失真產(chǎn)生上分支路和失真產(chǎn)生下分支路的功分器；分別與功分器連接的一個(gè)上分支路和一個(gè)下分支路；分別與一個(gè)上分支路和一個(gè)下分支路的另一端連接的一個(gè)功率合成器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)失真電路，其特征在于上分支電路和下分支電路上各設(shè)有一組二極管，每組二極管由一個(gè)二極管或多個(gè)二極管串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成；當(dāng)各設(shè)有一組二極管時(shí)，兩組二極管反向安置，并被一個(gè)正電壓和一個(gè)負(fù)電壓推挽偏置；通過(guò)調(diào)整兩路二極管的偏置電壓或電流來(lái)調(diào)整三階非線(xiàn)性失真分量的大小，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)失真電路的調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)失真電路，其特征在于一個(gè)用于將前述上分支電路和下分支電路產(chǎn)生的失真信號(hào)合成為預(yù)失真輸出信號(hào)的功率合成器，由于推挽偏置，所有的偶次非線(xiàn)性分量被抵消，預(yù)失真器的輸出信號(hào)由輸入信號(hào)和一系列三階互調(diào)失真分量組成，將這些信號(hào)輸入到非線(xiàn)性器件，抑制一系列三階互調(diào)失真。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能夠?qū)θ魏文M傳輸和器件進(jìn)行線(xiàn)性化的預(yù)失真電路，屬于電子技術(shù)領(lǐng)域。該預(yù)失真電路含有兩個(gè)平行分路，首先一個(gè)功分器把信號(hào)分成兩個(gè)支路，每個(gè)支路被一個(gè)或多個(gè)肖特基二極管驅(qū)動(dòng)，然后兩路信號(hào)由功率合成器合并。兩路的二極管被安置為反向狀態(tài)，都會(huì)產(chǎn)生一階、二階、三階和其它高階分量。通過(guò)功率合成器之后，所有的偶階分量都被抵消，只剩下寄階分量，也即一階、三階、五階，其中三階交調(diào)失真對(duì)傳輸信號(hào)的影響最大。該預(yù)失真電路的特點(diǎn)在于能夠壓縮三階非線(xiàn)性失真，能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)失真可調(diào)性；根據(jù)非線(xiàn)性傳輸系統(tǒng)產(chǎn)生的三階非線(xiàn)性大小，通過(guò)調(diào)整兩路二極管的偏置電壓或電流，改變預(yù)失真電路輸出的三階非線(xiàn)性分量，達(dá)到壓縮最大化。
文檔編號(hào)H04L25/49GK102368757SQ20111030962
公開(kāi)日2012年3月7日 申請(qǐng)日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月13日
發(fā)明者余江, 張秀普, 徐杰, 申?yáng)|婭, 鄧世昆 申請(qǐng)人:云南大學(xué)