專利名稱：按電橋布局的、每個(gè)電橋臂具有一個(gè)均衡器級(jí)的預(yù)矯正線性化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用電橋布局的用于功率放大器的預(yù)矯正線性化器。
背景技術(shù)：
航天設(shè)備的信息技術(shù)工作負(fù)載應(yīng)在裝置質(zhì)量盡可能小的情況下能夠傳輸大的信息量。因?yàn)樾滦偷母咝д{(diào)制方法和多載波方法越來越多地要求大的帶寬，寬帶的線性化器是對(duì)于載波頻率和各種不同的調(diào)制方法透明的發(fā)送單元的重要模塊。功率放大器具有非線性的特性，這種特性在一個(gè)批次中表現(xiàn)得不同并在很大程度上取決于頻率。根據(jù)目前的現(xiàn)有技術(shù)的線性化電橋只允許針對(duì)一部分工作頻率對(duì)其非線性補(bǔ)償進(jìn)行適配調(diào)整，相反對(duì)于可用頻帶內(nèi)的其余的頻率，這種線性化并不對(duì)應(yīng)于要求的變化曲線。所述線性化電橋基于線性的(即與功率無關(guān)的)信號(hào)和非線性的(即失真的)信號(hào)的矢量疊加。兩個(gè)橋臂的信號(hào)的矢量分配和疊加例如在電路的輸入端或輸出端處的90° 混合接頭中進(jìn)行。在非線性橋臂中，信號(hào)首先通過失真發(fā)生器。隨著信號(hào)功率的增加，失真發(fā)生器輸出端上的信號(hào)在幅值和相位上偏離小信號(hào)特性。這里在多數(shù)情況下幅值和相位都受到壓縮。利用可調(diào)的移相器，例如在線性的橋臂中或在兩個(gè)橋臂中，可以在小信號(hào)輸出控制時(shí)調(diào)整成在線性的和非線性的橋臂之間的要求的相對(duì)相位移。在非線性的橋臂中或在兩個(gè)橋臂中，可調(diào)的衰減器允許對(duì)非線性和線性的橋臂之間的相對(duì)衰減進(jìn)行調(diào)整。在幾十GHz范圍內(nèi)的頻率下，功率放大器的非線性特性明顯地取決于頻率。線性化電橋內(nèi)的寄生效應(yīng)使得對(duì)線性化電路的頻率特性的控制變得困難。原則上只能在有限的頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)到希望特性的調(diào)整。在DE 19528844C1中公開了一種“用于在不同的功率水平下對(duì)行波管和半導(dǎo)體放大器的放大特性和功率特性進(jìn)行線性化的方法和裝置”。這里將信號(hào)分配到兩個(gè)不同的橋臂上并重新合并成一個(gè)輸出信號(hào)，其中，將信號(hào)分配到兩個(gè)非線性的具有壓縮放大特性的子網(wǎng)絡(luò)上，并通過在兩個(gè)門電路上與信號(hào)水平相對(duì)應(yīng)不同的反射率產(chǎn)生分信號(hào)的增益壓縮或增益放大。這里非線性的增益放大的信號(hào)和增益壓縮的信號(hào)利用疊加的網(wǎng)絡(luò)合并成輸出信號(hào)。同樣還已知一種用于補(bǔ)償數(shù)字傳輸系統(tǒng)中的失真的“具有分布式修正的無線電廣播傳輸系統(tǒng)”(DE 600 06 102 T2)。這里，提供一種帶有一個(gè)信號(hào)通道的傳輸系統(tǒng)，其中多個(gè)位于信號(hào)通道中的部件的第一部件使信息信號(hào)發(fā)生非線性的畸變(失真)位移，而包括第三部件和第四部件的另外多個(gè)部件用于調(diào)制信息信號(hào)，以便按與多個(gè)第一部件相反的順序?qū)?失真進(jìn)行補(bǔ)償。這里第一部件具有功率放大器，第二部件具有預(yù)失真濾波器，第三部件具有非線性調(diào)節(jié)器，以及第三部件具有線性校正器，第五部件包括濾波器，而第六部
3件包括第二線性校正器。

發(fā)明內(nèi)容
相反，本發(fā)明按照獨(dú)立權(quán)利要求的特征具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，S卩，在線性和非線性的橋臂中都設(shè)置均衡器級(jí)(equalizerstufe)。所述均衡器級(jí)用于校準(zhǔn)電橋的復(fù)式放大的頻率特性/頻率響應(yīng)(Frequenzgang)。向線性和非線性的橋臂中的均衡器級(jí)加入了一種精確限定的幅值及相位特性，所述特性補(bǔ)償例如通過雜散電容和連接電感(BondinduktivMt)產(chǎn)生的寄生效應(yīng)并在線性化電路的輸出上的幅值和相位方面寬帶地實(shí)現(xiàn)希望的放大。均衡器還向線性和非線性橋臂中添加可調(diào)的傳輸功能，從而線性化器能補(bǔ)償功率放大器的單獨(dú)的、在一個(gè)制造批次內(nèi)變化的非線性的頻率特性。這樣，例如可以在幅值放大恒定時(shí)對(duì)在頻率上(隨頻率)增加的相位放大進(jìn)行調(diào)整。但同樣例如也可以在相位壓縮逐漸增加的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)在頻率上增加的幅值放大。所述均衡器級(jí)由此允許精確地將電橋校準(zhǔn)至功率放大器的特性。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，均衡器級(jí)可以實(shí)現(xiàn)為無源電路，也可以可調(diào)地用有源器件，例如二極管和晶體管來實(shí)現(xiàn)。均衡器組件在根據(jù)本發(fā)明的所述實(shí)施方式中對(duì)于實(shí)現(xiàn)大的可用帶寬是非常重要的，所述可用帶寬由于成本原因以及在航天領(lǐng)域由于重量和冗余度上的原因是期望的。


本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和有利的設(shè)計(jì)方案能夠根據(jù)下面的說明、附圖和各權(quán)利要求得出。其中圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的線性化電橋的線路框圖。圖2示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的信號(hào)矢量的疊加。圖3示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的傳遞函數(shù)按數(shù)值和相位的等高(值)線。圖4示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的線性化器的作為輸入功率的函數(shù)的傳遞函數(shù)的值。圖5示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的線性化器的作為輸入功率的函數(shù)的傳遞函數(shù)的相位。圖6示出根據(jù)本發(fā)明的線性化電橋的線路框圖。圖7示出在最大輸入功率下線性化電橋的幅值和相位放大的頻率特性。圖8示出根據(jù)本發(fā)明按對(duì)稱設(shè)計(jì)的線性化電橋的線路框圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的線性化電橋的線路框圖，該線性化電橋具有在輸入端的90°混合接頭1、移相器2以及在電路輸出端的90°混合接頭9。這里進(jìn)行線性的(即功率相關(guān)的)信號(hào)的矢量疊加。此外，在非線性的(即失真導(dǎo)致的)信號(hào)中間連接失真發(fā)生器3以及衰減器6。這里，在非線性的橋臂中，信號(hào)首先通過失真發(fā)生器3。隨著信號(hào)功率的增加，這里，信號(hào)在失真發(fā)生器輸出端上在幅值和相位上偏離于小信號(hào)特性。此時(shí)幅值受到至少一次壓縮，如圖1所示的那樣。利用線性橋臂中的可調(diào)移相器2可以在小信號(hào)輸出控制中達(dá)到兩個(gè)橋臂之間必需的運(yùn)行時(shí)間差。在非線性橋臂中，可調(diào)衰減器6允許通過控制電流來調(diào)整非線性和線性橋臂之間的相對(duì)衰減。圖2中示出了來自線性和非線性橋臂的信號(hào)矢量的疊加。a_out表示輸出信號(hào)。該附圖將矢量長度標(biāo)準(zhǔn)化為線性橋臂中的信號(hào)。在該實(shí)施例中，與線性橋臂中的信號(hào)相比，非線性橋臂中的信號(hào)在數(shù)值上隨著輸入功率的增加而減小，相位沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，就是說， 非線性元件導(dǎo)致幅值和相位的壓縮。由此與小信號(hào)運(yùn)行相比，線性化電路輸出信號(hào)的值和相位增加。在圖3中按數(shù)值和相位示出了線性化電路輸出信號(hào)的直射波衰減 (DurchgangsdSmpfUng)和相位移的等值線/等高線。在最小輸入功率和最大輸入功率時(shí)的終點(diǎn)用交叉符號(hào)標(biāo)出。這里符號(hào)+表示以最小輸入功率運(yùn)行，而符號(hào)X表示以最大輸入功率運(yùn)行。圖3示出，隨著功率的變化，等高線區(qū)域被穿過，從而得到在圖4和5中按數(shù)值和相位示出的放大曲線。這里在圖4中線性化電路的傳遞函數(shù)的數(shù)值作為輸入功率的函數(shù)示
出ο圖5作為輸入功率的函數(shù)示出了線性化電路的傳遞函數(shù)。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的線性化電橋的線路框圖，它在線性和非線性橋臂中具有附加的均衡器級(jí)。均衡器級(jí)對(duì)于線性化電橋的校準(zhǔn)具有決定性的重要意義。在線性橋臂和非線性橋臂中，各均衡器4、5分別加入一個(gè)關(guān)于幅值和相位的頻率特性。由此可以在兩個(gè)橋臂中實(shí)現(xiàn)復(fù)變傳遞函數(shù)，所述復(fù)變傳遞函數(shù)導(dǎo)致在幅值和相位方面在線性化電路的輸出端上得到希望的放大，并例如有目的地補(bǔ)償由于雜散電容和連接電感 (Bondinduktivitat)產(chǎn)生的寄生效應(yīng)。圖7示出了在GHz范圍內(nèi)的最大輸入功率下線性化電橋的幅值和相位放大的頻率特性。功率放大器具有與頻率相關(guān)的壓縮特性。常見的KU頻帶TWT的所需放大特性舉例地用直線連同在10. 7至12. 7的頻帶范圍的容納范圍標(biāo)出。均衡器4、5在線性和非線性的橋臂的傳遞特性中加入一種可調(diào)的頻率特性，從而線性化電路例如如圖7中所示具有恒定的幅值放大以及在頻率上增加的相位放大。均衡器 4、5由此將電橋精確地調(diào)整為功率放大器的特性。均衡器4、5既可以作為無源電路實(shí)現(xiàn)，也可以實(shí)現(xiàn)為能利用有源元件、例如二極管和晶體管調(diào)整的。圖8示出本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施形式，該實(shí)施形式在線性和非線性的橋臂中基本上構(gòu)造成對(duì)稱的。移相器2c位于線性分支中，該移相器補(bǔ)償由于失真發(fā)生器帶來的運(yùn)行時(shí)間。在線性和非線性的橋臂中各有一個(gè)衰減器6a和6b和各有一個(gè)移相器加和2b構(gòu)成差分移相器或差分衰減器。通過所述對(duì)稱結(jié)構(gòu)，信號(hào)經(jīng)歷類似的運(yùn)行時(shí)間延遲。所有在說明書、后附的各權(quán)利要求和附圖中示出的特征既可以單獨(dú)構(gòu)成本發(fā)明的重要內(nèi)容，也可以相互任意組合地成為本發(fā)明的重要內(nèi)容。附圖標(biāo)記1 90°混合接頭2 移相器2a 移相器a，對(duì)稱實(shí)施例
2b移相器b，對(duì)稱實(shí)施例2c移相器c，對(duì)稱實(shí)施例3失真發(fā)生器4第一均衡器5第二均衡器6衰減器6a衰減器a，對(duì)稱實(shí)施例6b衰減器b，對(duì)稱實(shí)施例7線性橋臂8非線性橋臂990°混合接頭
權(quán)利要求
1.一種按電橋式布局的、用于對(duì)功率放大器進(jìn)行線性化的線性化器，其特征在于，該線性化器具有至少一個(gè)附加的均衡器級(jí)0、5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述線性化器在線性橋臂和非線性橋臂中分別具有一個(gè)衰減器(6、6a、6b)和/或所述線性化器在線性橋臂和非線性橋臂中分別具有一個(gè)移相器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述線性化器在線性橋臂和/或非線性橋臂中具有一個(gè)附加的均衡器級(jí)G、5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述均衡器級(jí)(4、5)校準(zhǔn)線性化器電橋。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，通過所述均衡器級(jí)(4、5)在線性區(qū)域以及非線性區(qū)域中分別導(dǎo)入一種頻率特性。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的裝置，其特征在于，通過所述均衡器級(jí)(4、幻能夠在線性橋臂以及非線性橋臂中分別導(dǎo)入一種頻率相關(guān)的復(fù)變傳遞函數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，該裝置能夠補(bǔ)償由于寄生效應(yīng)導(dǎo)致的頻率特性。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，通過如失真發(fā)生器、移相器和衰減器的所有電橋部件的與頻率相關(guān)的特性來形成寄生效應(yīng)；和/或通過雜散電容導(dǎo)致寄生效應(yīng)；和/ 或通過連接電感導(dǎo)致寄生效應(yīng)。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述均衡器級(jí)(4、 5)導(dǎo)致在頻率上具有恒定的、下降或升高的幅值放大和/或下降或升高的相位放大。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述均衡器(4、幻允許幅值放大和相位放大的頻率特性類型的任意組合。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述均衡器級(jí)(4、 5)設(shè)計(jì)成無源電路，或者所述均衡器級(jí)(4、幻可調(diào)整地設(shè)計(jì)成有源元件，特別是二極管或晶體管。
12.一種用于通過權(quán)利要求1的裝置來校準(zhǔn)線性化器電橋的方法，其特征在于，通過附加的均衡器級(jí)(4、5)在線性橋臂(7)和非線性橋臂(8)中分別加入幅值和相位方面的頻率特性。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，利用該方法實(shí)現(xiàn)將線性化器電橋校準(zhǔn)到功率放大器的特性。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法通過無源電路執(zhí)行。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法可調(diào)整地通過如二極管和/或晶體管的有源元件執(zhí)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用電橋布局的用于功率放大器的預(yù)矯正線性化器，具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，在線性橋臂和非線性橋臂(分別是7和8)設(shè)置均衡器級(jí)(分別是4和5)。所述均衡器級(jí)用于補(bǔ)償電橋的復(fù)式放大的頻率特性。均衡器在線性橋臂和非線性橋臂中加入可調(diào)的傳遞函數(shù)，從而線性化器能補(bǔ)償功率放大器的單獨(dú)的非線性頻率特性，在一個(gè)生產(chǎn)批次內(nèi)所述頻率響應(yīng)是不同的。
文檔編號(hào)H03F1/32GK102160281SQ200980134830
公開日2011年8月17日 申請日期2009年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月10日
發(fā)明者A·M·希拉, D·洛伊希特, H·施賴伯, M·尤齊, W·格羅斯 申請人:提賽特空間通信有限公司