[发明专利]利用非线性放大器的高效率RF发射机系统

说明书

技术领域

本申请要求2005年5月27日提出的美国临时申请No.60/685,145的优先权，其公开内容在此结合作为参考。

本发明涉及发射机。更具体地说，本发明涉及利用非线性放大器以产生输入信号的线性放大的发射设备和方法，特别是具有高的峰-平均功率、具有改进的效率的发射设备和方法。

背景技术

现代无线通信系统需要具有改进的效率同时避免失真的发射机。基站最大的运行成本是由发射机的放大器消耗的电能的费用。在已知的系统之上任何效率上的显著改进都将存在同样的能量和成本节约的显著优点。

使用单个功率放大器，例如A类，将发射机的效率限制到该放大器的固有效率，而且没有办法提高效率。已经提出了各种各样的方案和通信系统结构来改进效率。

一种已知的放大器结构是利用无源短线(stub)来控制失真的Chiriex系统。Icefyre Semiconductor己经在最近报告了一种利用两个放大器加一个组合器的Chiriex型放大器系统。同样已知的是数字调制系统，但是其要求大约5dB PA(功率放大器)的补偿，这就引入了失真。然而，其在峰值功率以高效率运行确是最优的。

如同另一种已知的发射机的实例，1974年提出的D.C.Cox利用两个“LINC”(具有非线性组件的线性放大器)结构的放大器以克服功率上的这个极限，同时保持线性。

LINC结构使用单个分离器将输入信号S(t)的幅度(或相位)调制转换为两个恒定(等幅)包络信号S₁(t)和S₂(t)的相位调制。每个都工作在峰值功率具有高效率的非线性放大器接收并放大沿两个并行分支传送的每个恒定包络信号S₁(t)，S₂(t)。当在无源、混合组合器相加时，信号包络S₁(t)、S₂(t)再现原始信号的线性放大。在这种方式下，RF微波功率放大器可与两个恒定包络信号运行在饱和状态，产生最大放大器效率并且产生原理上完美的线性。

已知的LINC恒定包络信号S₁(t)和S₂(t)可以以信号分量向量或矢量图给出，如图12所示的那样，其中I轴表示同相分量而Q轴表示正交相位分量。S₁和S₂已知为两个旋转的向量S₁(t)和S₂(t)，每个具有相对于信号S(t)的幅度r_max/2以及相位角θ(t)，复杂形式表示为：S(t)＝r(t)^j(t)，0≤r(t)≤r_max。

标准的混合组合器，即，在其的两个分支之间在所有端口具有高隔离的混合组合器，给出了极好的线性，但是其使LINC发射机系统的效率降低。当输出信号的峰-平均功率增大时常规LINC发射机的效率的确降低了。然而，当今的无线通信系统中的大多数调制技术，例如CDMA、WCDMA、MQAM(M 64)、以及OFDM信号，表现出高的峰-平均功率。以这种信号应用到已知的LINC系统，组合的结构降低了效率。然而，LINC结构仍然比仅使用具有单个RF A类放大器的一个分支的效率更高。对于无线通信系统，因此存在改进LINC系统的效率的需求，特别是对于使用具有高的峰-平均功率分布图的输入信号的LINC系统。

发明内容

因此，本发明的一个主要目的是提供一种以在已知LINC系统上的显著改进的效率运行的发射机系统，特别是当输入信号具有高的峰-平均功率时。

本发明的另一个目的是提供这种改进的发射机效率的同时保持基本上线性的输出信号。

本发明的还一个目的是利用具有有助于维护人员的组件成本和可用性的标准组件提供这种改进的效率和良好的线性。

本发明的还一个目的是提供具有上述优点的能够在广泛的频率范围，包括RF和微波，之上运行的发射机系统。

本发明的还一个目的是提供具有上述优点的能够采取多样化配置的发射机系统，其中每一种配置都可以针对特定的应用优化。