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CN101888254B - 射频前端电路 - Google Patents

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Abstract

一种射频前端电路，与天线模块相连，包括多条主发射电路、辅助发射电路、信号耦合电路及开关模块。主发射电路用于将原始信号放大为第一放大信号，其中第一放大信号中包括非线性失真。辅助发射电路用于辅助至少一条主发射电路以补偿第一放大信号中的非线性失真。信号耦合电路用于采集主发射电路的第一放大信号，以得到耦合信号，其中辅助发射电路根据耦合信号与原始信号提取主发射电路的非线性失真，并根据非线性失真产生失真补偿信号，信号耦合电路还将失真补偿信号反馈给主发射电路，以减少了第一放大信号中的非线性失真。所述射频前端电路减少了射频前端电路成本和空间浪费，提高了射频前端电路的利用率。

Description

射频前端电路
技术领域
本发明涉及一种多输入多输出无线电收发机，尤其涉及一种射频前端电路。
背景技术
在现有的射频通信中，信号须经过放大后才能发送出去。通常每一条射频发射电路因为自身的非线性元件，因此在对信号进行放大时容易产生非线性失真，而这个非线性失真会导致信号的功率损失。在现有技术中，为了达到信号的发射功率及保证信号的品质，常用的方法是给每一条射频发射电路附加一条失真检测与补偿电路，每一条射频发射电路与失真检测与补偿电路包括多个延时线圈、多个可调衰减器、多个可调移相器及多个放大器。这样导致了射频前端电路成本的增加与空间的浪费。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种射频前端电路，能大大降低射频前端电路的成本，减少空间的浪费。
本发明实施方式中的射频前端电路设置于多输入多输出无线电收发机中，包括多条主发射电路、辅助发射电路、信号耦合电路及开关模块。主发射电路用于将所需发射的原始信号放大为第一放大信号，其中第一放大信号中包括非线性失真。辅助发射电路用于辅助至少一条主发射电路以补偿第一放大信号中的非线性失真。信号耦合电路与多条主发射电路耦合连接，用于采集主发射电路的第一放大信号，以得到耦合信号，其中辅助发射电路根据耦合信号与原始信号提取主发射电路的非线性失真，并根据非线性失真产生失真补偿信号，信号耦合电路将失真补偿信号反馈给主发射电路，以减少第一放大信号中的非线性失真。开关模块用于选择连接辅助发射电路与信号耦合电路或天线模块，其中若开关模块接通信号耦合电路与辅助发射电路，则辅助发射电路辅助主发射电路以补偿第一放大信号中的非线性失真。
本发明实施方式中的射频前端电路通过利用自身的发射电路放大原始信号，并辅助发射电路实现对主发射电路上的信号中存在的非线性失真的进行补偿，且辅助发射电路也可以用来放大信号。因此，本发明在保持信号的发射功率不变的情况下，提高了发射电路的利用率，减少了射频前端电路成本和空间的浪费。
附图说明
图1为本发明一实施方式中的射频前端电路的架构图。
图2为本发明一实施方式中的射频前端电路的具体电路图。
图3为本发明另一实施方式中的射频前端电路的具体电路图。
具体实施方式
请参阅图1，所示为本发明一实施方式中的射频前端电路10的架构图。在本实施方式中，射频前端电路10是用于多输入多输出的无线电收发机中，与天线模块170连接，用于放大需发射的原始信号以得到第一放大信号，并通过天线模块170将第一放大信号发送出去，其中所述第一放大信号中包括非线性失真。在本实施方式中，天线模块170可以是阵列天线或组合天线，也可以是多个的不同类型的天线或者单个天线。
在本实施方式中，射频前端电路10包括处理模块110、多路选择模块120、多条主发射电路130、辅助发射电路140、信号耦合电路150及开关模块160。在本实施方式中，射频前端电路10不仅可以放大所需发射信号，而且可以利用辅助发射电路140来减少主发射电路130中存在的非线性失真，保持第一放大信号的发射功率基本不变。
多路选择模块120用于从多条发射电路中选择放大原始信号的主发射电路130，并选择辅助发射电路140补偿主发射电路130中存在的非线性失真。当然，本发明不限于仅包含一条辅助发射电路140，在其他实施方式中，射频前端电路10也可以包含多条辅助发射电路140，这时，多路选择模块120还可以用于从多条辅助发射电路140中选择其中之一来补偿某一主发射电路130中存在的非线性失真。在本实施方式中，若所需发送的原始信号的精度要求不高时，则可以在多条主发射电路130与多条辅助发射电路140之中选择其中之一作为发射电路来放大信号。在本实施方式中，信号精度的要求由各地区电信法规（如FCC）与通信协议（如802.16）规定。其中，处理模块110用于控制多路选择模块120。
主发射电路130用于将所需发射的原始信号放大为第一放大信号，其中第一放大信号中包括非线性失真。
辅助发射电路140用于放大原始信号或者补偿第一放大信号中的非线性失真。
信号耦合电路150与主发射电路130耦合连接，用于采集主发射电路130放大后的第一放大信号，以得到耦合信号，并将该耦合信号传送给辅助发射电路140，其中，辅助发射电路140还用根据耦合信号与原始信号提取主发射电路130的非线性失真，并根据该非线性失真产生失真补偿信号，信号耦合电路150还用于将该失真补偿信号反馈给主发射电路130，以减少第一放大信号中的非线性失真，保证第一放大信号的质量，同时保持第一发射信号的发射功率基本不变。
开关模块160用于选择连接辅助发射电路140与信号耦合电路150或天线模块170，其中，若开关模块160接通辅助发射电路140与天线模块170，则辅助发射电路140放大原始信号，若开关模块160接通信号耦合电路150与辅助发射电路140，则辅助发射电路140补偿第一放大信号中的非线性失真，此时处理模块110还用于给辅助发射电路140输入与主发射电路130相同的原始信号和控制开关模块160。在本实施方式中，处理模块110可为处理器，如MAC（Media AccessControl）、BB（Base Band processor）、RF（Radio Frequency converter）、Logic Control。
请参阅图2，所示为本发明一实施方式中的射频前端电路20的具体电路图。
在本实施方式中，处理模块210、多路选择模块220、主发射电路230、辅助发射电路240、信号耦合电路250、开关模块260及天线模块270的功能与图1中的相应模块的功能相同。
在本实施方式中，主发射电路230包括顺序相连的第一前置线性放大器2301、第一可调衰减器2302、第一可调移相器2303与第一主射频功率放大器2304，用于将所需发射的原始信号放大为第一放大信号，其中第一放大信号中包括非线性失真。在本实施方式中，第一线性放大器2301对原始信号进行线性放大，第二主功率放大器2304用于放大原始信号的功率，由于第二主功率放大器2304没有选频作用，因此主发射电路230在对原始信号进行放大的过程中会产生非线性失真，导致第一放大信号中存在非线性失真。在本实施方式中，第一可调衰减器2302与第一可调移相器2303分别用于调整所需发送的原始信号的幅度与相位。在其它实施方式中，处理模块210还可用于调整信号的幅度与相位，则主发射电路230可以仅包括顺序相连的第一线性放大器2301与第一主射频功率放大器2304。
辅助发射电路240包括顺序相连的第二前置线性放大器2401、合成器2402、第二可调衰减器2403、第二可调移相器2404及第二主射频功率放大器2405，用于放大所述原始信号或者补偿主发射电路230上的产生的非线性失真。在本实施方式中，第二前置线性放大器2401、第二可调衰减器2403、第二可调移相器2404及第二主射频功率放大器2405与第一线性放大器2301、第一可调衰减器2302、第一可调移相器2303与第一主射频功率放大器2304的功能相同。在本实施方式中，合成器2402一端与第二前置线性放大器2401输出端连接，另一端与开关模块260连接，第三端与第二可调衰减器2403连接，用于将第二前置线性放大器2401输出端的信号与开关模块260的输出端的信号相减，并输出相减后得到的信号至第二可调衰减器2403。
信号耦合电路250包括多条第一耦合电路2501与多条第二耦合电路2502，与多条主发射电路对应耦合，其中，第一耦合电路2501用于耦合对应的主发射电路230中的信号，第二耦合电路2502用于将辅助发射电路240上的信号耦合至对应的主发射电路230。在本实施方式中，第一耦合电路2501与第二耦合电路2502均包括串接的耦合器与50Ω的电阻，且所述耦合器为传输线耦合器。在本实施方式中，第一耦合电路2501与第二耦合电路2502的数目同主发射电路230的数目一样。
开关模块260用于选择连接信号耦合电路250与辅助发射电路240或天线模块270。在本实施方式中，开关模块260包括第一开关2601及第二开关2602，其中，第一开关2601连接于多条第一耦合电路2501与辅助发射电路240之间，用于切换多条第一耦合电路2501与辅助发射电路240的连接，第二开关2602用于选择连接辅助发射电路240与多条第二耦合电路2502或天线模块270。
在本实施方式中，第一开关2601用于控制辅助发射电路240中合成器2402与多条第一耦合电路2501之间的连接与断开，第二开关2602的一端与第二主功率放大器2405连接，另一端与天线模块260相连，其他端与多条第二耦合电路2502连接。在本实施方式中，第一开关2601与第二开关2602的接通与断开由处理模块210控制。
在本实施方式中，当多路选择模块220选择辅助发射电路240放大原始信号时，处理模块210控制第一开关2601断开合成器2402与多条第一耦合器2501的连接，第二开关2602断开与第二耦合电路2502的连接并接通第二主功率放大器2405与天线模块270的连接，此时，合成器2402仅作为导体起连接第二前置线性放大器2401与第二可调衰减器2403的作用，原始信号经辅助发射电路240放大后由天线模块270发送。
在本实施方式中，若多路选择模块220选择辅助发射电路240补偿第一放大信号中的非线性失真，则第一开关2601接通合成器2402与第一耦合电路2501的连接，处理模块控制第二开关2602接通第二耦合器2502与第二主射频功率放大器2405的连接。在本实施方式中，第二线性放大器2401、合成器2402与第一线性放大器2301、第一可调衰减器2302、第一可调移相器2303、第一主射频功率放大器2304、第一耦合电路2305组成失真检测环，用于检测非线性失真；第二可调衰减器2403、第二可调移相器2404、第二主射频功率放大器2405与第二耦合电路2502组成失真补偿环，用于根据失真检测环所检测到的非线性失真产生失真补偿信号，并通过失真补偿环将该失真补偿信号反馈给主发射电路230，以减少第一放大信号中的非线性失真。在本实施方式中，处理模块210还用于给辅助发射电路240输入与主发射电路230相同的原始信号。
在本实施方式中，第一耦合电路2501将对应的主发射电路230上的第一放大信号耦合为耦合信号并将该耦合信号传送到合成器2402，然后，合成器2402将耦合信号与经第二线性放大器2401放大后的原始信号相减以得到非线性失真；通过第二可调衰减器2403、第二可调移相器2404、第二主射频功率放大器2405对非线性失真先进行调幅与调相，然后再放大为失真补偿信号，并通过第二耦合电路2502将失真补偿信号反馈给主发射电路230。在本实施方式中，第一放大信号在主发射电路230的输出端的传输线上的运算时间应与失真检测与补偿电路上得到失真补偿信号的处理时间相等，以实现第一放大信号与失真补偿信号的同步。
本发明实现减少第一放大信号中的非线性失真，且不需要额外的失真检测与补偿电路便可以保持信号的发射功率，保证第一放大信号的质量的同时实现了成本的降低，减少了空间的浪费。
请参阅图3，所示为本发明另一实施方式中的射频前端电路30的具体电路图。该射频前端电路30与图2所示的射频前端电路20大致相同，区别在于：该射频前端电路30中的信号耦合电路350还包括多个第三可调衰减器3503，且所述第三可调衰减器3503连接于第一耦合电路3501和第一开关3601之间，用于对第一耦合器3501输出的耦合信号进行调整，包括调整耦合信号的幅度，从而使失真补偿信号的质量更好，能更理想的减少第一放大信号中的非线性失真。在本实施方式中，第三可调衰减器3503的数目与第一耦合电路3501的数目相同。
因此，本发明中的射频前端电路通过采用处理模块110、多路选择模块120、至少一条主发射电路130、辅助发射电路140、信号耦合电路150、开关模块160及天线模块170来实现对原始信号的放大、补偿与发射，在保持第一放大信号的发射功率情况下，不需要额外的失真检测与补偿电路，同时辅助发射电路也可以发射信号，提高了射频前端电路的利用率，实现了降低射频前端电路的成本，减少了空间的浪费。

Claims (12)

1.一种射频前端电路，与天线模块相连，其特征在于，所述射频前端电路包括：
多条主发射电路，用于将所需发射的原始信号放大为第一放大信号，其中所述第一放大信号中包括非线性失真；
辅助发射电路，用于辅助所述主发射电路以补偿所述第一放大信号中的所述非线性失真；
信号耦合电路，与所述多条主发射电路耦合连接，用于采集所述主发射电路的第一放大信号，以得到耦合信号，其中所述辅助发射电路根据所述耦合信号与原始信号提取所述主发射电路的非线性失真，并根据所述非线性失真产生失真补偿信号，所述信号耦合电路将所述失真补偿信号反馈给所述主发射电路，以减少所述第一放大信号中的非线性失真；以及
开关模块，用于选择连接所述辅助发射电路与所述信号耦合电路或所述天线模块，其中若所述开关模块接通所述信号耦合电路与所述辅助发射电路，则所述辅助发射电路辅助所述主发射电路以补偿所述第一放大信号中的非线性失真。
2.如权利要求1所述的射频前端电路，其特征在于，所述信号耦合电路还包括多条第一耦合电路及多条第二耦合电路，与所述多条主发射电路对应耦合，其中所述第一耦合电路用于采集对应主发射电路中的第一放大信号，以得到耦合信号，所述第二耦合电路用于将所述失真补偿信号反馈给对应的主发射电路。
3.如权利要求2所述的射频前端电路，其特征在于，所述开关模块包括：
第一开关，连接于所述第一耦合电路与所述辅助发射电路之间，用于切换所述多条第一耦合电路与所述辅助发射电路的连接；及
第二开关，用于选择连接所述辅助发射电路与所述多条第二耦合电路或所述天线模块。
4.如权利要求3所述的射频前端电路，其特征在于，所述信号耦合电路还包括第三可调衰减器，所述第三可调衰减器连接于所述第一耦合电路和所述第一开关之间，用于调节所述耦合信号的幅度。
5.如权利要求3所述的射频前端电路，其特征在于，所述主发射电路包括顺序相连的第一前置线性放大器与第一主射频功率放大器，用于放大所述原始信号。
6.如权利要求5所述的射频前端电路，其特征在于，所述主发射电路还包括第一可调衰减器及第一可调移相器，顺序相连于所述第一前置线性放大器与所述第一主射频功率放大器之间，用于调整所述原始信号的幅度与相位。
7.如权利要求3所述的射频前端电路，其特征在于，所述辅助发射电路包括顺序相连的第二前置线性放大器、合成器、第二可调衰减器、第二可调移相器及第二主射频功率放大器，用于放大所述原始信号或补偿所述第一放大信号中的非线性失真。
8.如权利要求7所述的射频前端电路，其特征在于，所述第一开关连接于所述合成器与所述第一耦合电路之间。
9.如权利要求8所述的射频前端电路，其特征在于，所述第二开关连接于所述第二主射频功率放大器、所述第二耦合电路及所述天线模块之间。
10.如权利要求3所述的射频前端电路，其特征在于，当所述开关模块接通所述辅助发射电路与所述天线模块时，所述辅助发射电路放大所述原始信号。
11.如权利要求3所述的射频前端电路，其特征在于，还包括多路选择模块，用于从多条所述主发射电路选择一条所述主发射电路来放大所述原始信号。
12.如权利要求11所述的射频前端电路，其特征在于，还包括处理模块，用于控制所述多路选择模块及所述开关模块。
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