RF預(yù)失真修正信號

現(xiàn)在的預(yù)失真算法已足夠完備，甚至可以消除熱效應(yīng)帶來的失真。高低溫對功率晶體管造成的失真是不同的?？梢蚤_發(fā)出一種算法，預(yù)測輸出晶體管的功耗。從這個預(yù)測中，可以推斷出晶體管的溫度，然后對輸入作適當(dāng)調(diào)節(jié)，從而使輸出保持為線性。這個算法必須考慮到所用散熱器以及周圍環(huán)境的熱時間常數(shù)。

數(shù)字預(yù)失真還是模擬預(yù)失真?

過去幾年來，手機(jī)基站制造商已接受了用數(shù)字預(yù)失真做放大器線性化的方法(圖5與參考文獻(xiàn)5)。此時，要用一個單向耦合器對RF輸出做采樣?？梢杂靡粋€混頻器，將千兆赫水平的信號下變頻到一個較低頻率。然后就可以用一個快速ADC對波形采樣。這些采樣被送至一片運(yùn)行預(yù)失真算法的FPGA，用于修正輸入波形，還給出一個數(shù)字的數(shù)據(jù)流。然后，F(xiàn)PGA輸出RF基帶信號或I(索引)和Q(正交)信號，再上變頻至手機(jī)所在頻段的RF載波效率。

建立這一系統(tǒng)的方法有多種(參考文獻(xiàn)6)。通過采用獨(dú)立的ADC和下變頻芯片，可以針對需求優(yōu)化自己的系統(tǒng)，并使用可以從很多供應(yīng)商獲得的標(biāo)準(zhǔn)化部件。例如，Hittite、Analog Devices、德州儀器公司、凌力爾特公司以及Intersil公司(參考文獻(xiàn)7)都制造可用于分立數(shù)字預(yù)失真電路的硅芯片。

很多工程師都熟悉Altera公司的FPGA在數(shù)字領(lǐng)域的使用。該公司的MegaCore IP(智能產(chǎn)權(quán))可完成預(yù)失真的數(shù)字部分運(yùn)算(參考文獻(xiàn)8)。Analog Devices公司與Altera公司合作，提供一種混合信號的數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)板，而德州儀器公司提供GC5325這類發(fā)射處理器器件，以降低信號波峰系數(shù)，以及抵消功放的失真(圖6)。Xilinx公司為自己的Virtex-4和Virtex-5 FPGA提供一個數(shù)字預(yù)失真的參考設(shè)計。由于手機(jī)基站承載了較多的RF通道，空間就成為了一個問題。凌力爾特公司等的解決方法是將整個數(shù)字預(yù)失真電路集成為LTM9003微模塊(圖7)。

盡管手機(jī)基站制造商接受數(shù)字系統(tǒng)，但供應(yīng)商們在采樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)中做的主要是模擬電路，這帶來了成本、功耗和空間不利因素。替代方法是用模擬技術(shù)實現(xiàn)RF放大器的線性。例如，新興公司Scintera Networks將目標(biāo)瞄準(zhǔn)了5W區(qū)間的小功率RF系統(tǒng)，還有UHF(超高頻)電視發(fā)射站的信號路徑(圖8)。這種方法會采樣驅(qū)動級的RF信號，使RF信號保持在模擬域中，但通過采用一種波形的Volterra Series擴(kuò)展，對其作因數(shù)修正。Volterra Series是一種非線性性能的模型，類似于Taylor Series，不過Volterra Series可以表達(dá)記憶效應(yīng)。Scintera公司的方案會對RF輸出作采樣和數(shù)字化，采樣結(jié)果被送入該公司芯片中的數(shù)字電路。該設(shè)計用數(shù)字段計算出RF信號鏈的模擬因數(shù)，然后用另一個單向耦合器，將經(jīng)Volterra因數(shù)修正的RF信號混合回到RF路徑中。系統(tǒng)只需要在芯片中處理足夠的RF，就能校正放大器的失真。大多數(shù)RF功率都在主RF路徑內(nèi)，而繞過了IC。Scintera公司將RF保持在模擬域，提供了一個功耗遠(yuǎn)低于數(shù)字預(yù)失真方式的系統(tǒng)(圖9)。

要注意，數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)的設(shè)計與測試都不是簡單的任務(wù)。你需要完備的RF設(shè)計工具，如AWR公司的Microwave Office以及Agilent公司的ADS(參考文獻(xiàn)9)。除了用先進(jìn)的測試設(shè)備確定RF路徑的特性以外，可能還需要購買和學(xué)習(xí)專用的測試設(shè)備，如一臺實時頻譜分析儀(參考文獻(xiàn)10)。

無論是采用模擬預(yù)失真還是數(shù)字預(yù)失真，都可以減少RF設(shè)計中的干擾，并使用先進(jìn)的調(diào)制方法。最重要的是，預(yù)失真可以將RF放大器驅(qū)動至接近飽和狀態(tài)，從而提高了功率效率。你可以用分立芯片自己搭建系統(tǒng)，

也可以使用封裝內(nèi)已集成所有功率的微模塊。在ADC以及下變頻IC中實現(xiàn)所需線性是半導(dǎo)體公司的一項成就。這些公司都有自己的應(yīng)用專家，可以幫助你設(shè)計出RF信號路徑，滿足所有的規(guī)范要求、減少功耗，并提供每兆赫茲最大位數(shù)。