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一種改善射頻功率放大器非線性的預失真法

作者: 時間:2009-08-07 來源:網絡 收藏
隨著通信技術的發(fā)展,特別是第三代通信系統(tǒng)的開發(fā)應用及藍牙技術的研發(fā)涌現(xiàn),要求RF)或微波(PA)有很好的線性特性,而用來表示線性特性的參數(shù)往往是三階交調產物的功率電平。這是由于是一種器件,不管其工作在線性區(qū)(即弱區(qū))還是在區(qū)(即強非線性區(qū)),都會產生非線性產物,只不過工作在線性區(qū)時,非線性產物功率電平較低,一般只考慮其三階交調量即可;而當其工作在或接近1 dB增益壓縮點時,其非線性產物功率電平就很高,此時,五階交調量(IMD5)甚至七階交調量(IMD7)都必須予以考慮。
對于應用在基站和手機中的,在維持可接受的功率附加效率
(PAE)的條件下,采取有效的辦法來減小其交調產物的功率電平往往是非常必要的。功率放大器非線性的常用方法有前饋法,反饋法和預等。其中,反饋法是出現(xiàn)較早的一種方法,但由于反饋法采用了閉環(huán)反饋的結構,以至使功率放大器的增益下降,而前饋法又過于復雜,若其各相消環(huán)均采用了下變頻轉換器還會使系統(tǒng)不穩(wěn)定。本文所提出的方法,非但沒有降低放大器的增益,而且由于其電路沒有解調器或下變頻轉換器,故較笛卡兒反饋法和中頻反饋法簡單,易于調試。
1 基本原理
以下分析均假定功率放大器工作在弱非線性區(qū)。我們假設功率放大器的非線性特性可以用下述無窮項的冪級數(shù)描述:
(1)
其中vi(t)為功率放大器的輸入信號,vo(t)是功率放大器的輸出信號,如圖1所示。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/157905.htm

若輸入為雙頻等幅信號,即:

其中ω1≠ω2,那么,功率放大器的輸出可以表示為:

由式(3)和式(4)可以得到如下的結論:
①式
(1)中的奇次方項產生了輸出信號的奇階諧波頻率分量和交調頻率分量,其中奇階諧波頻率分量被濾除;
②偶次方項除了產生直流分量外,還產生了偶階諧波頻率分量,但均被濾除;

③較高奇次方項對較低階交調頻率分量均有貢獻。
如果我們在放大器的輸入信號中加入適當?shù)?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/失真">失真信號(如三階交調成分),使輸入信號預先發(fā)生,即:

其中:,φ1,φ22設計方案是三階交調失真成分的幅度及相位。設計方案如圖2所示,其中,輸入的信號被分裂成兩路:下通路信號被前饋到合成器(1),與反饋回來的信號(經延時和衰減)相加,然后經過移相和放大,最后出來的是信號的失真成分;另一路直接饋到合成器(2),與下通路饋來的失真成分相加。最后在功率放大器的輸入端得到輸入信號的失真成分。


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