功放的线性化研究

【摘要】当今社会无线通信行业的快速发展，使得原本就匮乏的无线频谱资源更是显得紧张，这就要求我们能在有限的频带内能传输更多的数据信息。因此科研人员开始寻找频谱利用率更高的线性调制技术，这使得8PSK（PhaseShiftKeying）、QAM（QuadratureAmplitudeModulation）等非恒包络的调制方式得到快速发展。但非恒包络调制方式不同于GSMK等恒包络调制，它具有较高的峰均比（PAR,PeaktoAverageRatio），信号幅度波动范围很大，这就对通信设备中功率放大器的线性度产生了影响，造成通信质量下降。如要获得较好的传输质量，提高功放的线性度是一条重要途径。所以近年来对功放线性化的研究越来越得到通信设备企业，各地研究所、高校的重视。本文介绍了衡量功率放大器性能的各项指标，阐述了功率放大器非线性产生原理，重点介绍了前馈、负反馈、LINC、EE&R、预失真技术等几种常见的线性化技术的原理及各自的优缺点，对无记忆功放模型如Saleh模型，Taylor模型，Rapp模型和带有记忆效应的Voterra模型，Viener模型和Hammerstein模型进行推导介绍。并利用ADS软件对其中的基于复增益方式的数字预失真技术进行了仿真，从原理上论证了其线性化的效果。测试结果显示在500KHz间隔双音信号输入情况下三阶互调比未采用预失真时改善约26dB，能达到-66dBc。最后，根据军用无线电台提出的要求，参与了225MHz~512MHz线性宽带功率放大器及模拟预失真器的项目设计，功放分为两级，前级使用飞思卡尔一款饱和输出功率为10W的功放管MW6S010，并做了较大的功率回退以获得较好的线性度。后级采用了恩智浦公司100W输出的推挽式LDMOS功放管BLF645。设计中对两级功放分别进行了仿真和优化，实物制作阶段也进行了大量的调试和改版，最后利用模拟预失真技术在225~512MHz的宽频带内以10MHz为间隔采用数控方式对信号进行预失真。实物测试结果显示，功放在20W输出功率下，效率可达33%以上，100KHz间隔双音信号测试中，在全频段内三阶互调分量比未加预失真时改善4-10dB，达到-35dBc以上，最高可达-44dBc，增益平坦度，谐波抑制等指标也都达到设计要求。
【作者】宣家扬；
【导师】胡耀明；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，电子与通信工程，2014，硕士
【关键词】功率放大器；线性化；数字预失真；模拟预失真；

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