5G光载无线通信前传系统数字预失真线性化研究

第五代移动通信系统新空口(5G NR)的信号带宽、调制度和峰均比相比4G信号高很多。用于小蜂窝或微蜂窝基站组网的光载无线通信(Radio-over-Fiber, RoF)前传系统的非线性失真也更加严重。为了使5G NR信号线性传输,采用记忆多项式(Memory Polynomial, MP)和广义记忆多项式(Generalized Memory Polynomial, GMP)模型构建数字预失真器,矫正5G RoF前传系统的非线性。在实验中搭建了2 km光纤的RoF前传系统,并采用100 MHz带宽5G NR信号作为测试信号对其进行线性化测试。实验结果表明,采用MP和GMP数字预失真器进行线性化时,5G RoF前传系统的邻信道功率比(Adjacent Channel Power Ratio, ACPR)可分别改善13 dB和17 dB以上。这说明MP和GMP数字预失真器对5G RoF前传系统的非线性具有显著的抑制作用。因此基于MP和GMP两个模型的数字预失真器均可用于5G RoF前传系统的线性化,而且GMP预失真器比MP预失真器对该系统线性化的能力更强。     

5G 功放DPD 的FPGA 宽带实现及自动优化

5G 宽带功放数字预失真器(DPD)的FPGA 实现过程中,常遇到数字处理带宽不够和资源有限问题,对 此,文中提出一种基于双路并行数据流的数字预失真带宽扩展方法和基于Zynq Ultrascale+ MPSoC 的自动化模型优化 验证方法,可快速实现对5G 宽带功放线性化方案的优化。使用该并行处理结构的数字预失真器,克服了数字电路最 大时钟频率造成的对FPGA 线性化带宽的限制,使得数字预失真电路在每个时钟周期内可以处理更多的数据,不仅有 效地增加了数字处理带宽,而且降低了DPD 的功耗。然而,这种带宽增加以消耗更多硬件资源为代价,对此,文中同时 提出了对预失真非线性模型的在线自动优化方法,以简化非线性模型、降低DPD 的硬件资源开销。最后,在Zynq Ultrascale+ FPGA 实验平台上实现了具有两路并行数据处理的I-MSA 自优化数字预失真电路,采用100 MHz 的5G 新无 线电(NR)信号在2. 6 GHz 功率放大器上进行线性化实验验证,获得了满意的预失真性能,验证了所提方法的有效性。     

基于FPGA的宽带双波段信号捕获与恢复技术

在结合混合滤波器组和宽带双波段信号特性下,提出了基于FPGA的宽带双波段信号捕获与恢复的设计方法,解决了单片ADC采样带宽不足的问题,并提高了采集信号的无杂散动态范围。采用三载波WCDMA信号作为低频段和高频段的测试信号,通过FPGA硬件平台上进行了实验验证。实验结果表明:一方面,当单片ADC采样带宽大于双波段信号带宽时,采用2-D技术得到的信号无杂散动态范围优于单片ADC采样得到的;另一方面,本设计方案可以扩展双波段信号的采集带宽。     

一种高效率E-1 / F 类GaN HEMT 射频功率放大器

使用GaN HEMT 功率器件,设计了一款5G 低频段的高效率E-1 / F 类射频功率放大器。为降低晶体管寄生参数及高次谐波对逆E 类(E-1 )功放开关特性和输出性能的不良影响,将具有寄生参数补偿的逆F 类(F-1 )谐波控制网络引入逆E 类功放输出匹配电路中,实现了对二次谐波和三次谐波分别进行开路和短路处理,从而获得逆E 类功放要求的良好开关特性。同时,得益于逆F 类功放优良的谐波控制效果,改善了功放漏极电压和电流波形,大大降低其漏极峰值电压和电流,进而提升了功放的输出性能。实测结果表明,该功放在3. 3 ~ 3. 6 GHz 的300MHz 有效工作带宽内的功率附加效率为59. 1% ~ 71. 4%,最大漏极效率高达75. 6%,输出功率在40. 2 ~ 41. 5dBm之间,增益平坦度在依1dB 以内。最后利用20 MHz 带宽的单载波LTE 信号作为测试信号,基于广义记忆多项式数字预失真器对该功放进行线性化后,功放输出的邻信道功率比改善了近15 dB。     

数字预失真器对5G功放记忆效应补偿能力的比较

本文探究了5G系统中射频功率放大器的产生记忆效应的现象及原因,同时分析比较了三种典型的数字预失真模型对功放记忆效应的矫正能力.通过FPGA实验平台的观测与验证,随着基带信号带宽的增加和射频功率放大器的中心频率的提高,功放输出信号的记忆效应更加明显,非线性现象更加严重和复杂;基于查找表(LUT)模型,记忆多项式(MP)、...     

基于小信号S参数的MOSFET射频功率放大器设计

介绍了如何利用场效应管的小信号散射(S)参数设计射频功率放大器,并采用此设计方法,选用场效应管,设计了一种工作在160 MHz频段的金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)功率放大器.在工作频段内,功率放大器增益大于23 dB,输入端口的匹配网络的回波损耗S11优于-19 dB.实例证明:该设计方法仿真简单,易于实现,具有重要的工程应用价值.     

基于肖特基二极管的反射式可调预失真电路

为解决传统反射式预失真电路可调性不高、对功率放大器的邻信道泄漏比(ACLR)改善量小的问题,文 中提出了一种基于肖特基二极管的反射式可调模拟预失真电路。该电路由90°电桥、肖特基二极管以及偏置电路组 成。每条支路采用两个并联肖特基二极管产生非线性信号,以抵消功放的非线性失真。每一个肖特基二极管都有独立 的偏置电路,从而可以增加电路调节的自由度。通过改变每个肖特基二极管的偏压,可实现更大动态范围的幅度和相 位的补偿。基于此原理加工的S 波段模拟预失真电路对中心频率为3. 5 GHz 的Doherty 功率放大器进行线性化测试, 实验结果证明:加上提出的模拟预失真电路后,在输出功率为-28 dBm 时被测功放的ACLR 改善了14. 6 dBc 以上。     

基于广义改进型Hammerstein模型的宽带射频功率放大器建模

为了提高AH模型的建模精度,该文在AH模型的带记忆弱非线性模块中引入滞后包络项和超前包络项,用于仿真功率放大器的滞后包络效应和超前包络效应,从而构建出广义改进型Hammerstein模型(GAH)。通过实验比较了GAH模型和AH、记忆多项式、分数阶记忆多项式以及广义记忆多项式模型的建模精度和模型复杂度。实验结果显示GAH模型能在很低的计算复杂度下很好地表征功率放大器的记忆效应。     

简洁构型与馈电的宽带双极化金属锥阵列天线北大核心CSCD

本文提出了一种宽带双极化金属锥阵列天线。该阵列天线以传统的旋转体天线结构为主体,通过在锥体底部开设四道正交的直通槽,以便在锥状单元内部形成可与地板间构成匹配谐振腔的开放式空腔结构。在阵列中,任意两个相邻的锥状单元之间可形成类似于Vivaldi天线的辐射缝隙结构。馈电采用同轴馈电方式,探针无弯折结构,金属锥体无弯折过孔。每个金属锥状单元独立,可极大简化加工、装配和维护过程。该天线具有两个正交极化,分别由左右和前后相邻单元构成。仿真结果表明,在频率范围为2～8GHz内,阵列大部分有源VSWR小于2,小部分端口有源VSWR小于2.5 (相对带宽为120%)。