宽带RF功率放大器的预失真线性化技术综述

随着无线需求和无线业务的不断增加,传输信号必将不断向高速率宽带宽发展。在宽带应用中,由于传输信号带宽增加,RF功率放大器不同于窄带输入下的无记忆特性,将表现出与频率有关的记忆非线性特性。针对宽带功率放大器线性化的记忆预失真技术成为当前研究的一个热点,综述了宽带RF功率放大器的预失真线性化技术的研究进展,详细介绍和分析了目前最主要的几种记忆预失真器的模型和对应的自适应预失真方案,最后给出了今后的研究方向。     

线性化超高射频识别读写器射频机的设计

如何解决前馈技术以及负反馈技术中所存在的环路复杂以及稳定性这是一个难度比较大的问题,现今,人们逐渐接受了数字预失真技术,因为该技术有着高稳定性,硬件所投入的成本也低,高线性化效果以及低复杂度等.所以本文对线性化超高频射频识别读写器射频机进行了分析,高功率放大器的线性度的提高选择了数字预失真技术.     

功率放大器记忆效应分析及有记忆预失真技术

功率放大器是无线通信系统的重要组成部分,然而功率放大器固有的非线性特性和记忆效应导致信号产生严重的失真。目前大多数文献都集中于无记忆功放线性化研究,随着OFDM等宽带无线通信技术的兴起,功放的记忆效应对信号的影响愈加显著。本文从功放记忆效应产生的原因入手,利用双音输入信号对其进行了理论推导和分析,阐述了记忆效应对功放输入信号的严重影响。基于此,本文重点探讨了功放的有记忆预失真技术,对国内外功放有记忆预失真技术进行了综述。     

短波大功率放大器的预失真技术

分析了几种主要的预失真结构,发现这些预失真结构均不适用于多通道宽频带短波通信中大功率放大器的线性化。针对短波通信系统的特点和对邻道干扰以及功率放大器工作效率的要求,提出了一种新的数字射频预失真方案,并采用通用的数字信号处理器和FPGA在硬件上实现了一个预失真线性化模型。仿真和实验结果表明,在短波通信系统采用这种方案,可以在很大程度上改善功率放大器的线性度。     

一种记忆功率放大器自适应线性化仿真

为了更好地实现有记忆功率放大器高效率而又高线性的工作.对两种常用的描述功率放大器的记忆效应和非线性特征的模型--W-H模型和记忆多项式模型进行了自适应线性化仿真,采用AM/AM和AM/PM失真特性对由于功放特性不理想而引起的放大信号的振幅畸变及相位偏移进行描述,运用自适应预失真处理方法,进行记忆预失真的模拟,并用误差矢量值(EVM)衡量这种自适应预失真方法的效果.仿真结果表明,文中的自适应预失真方法对上述两种记忆功放模型具有较好的线性化效果.     

模拟预失真射频功率放大器设计

本文介绍了一种WCDMA频段模拟预失真功率放大器的设计。在设计中采用预失真技术对幅度一幅度（AM—AM）和幅度一相位（AM—PM）曲线进行校正,以补偿功率放大器的非线性失真。实现了在输出功率为39dBm时信号带宽内偏离第一个5MHz信道的ACPR值优于-53dB。     

一种基于2．14GHz功率放大器的预失真反馈延迟估计

反馈回路的延迟估计是功率放大器数字预失真技术的前提,本文提出了一种环路延迟估测方法,在考虑信道畸变的同时,降低了运算量。然后基于一款Freescale（MHL21336）2．14GHz的AB类功率放大器,采用无记忆预失真方法和正交记忆多项式预失真方法实验验证,结果表明该环路延迟估计算法能够使无记忆多项式预失真器的单载波WCDMA信号的ACPR（邻近信道功率比）改善近20dB,而对正交记忆多项式预失真方法大约可以改善24dB。     

基于状态反馈的功率放大器线性化方法

笛卡尔座标反馈线性化技术是减小RF功率放大器非线性失真的一种有效方式,但在高频输入下信号传输延时使系统类似于一高阶系统,严重影响反馈系统的稳定性,一般只适用于窄带系统。为提高系统性能,提出了一种新的状态反馈的线性化技术,并通过二次优化实现参数的优化配置并进行仿真。仿真结果表明通过新方法设计的Cartesian回路增强了系统的稳定性,提高了反馈线性化技术的线性化带宽,而且设计的系统对延时的变化具有较强的鲁棒性。     

基于谐波探测理论功率放大器线性化仿真研究

Volterra级数是一种用于解决非线性问题数学模型,在功率放大器线性化领域中,其庞大的计算难度限制了实际线性化处理的效果。为了解决Volterra级数计算量过大的问题,使用谐波探测方法替代Volterra级数,使用多个简单多项式对功率放大器复杂的记忆非线性特性进行建模,结合该模型与前馈线性化结构,提出了一个基于谐波检测的数字前馈结构。该数字前馈方法避免了前馈方法中时延因素对于功率放大器线性化效果的影响。仿真中,上述方法提供了平均20dB的抑制效果,验证了谐波探测理论应用于功率放大器线性化领域的可行性。     

功率放大器非线性特性及预失真

建立了无记忆的功放的非线性模型,分析功率放大器的非线性特性、产生失真的情况及误差。设计无记忆的预失真系统,用于抵消因功放造成的非线性干扰,并实现从输入到输出的线性化。基于距离本抽样值较远的不同间隔的几个抽样值来收集功放记忆效应,建立具有稀疏延迟抽头的有记忆的功放非线性模型。改进Volterra级数预失真模型,辨识多项式、建立相应的辨识模型,采用间接地辨识方法进行预失真模型的设计,并通过MATLAB建模仿真,验证设计模型的有效性。     

功放非线性特性及预失真模型研究

针对功率放大器的非线性特性问题进行研究,分别根据无记忆和有记忆两种类型的功放特性曲线用最小二乘法拟合出功放模型,根据线性化原则以及输出幅度限制和功率最大化约束,建立预失真模型.以误差函数和工程可实现性为评价指标,从不同模型中分别选出无记忆和有记忆最优模型.仿真测试表明被选取的多项式预失真模型能够有效的改善功率放大器的非线性具有较好的抗噪性,对工程实践中预失真器的设计具有一定的指导意义.     

Cartesian反馈线性化技术的延时补偿设计

Cartesian反馈线性化技术是减小射频功率放大器非线性失真的一种有效方式,但信号传输延时却严重影响反馈系统的稳定性,使得Cartesian反馈线性化技术受到带宽的限制.采用Smith预估补偿方法对Cartesian环路进行延时补偿设计来降低时间延时对反馈系统稳定性的影响,并给出了理论分析.计算机仿真结果也表明采用延时补偿设计的Cartesian反馈系统可以使本来早已不稳定的系统保持稳定,而且对输出功率在不同回退级时的线性化性能都有不同程度的改善.     

K波段线性功率合成放大器的设计与研究

毫米波放大器的设计已经越来越倾向于以具有体积小、重量轻、直流功耗低等优点的固态器件通过功率合成技术来实现。在成熟的波导T型合成结构基础上加以改进,实现了该放大器的合成效率高、尺寸小、易于散热、易于模块化等优点,再配合新研制出的一种具有幅度／相位特性补偿的预失真结构加以辅助,最终达到了在K波段高线性的功率输出。     

前馈功放自适应控制算法性能研究

对应用于射频前馈功率放大器中两种自适应控制算法--功率最小算法与相关性最小算法进行了分析论证和仿真验证,结果表明两种算法是等价的,但前者所需付出的软硬件代价远低于后者,更有利于应用于实际工程中.仿真和实验研究表明,上述算法可使功放的ACPR指标改善15dB.     

基于数字预失真技术的有记忆功放线性化研究

现代通信系统中,具有较大峰均比和带宽的线性调制信号经过大功率功放会产生非线性失真和记忆效应.针对高峰均比的宽带输入信号,提出一套联合峰均比抑制技术和基带自适应预失真技术来改善功放非线性失真的可行方案.并仿真了峰值抵消算法和自适应预失真算法,结果表明对于峰均比为7.6dB的输入信号,经过1dB的削峰处理后,预失真器改善带外频谱抑制25dB左右,有效的补偿了功放的非线性失真和记忆效应,提高了功放效率,对功放线性化技术有一定的实用价值.     

磁力轴承功率放大器的研究和设计

在磁力轴承控制器的基础上，设计了一种磁力轴承功率放大器功率电路，对电路进行了过流保护和过压保护。实验表明，采用本文设计的功率电路，可有效降低系统损耗，实现电流的无损开通和关断，极大地提高了功率放大器的稳定性和可靠性。本研究为进一步提高功放寿命，优化功放设计具有一定的参考价值。     

锚杆超声导波检测用功率放大器的设计

功率放大器是锚杆超声导波检测系统的重要组成部分,但国内还少有满足导波检测要求的功率放大器产品,本文针对锚杆超声导波检测应用特点设计了一种功率放大器。功率放大器采用A类推挽功率放大方式,利用传输线变压器宽带匹配技术,其工作原理为:先将不平衡信号转换为两路平衡信号分别放大,再经平衡-不平衡变换器转换为单路不平衡信号。经测试,功率放大器在1MHz-5MHz范围内,输出电压大于70V,达到设计指标。锚杆长度检测实验表明:功率放大器满足实验要求,其可作为超声导波激励源使用。     

X波段30W固态功率放大模块的设计

微波功率放大器的应用范围广,在雷达、导航、通信、卫星地面收发站、电子对抗仪器设备中不可或缺。介绍一个X波段固态功率放大器模块的设计过程,通过ADS射频仿真软件根据S参数对微波固态功放模块的偏置隔直电路以及匹配电路进行设计优化,功率放大器经过级联、功率分配合成,达到设计的指标要求。