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射频功放数字预失真技术研究与实现

金绍春  
【摘要】:为解决射频功率放大器线性与效率的矛盾,线性化技术得到了很好的发展。数字预失真由于成本低、效果好、结构灵活等优势,成为目前线性化技术的主流。 本文对数字预失真技术进行了研究,并在FPGA内硬件实现了数字预失真系统。首先,在对功放特性与数字预失真原理进行深入理解的基础上,将数字预失真研究的主体归结为学习结构、预失真器模型、自适应算法三个部分。间接学习结构由于不用求功放的模型就能设计出预失真器,而得到了广泛的应用。基于间接学习结构,本文对两种数字预失真方案进行了设计、仿真与验证。一种方案为查找表预失真器,使用LMS(最小均方误差)算法;另一种方案为记忆多项式预失真器,使用RLS(递归最小二乘)算法。本文根据两种方案的MATLAB仿真结果,比较了两种方案的优缺点。本文还搭建了VSG-FSA(矢量信号发生器-频谱分析仪)平台,通过离线训练方式,验证了两者的预失真效果。 最后,本文在单片FPGA中,用纯逻辑实现了基于查找表的数字预失真系统。本文介绍了数字预失真系统的硬件平台与软件平台,并详细描述了数字预失真关键模块的设计,包括查找表、LMS算法、数据拷贝、时延估计、相位估计、1/G(理想增益)估计等。此外,还介绍了数字预失真的调试过程,在调试成功的基础上,分别用小信号放大器、大功率放大器与中功率放大器测试了数字预失真的效果,并对测试结果进行了分析,提出了改进意见。双音测试,IM3(三阶互调)可改善25-30dB;WCDMA测试,ACPR(邻信道功率比)最好可改善17-18dB。


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