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预失真线性功率放大器的研究

冯华  
【摘要】: 随着第三代移动通信系统的快速发展和线性调制技术的广泛应用,发射机对射频功率放大器的线性度提出了更高的要求。由于这些线性调制技术具有非恒定包络的特点,当调制信号通过射频功率放大器后将产生互调信号失真,导致已调矢量信号的幅度和相位出现偏差,同时导致频谱扩展、临道信号受干扰,误码率恶化等。另外,射频功率放大器是发射机中耗能最大的器件,为了提高系统的效率,功率放大器要工作在饱和区域附近,这会导致信号严重失真。因此,为了满足功率放大器线性度和效率的要求,线性化技术成为了研究的热点。 本文首先从理论上分析了功率放大器的非线性特性,介绍了目前各种线性化技术的原理和优缺点。然后针对现代通信系统对功率放大器高增益、高功率、高线性度的要求,重点对微波功率放大器和模拟预失真技术进行了研究,主要包括以下两个方面的内容: 1.研制了应用于TD-SCDMA直放站的2W微波固态功率放大器,对微波固态功率放大器设计方法进行了讨论。通过理论分析以及电路仿真,设计出了一个基于LDMOS FET的两级级联固态功率放大模块,最终达到了以下几个技术指标:工作频带为2010MHz~2025MHz,增益大于48dB,增益平坦度小于±0.2dB,输入输出驻波比小于1.5,输出功率2W时的三阶交调系数低于-47dBc,五阶交调系数低于-54dBc。 2.对模拟预失真线性化技术进行了研究。通过比较各种实际方案,提出了可以同时改善三阶和五阶失真分量的改进方案,通过软件的仿真,验证了这一设计方案的可行性,并对整个系统电路进行了设计和制作。最后针对功率放大模块进行了预失真系统的测试,取得了较好的效果:在功放输出约2W功率时,其三阶和五阶交调系数均小于-60dBc,分别改善了约13dB和8dB。在2W至10W的输出功率范围内,都可将三阶和五阶交调系数改善到小于-50dBc。 通过对基于预失真技术的功率放大器的设计和测试说明:预失真技术能较好的改善放大器的失真,能在保持较好线性度的同时增大输出功率,有效提高系统的效率,是一种比较有发展前途的线性化技术。


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