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数字T/R组件中功放数字预失真算法和实现研究

张保平  
【摘要】: 在雷达系统中,为了最大限度地提高功放的效率以增加雷达的探测距离,所发射的信号一般为恒包络信号。随着雷达技术的发展,非恒包络调制技术也将逐步应用到雷达系统之中。和其他无线通信系统一样,非恒包络调制对于功率放大器的非线性特性非常敏感。一旦功率放大器进入非线性区域,其输出信号将产生严重的邻信道干扰和带内失真。因此功率放大器的线性化研究具有重要的理论和实际应用价值。 本文对功率放大器的线性化进行了深入的研究。首先介绍了功率放大器非线性特性的原理,以及其线性度衡量的指标。接着介绍了当前功率放大器线性化常用的技术,包括功率回退法,前馈法,反馈法和基带预失真技术。重点研究了数字基带预失真技术,并对各种基带预失真自适应算法做了仿真,对原有算法的不足进行了改进。在无记忆预功放模型的预失真中,根据非线性方程求根的原理使用二分法作为自适应算法,简化了运算复杂度的同时提高了预失真系统查找表的收敛速度。MATLAB仿真表明该方法与经典的RASCAL算法相比,具有更快收敛速度和精度。由于的发射信号和反馈信号存在环路延迟,因此在自适应过程中需要进行环路延迟估计,本文采用改进的环路延迟估计算法,在不使用乘法器的情况下可以对整数倍环路延迟进行准确的估计。为了能在FPGA上实现信号幅度和相位的求取,本文对CORDIC算法进行了MATLAB仿真,并在FPGA实现时对原算法进行了一定改进,使其开平方运算在数据较小的时候有更好的精度。 在对功放预失真做了系统的研究,对各种预失真方案做了仿真的基础上,设计了用于验证预失真方案的硬件平台。最后用Verilog硬件描述语言实现了该基带数字预失真方案。实验表明该预失真方案对于窄带信号质量具有明显的改善效果。通过该预失真系统,功率放大器的三阶互调信号功率谱降低了10db,五阶互调信号功率谱降低了7db以上。


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