基于预失真的线性化通道放大器的研究

论文摘要

随着目前无线通信系统的蓬勃发展,微波功率放大器在卫星通信系统和移动通信系统中都得到了很广泛的应用,同时人们对于微波功率放大器的效率也提出了很高的要求,而这主要取决于功率放大器的线性度。通信系统要求在传输信号时,对相邻频带用户产生的干扰要最小。但是,由于非线性失真的存在,就造成了传输信号途中的干扰。对功率放大器来讲,AM-AM、AM-PM特性带来的失真会造成互调失真,从而使得相邻信道受到一定程度的干扰。另外,由于功率放大器需要追求高效率,往往工作在饱和状态,并且效率越高非线性失真也就越严重。所以,解决功率放大器的非线性失真就成为了当前一个非常重要的课题。目前功率放大器的线性化技术主要包括功率回退法、负反馈法、LINC法、前馈法以及预失真法。其中功率回退法简单易实现,但是它的功率附加效率低,且受到1dB压缩点的制约；负反馈法降低了放大器的增益,一般用于低频率场合；LINC法效率高,但是由于涉及增益和相位匹配的难题而较少采用；前馈法具有线性度高、频带宽的优点,但是对信号支路平衡度要求高；预失真法的特点是价格偏低且非线性改善度好。本文正是采用预失真法对功率放大器的非线性进行改盖本文首先对功率放大器的理论基础进行描述,在设计线性化通道放大器之前先对功率放大器有个详细的认识。接着分析了现实中存在的功率放大器的非线性失真问题,从单音测试和双音测试两个方面对非线性失真进行了分析,包括AM-AM、AM-PM失真的分析,以及1dB压缩点、三阶交调点和ACPR这些非线性指标的分析。对功放的非线性失真有了一个了解之后,本文提出了一些线性化方法来改善放大器的非线性失真,包括功率回退法、负反馈法、LINC法、前馈法以及预失真法,最后我们选定预失真法来对本文要设计的放大器进行线性化。通过对预失真器的研究,本文最后设计了线性化通道放大器,通过ADS软件进行仿真,验证了该设计满足要求。在文章的最后利用Protel99SE软件对线性化通道放大器的PCB进行了设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题的来源及研究的意义
• 1.3 国内外的研究现状及分析
• 1.3.1 功率放大器的发展
• 1.3.2 线性化技术的发展与研究
• 1.4 本文内容安排
• 第二章 功率放大器理论基础
• 2.1 工作状态与分类
• 2.1.1 A类放大器
• 2.1.2 B类放大器
• 2.1.3 C类放大器
• 2.1.4 各类放大器小结
• 2.2 主要性能指标
• 第三章 功率放大器非线性特性分析
• 3.1 功率放大器非线性特性描述
• 3.2 单音信号输入
• 3.2.1 AM-AM失真
• 3.2.2 AM-PM失真
• 3.3 双音信号输入
• 3.4 功放非线性指标
• 3.4.1 1dB功率压缩点
• 3.4.2 交调系数
• 3.4.3 三阶交调点
• 3.4.4 邻信道功率比
• 3.5 非线性电路分析方法
• 3.5.1 谐波平衡法
• 3.5.2 全频域谐波平衡法
• 第四章 功率放大器线性化技术
• 4.1 功率回退法
• 4.2 前馈法
• 4.3 负反馈法
• 4.4 非线性器件法
• 4.5 预失真法
• 4.6 线性化技术小结
• 第五章 射频模拟预失真器研究
• 5.1 预失真技术概述
• 5.2 二极管预失真器
• 5.2.1 二极管特性
• 5.2.2 单二极管串联预失真器
• 5.2.3 双二极管并联预失真器
• 第六章 线性化通道放大器实现
• 6.1 线性化通道放大器技术指标
• 6.2 线性化通道放大器设计方案
• 6.3 低噪声放大器
• 6.4 程控放大器
• 6.4.1 26级程控衰减器
• 6.4.2 52级程控衰减器
• 6.5 驱动放大器
• 6.6 预失真器
• 6.7 末级放大器
• 6.7.1 末级放大器电路设计
• 6.7.2 末级功率放大器仿真
• 6.8 整体电路仿真
• 6.9 线性化通道放大器PCB设计
• 结束语
• 致谢
• 参考文献