20W线性预失真功率放大器的研究

论文摘要

在欧洲第三代移动通信(3G)已经融入人们的生活,在中国3G也已指日可待。第三代移动通信系统要支持大量各种类型的业务,可在任何地方、任何时间向任何人提供个人通信业务,就需要良好的网络结构支持。干线放大器、直放站在网络优化中起着相当重要的作用。功率放大器作为干线放大器和直放站中的关键部件,其性能对系统有较大影响。现代通信系统的信息传输技术正朝着多载波、多电平、宽频带和高峰均比方向飞速发展,新的宽带数字传输技术(如OFDM、WCDMA等)和高频谱效率的调制方式(如QPSK等)正获得越来越广泛的应用。但这些基于非恒定包络的高效的多载波/多信道数字调制传输技术对于射频功率放大器的线性度具有很高的要求,经过非线性射频功率放大器放大后会产生众多的互调失真分量,从而导致功率放大器输出信号频谱的扩展,形成对邻近信道的干扰。现代无线通信系统对于邻道干扰都有严格的限制,这就为功率放大器设计带来了挑战。本设计主要是针对WCDMA通信系统中干线放大器、直放站的应用设计出20W高线性功率放大器。论文首先介绍了在应用于WCDMA下行链路信号放大情况下影响功率放大器的线性度的指标参数以及线性指标的测量参数。详细分析了射频功率放大器的非线性特性,简单介绍了回退、前馈、预失真等各种线性化技术的基本原理。论文在参考国内外文献的基础上对记忆效应也作了相应的总结。透过这些分析总结最终选择模拟预失真作为本设计的线性化手段。通过严格的预失真模块方案论证、预失真器的器件选择和精心调试,设计实现了工作频率范围在2110MHz～2170MHz放大器的预失真模块部分、驱动级、主功放,最终实现了结构简单、成本较低的模拟预失真系统,完成了对放大器的线性化。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 线性功率放大器的现状与发展趋势
• 1.3 选题依据及论文内容安排
• 第二章 功率放大器的线性化技术简介
• 2.1 WCDMA 系统中功率放大器的主要线性指标
• 2.1.1 临近信道干扰率ACPR（Adjacent Channel Power Ratio）
• 2.1.2 峰均功率比（PAPR 或PAR）
• 2.1.3 互补累计分布函数（CCDF）
• 2.1.4 误差矢量幅度（EVM）
• 2.1.5 峰值码域误差（PCDE）
• 2.2 常用功率放大器的线性化技术
• 2.2.1 功率回退法（Back-0ff）
• 2.2.2 前馈法
• 2.2.3 LINC 法
• 2.2.4 EE&R 法
• 2.2.5 预失真法
• 2.3 本章 小结
• 第三章 功率放大器的非线性理论
• 3.1 功率放大器的非线性模型及分析方法介绍
• 3.1.1 多项式模型
• 3.1.2 Saleh 模型
• 3.1.3 记忆效应Saleh 模型
• 3.1.4 Wiener 模型
• 3.1.5 Volterra 级数模型
• 3.2 常用的非线性失真分析方法
• 3.2.1 泰勒级数法
• 3.2.2 Volterra 级数法
• 3.2.3 谐波平衡法
• 3.3 功率放大器的记忆效应研究
• 3.3.1 记忆效应的判断
• 3.3.2 记忆效应的分析
• 3.3.3 设计中应该注意的问题
• 3.4 本章 小结
• 第四章 模拟预失真功率放大器仿真及实现
• 4.1 基于模拟预预失真方案的思考
• 4.2 模拟预失真功率放大器方案
• 4.2.1 系统方案及指标分配
• 4.2.2 预失真模块的仿真及实现
• 4.2.3 驱动模块的仿真及实现
• 4.2.4 主功放模块的仿真及实现
• 4.3 本章 小结
• 第五章 模拟预失真功率放大器调试及测试分析
• 5.1 模拟预失真功率放大器调试
• 5.1.1 预失真模块调试
• 5.1.2 功放调试的步骤
• 5.2 模拟预失真模块测试
• 5.2.1 延时测试
• 5.2.2 第一环路主信号对消测试
• 5.2.3 预失真模块的输出测试
• 5.3 驱动模块测试
• 5.4 主功放模块测试
• 5.5 模拟预失真系统测试
• 5.6 数据分析及总结
• 第六章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的研究成果
• 个人简历
• 附录1 主功放测试结果
• 附录2 模拟预失真功放测试结果