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基于FPGA的射频功放数字预失真技术平台研究与实现

2020-12-10阅读(885)

基于FPGA的射频功放数字预失真技术平台研究与实现

论文摘要

为了获得更大的输出信号功率,提高功放效率,功放一般会工作在饱和点附近,这样必然带来严重的非线性失真。而采用诸如正交频分复用（OFDM）等现代调制技术的数字视频广播（DVB）,因其信号具有很高的峰均功率比（PAPR）和较宽的带宽,对功率放大器（PA）的非线性失真非常敏感。射频功放的非线性失真还会使得原始输入信号的频谱扩展,从而产生邻近信道干扰,影响其它用户。为了解决这些问题,对功率放大器的线性化是一个有效的方法。基于自适应数字预失真的有记忆功放线性化技术以其实用、方案灵活、成本适中等优势,是现在通信界普遍在应用的一种有潜力的功放线性化技术。本课题以FPGA为平台对数字电视基带信号进行预失真处理,实现数字电视发射机中功放线性化。该平台方案是解决功放线性化的通用方案,其最大优点就是能在基带数字段进行自适应预失真处理。方案核心FPGA基带处理软件采用的是赛灵思公司的预失真IP核,简化软件开发过程,提高研发效率。围绕该IP核,数字预失真基带处理硬件平台主要由FPGA、DAC与ADC、射频上行链路与下行反馈电路部分组成,外加时钟板及功放板构成了整个预失真系统。整个系统信号数率以及射频频率都比较高,对各部分器件性能都有较高要求。本文即是以上述硬件平台为基础,围绕数字预失真基带板及其频率合成板调试展开,旨在FPGA中使用DPD IP核实现功放线性化。作者所做的主要工作如下:1、介绍了数字电视以及其信号特点,描述了国内外业界功放线性化研究的现状及发展趋势,本课题的研究目的和意义。2、分析了功率放大器的非线性对系统性能的影响,给出了衡定功放的性能指标,特别是课题中功放需要实测的功放指标,还研究了现在流行的几种功放线性化技术。3、介绍了基于FPGA的数字预失真硬件平台方案,详细分析了DPD V2.0 IP核中MircoBlaze处理器运行控制流程以及Virtex4 FPGA的SBRAM在此IP核中的存储分配方式,为后续更好的应用MircoBlaze处理器做好准备。4、详细调试了本课题频率合成方案,给出了各个时钟芯片在本方案中的应用设计,给出了调试结果。5、由于方案设计之初的DVB-T数字基带信号源没有如期获得,以及基带板硬件平台指标也未满足反馈信号要求,故非常遗憾不能使用IP核实现最终的DPD。在此种情况下,为了接下来的改进板联调,本文软件部分给出了DPD IP核应用中的FPGA顶层模块设计以及部分软件设计仿真,硬件调试了基带板及功放板,给出了调试后问题解决方法及实测结果。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 研究背景
  • 1.2 射频功放线性化研究的目的和意义
  • 1.3 国内外功放线性化技术研究发展
  • 1.4 本文构成及作者的主要工作
  • 第2章 功放非线性失真与主要技术指标
  • 2.1 功放非线性概述
  • 2.1.1 AM-AM 和AM-PM 转换
  • 2.1.2 谐波特性
  • 2.1.3 互调失真
  • 2.1.4 交调失真
  • 2.2 功率放大器的技术指标
  • 2.2.1 1dB 压缩点
  • 2.2.2 三阶截点
  • 2.2.3 邻近信道功率比
  • 2.2.4 误差矢量幅度
  • 2.2.5 带肩与调制误码率
  • 第3章 几种功放线性化技术
  • 3.1 功率回退法
  • 3.2 射频反馈技术
  • 3.3 前馈法
  • 3.4 LINC 法
  • 3.5 预失真法
  • 3.5.1 射频预失真
  • 3.5.2 基带预失真
  • 第4章 基于FPGA 的IP 核数字预失真
  • 4.1 DPD 算法原理
  • 4.2 基于查找表的DPD 研究
  • 4.3 DPD IP 整体方案构成
  • 4.4 DPD V2.0 IP 核应用设计研究
  • 4.4.1 V2.0 IP 介绍
  • 4.4.2 IP 核中SBRAM 应用
  • 4.4.3 MircoBlaze 控制层流程
  • 第5章 DPD 频率合成方案设计
  • 5.1 总体结构框图
  • 5.2 方案中各频率合成器应用设计
  • 5.2.1 AD9549 设计
  • 5.2.2 AD9516 设计
  • 5.2.3 ADF4360-2 设计
  • 5.2.4 ADF4106 设计
  • 5.2.5 ADF4157 设计
  • 5.3 各合成时钟频率输出
  • 第6章 整体方案部分软硬件调试
  • 6.1 软件应用设计
  • 6.1.1 DCM 设计
  • 6.1.2 FPGA 应用设计
  • 6.2 硬件部分调试改进
  • 6.2.1 反馈回路调试
  • 6.2.2 射频功放调试
  • 第7章 工作总结与下一步计划
  • 7.1 工作总结
  • 7.2 下一步计划
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录

    • 相关论文文献

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