射频功率放大器的自适应数字预失真技术研究

摘要

随着无线通信行业的发展，微波功率放大器起着越来越重要的作用。为了提高功放的输出功率和利用效率，经常让功放工作在饱和状态，必然带来严重的非线性失真。射频功放的非线性失真会使原始输入信号的频谱扩展，扩展的频谱会对邻信道产生干扰，从而对其它用户产生干扰。本课题的主要任务是，解决射频功率放大器由于非线性失真引起的邻信道干扰问题。 本文重点研究了线性化技术中效率高，成本低，且有着广泛应用前景的预失真技术。本文中，数字预失真的应用是基于不带记忆效应的功放模型完成的。 主要研究内容如下： (1)介绍了功率放大器的在线性化方面的主要技术指标，并且分析了几种常用的功率放大器数学模型。在功放的线性化技术研究中，功放的模型是首要的重点，并以直观的方式给出了各种模型的技术框图。 (2)从理论方面讨论非线性失真给通信系统带来的问题，接着分析了几种主要的功放线性化技术的基本原理和特点，通过分析与比较，基本确定使用预失真技术实现改善功放的线性化程度。然后针对功放线性化技术进行深入的理论研究，着重分析了预失真法。 (3)分析了一种自适应数字预失真方案。从算法原理入手，分析查找表方式的预失真技术。采用极坐标形式推导了整个自适应数字预失真方案。其重点于在自适应算法，研究了线性迭代法与二分法相结合的方式及改进的迭代法即弦线法方式解决自适应收敛的问题。 (4)对数字预失真的关键技术提出了设计方法，并采用软件对其进行仿真。首先仿真了功率放大器的模型，并在这一模型下验证预失真算法。通过预失真法对功率放大器进行线性化改进，并仿真ACPR指标可看出，在相邻的一个信道内功率抑制程度最为明显。 仿真结果说明：通过预失真法对功率放大器进行线性化改进，其带外抑制度明显提高，对邻道的干扰明显减弱，这在多载波通信系统及将来的第三代移动通信中有非常重要的应用。通过软件仿真，验证了这一设计方案的可行性，取得了预期的效果.最后总结了本课题研究过程中的结论和体会，提出存在的问题和不足之处，并展望今后继续努力的方向。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 引言

1.1课题研究的目的和意义

1.2国内外研究状态和发展趋势

1.3本文的主要工作和文章结构

第2章功率放大器的技术指标与数学模型

2.1功率放大器的技术指标

2.1.1 AM-AM特性和AM-PM特性

2.1.2 1dB压缩点(PldB)

2.1.3饱和点

2.1.4互调失真

2.1.5三阶截点(IP3)

2.1.6邻信道功率比(ACPR)

2.2功率放大器的数学模型

2.2.1极坐标非线性模型

2.2.2正交坐标非线性模型

2.2.3多项式非线性模型

2.3本章小结

第3章功率放大器的线性化技术

3.1功率回退技术

3.2前馈线性化技术

3.2.1前馈法原理

3.2.2前馈法的优点及缺点

3.3负反馈法(Feedback)

3.3.1正交负反馈技术

3.3.2极坐标负反馈

3.4非线性器件法(LINC)

3.5预失真技术

3.6本章小结

第4章 自适应数字预失真系统方案

4.1基于查找表的基带数字预失真系统

4.2预失真器设计

4.3预失真表结构

4.4自适应算法研究

4.4.1经典自适应算法

4.4.2改进的自适应算法

4.5本章小结

第5章关键技术研究与系统仿真

5.1

5.1.1预失真表模块

5.1.2地址产生模块

5.1.3复增益预失真器

5.2系统仿真

5.2.1 DPD算法的实现

5.2.2仿真结果分析

5.3本章小结

第6章全文总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢