基于模拟预失真器的LTE系统功率放大器的研究与设计

摘要

为了能够最大限度使用有限的频谱资源，LTE（Long Term Evolution，长期演进）使用效率更高的调制技术，如QAM（Quadrature Amplitude Modulation，正交振幅调制），但是其传输信号特点为非恒定包络、高峰均比，对器件非线性特性反应非常灵敏，在调制信号经过射频功率放大器之后，会产生失真信号，同时会导致频谱扩展、频道干扰、误码率升高等现象，并且大部分互调分量距离载波太近，因此不可以单纯使用滤波器将其消除。射频功率放大器消耗很大一部分能量，为了能够提高系统效率，放大器需要工作在饱和区内，会造成信号严重失真。为了满足功率放大器线性度和效率的要求，功率放大器的线性化技术成为当今研究的热点。
　　本文主要对功放的非线性失真原理以及相关指标进行分析，主要失真形式为谐波失真、互调失真和交调失真等，一般描述线性度的指标有压缩点功率、ACPR等，然后分析了三种改善线性度的技术。之后通过对线性化技术中模拟预失真技术进行研究，采用预失真双环结构，将双环结构与非线性产生器结合，研制用于功率放大器模块中的模拟预失真模块。对基于肖特基二极管与基于场效应晶体管的非线性产生器进行理论分析，从理论上证明两种非线性产生器的优缺点，最终确定基于场效应管的模拟预失真器。模拟预失真可以由不同的结构实现，通过对模拟预失真环路结构的分析，选取双环结构。经过上述研究，最终确定选取基于双环结构与场效应管相结合的模拟预失真器，对功率放大器的非线性度加以抑制。系统主要研究工作如下：
　　1.研究了功率放大器非线性失真特性、预失真技术以及模拟预失真器的原理，选定了具体的研究方案。
　　2.对基于肖特基二极管与基于场效应晶体管的非线性产生器进行理论分析，确定了非线性产生器的具体类型。
　　3.针对不同的模拟预失真环路结构的特性比较，确定了最终的双环路结构。
　　4.完成了基于模拟预失真技术的整体方案设计以及各功能部件的选取。

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第一章 绪论

1.1研究目的和意义

1.2研究现状及进展

1.3研究内容

1.4论文结构和内容安排

第二章 功率放大器非线性原理理论分析

2.1放大器非线性失真的原因及表现形式

2.2放大器非线性特性的描述指标

2.3 功率放大器线性化技术

2.4本章小结

第三章 射频模拟预失真器的研究

3.1模拟预失真技术

3.2 基于肖特基二极管预失真器研究

3.3 基于场效应管的模拟预失真器研究

3.4 环路模拟预失真结构分析

3.5 本章小结

第四章 模拟预失真功率放大器仿真及实现

4.1模拟预失真方案

4.2模拟预失真功率放大器方案

4.3本章小结

第五章 模拟预失真功率放大器测试及分析

5.1模拟预失真器的测试

5.2功率放大器模块的测试

5.3功率放大器系统的测试

5.4测试数据分析

第六章 结论

参考文献

致谢

附录