微波超线性功率放大器——前馈法的研究

摘要

随着无线通讯技术的飞速发展,线性调制技术正得到越来越广泛的应用.但是包络变化的调制信号经过非线性射频功率放大器后会产生交调失真,因此必须采用线性化技术来减少由此产生的邻道干扰(ACI).目前,在众多的线性化技术中,前馈技术作为一种宽带、高精度线性化技术己被广泛使用.然而,前馈放大器对环境变化,如温度变化、输入功率变化、元件老化等十分敏感,因此需要附加自适应控制电路来补偿由于工作条件变化产生的参数漂移.近几年数字信号处理(DSP)技术广泛地用于自适应前馈超线性功率放大器的设计之中.该文分析了前馈功率放大系统中抑制环路的工作原理,提出减小延迟失配是提高环路带宽及前馈功率放大系统带宽的根本手段.详细分析了DSP控制的前馈线性功放的自适应算法,提出了一种用于数字通信系统的宽带、超线性、高效率功率放大器的变步长LMS算法.通过计算机模拟仿真,表明此算法可以有效地改善环路控制参数的收敛精度,提高收敛速度.搭建了一个前馈线性功放系统ADS仿真模型,研究其交调失真(IMD)和邻近信道功率比(ACPR)的改善特性.在硬件设计方面,论文给出了RF电路及DSP控制电路的原理框图,并对矢量调节器原理和结构作了详细分析和说明,列出了测量结果.在软件设计方面,采用汇编代码以满足前馈系统的实时性要求,用中断处理程序管理A/D采样和D/A输出.在上述分析的基础之上,该文提出了一种新颖的三环结构的DSP控制自适应前馈线性功放和其相应的变步长算法,从而避免了传统双环结构中高阶数字滤波器的使用,大大降低了DSP的运算量,以实现坏路参数的快速更新.

目录

文摘

英文文摘

创新性声明和关于论文使用授权的说明

第一章绪论

1.1课题研究的目的和意义

1.2国际国内研究状况和进展

1.3论文主要的工作和内容安排

第二章功率放大器的非线性失真

2.1 AM-AM和AM-PM失真

2.2交调失真(IMD)

2.3相邻信道功率比(ACPR)

第三章线性化技术综述

3.1功率回退法

3.2反馈法

3.3预失真法

3.4前馈法

第四章前馈线性功率放大器分析

4.1前馈放大器的效率和增益

4.2误差放大器的设计原则

4.3敏感度分析

4.3.1相位和幅度失配

4.3.2延迟失配

4.3.3幅度失配、相位失配和延迟失配同时存在

4.3.4实际设计中应考虑的因素

第五章前馈线性功率放大器的自适应控制网络

5.1自适应控制网络的基本原理

5.2信号相消环的自适应过程

5.3失真相消环的自适应过程

第六章DSP控制的前馈线性功率放大器

6.1 DSP中的基带信号相关性运算分析

6.2自适应算法的Matlab仿真

6.3射频电路硬件设计

6.3.1矢量调节器的设计

6.3.2射频电路的整体设计

6.4DSP电路硬件设计

6.4.1 TMS320C6711及其DSK开发板简介

6.4.2 DSK开发板的外加子板设计

6.5软件设计

6.5.1数字滤波器的设计

6.5.2 TMS320C6711汇编代码设计

第七章前馈线性功率放大器ADS仿真及其进一步研究

7.1 ADS简介

7.2前馈放大器的仿真实现

7.3三环自适应前馈线性功率放大器的结构及其算法研究

结束语

致谢

参考文献

研究生期间撰写的论文