射频功放数字预失真技术研究与实现

摘要

为解决射频功率放大器线性与效率的矛盾，线性化技术得到了很好的发展。数字预失真由于成本低、效果好、结构灵活等优势，成为目前线性化技术的主流。
　　本文对数字预失真技术进行了研究，并在FPGA内硬件实现了数字预失真系统。首先，在对功放特性与数字预失真原理进行深入理解的基础上，将数字预失真研究的主体归结为学习结构、预失真器模型、自适应算法三个部分。间接学习结构由于不用求功放的模型就能设计出预失真器，而得到了广泛的应用。基于间接学习结构，本文对两种数字预失真方案进行了设计、仿真与验证。一种方案为查找表预失真器，使用LMS（最小均方误差）算法；另一种方案为记忆多项式预失真器，使用 RLS（递归最小二乘）算法。本文根据两种方案的 MATLAB仿真结果，比较了两种方案的优缺点。本文还搭建了 VSG-FSA（矢量信号发生器-频谱分析仪）平台，通过离线训练方式，验证了两者的预失真效果。
　　最后，本文在单片FPGA中，用纯逻辑实现了基于查找表的数字预失真系统。本文介绍了数字预失真系统的硬件平台与软件平台，并详细描述了数字预失真关键模块的设计，包括查找表、LMS算法、数据拷贝、时延估计、相位估计、1/G（理想增益）估计等。此外，还介绍了数字预失真的调试过程，在调试成功的基础上，分别用小信号放大器、大功率放大器与中功率放大器测试了数字预失真的效果，并对测试结果进行了分析，提出了改进意见。双音测试，IM3（三阶互调）可改善25-30dB；WCDMA测试，ACPR（邻信道功率比）最好可改善17-18dB。

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第一章 绪论

1.1 课题的研究背景与意义

1.2 课题的研究现状

1.3 本文结构与工作

第二章 功率放大器特性与数字预失真技术

2.1 功率放大器特性

2.2 功率放大器模型

2.3 数字预失真技术

第三章 数字预失真设计、仿真与验证

3.1 查找表预失真设计与仿真

3.2 记忆多项式预失真设计与仿真

3.3 查找表与记忆多项式预失真的比较

3.4 数字预失真验证

第四章 查找表数字预失真的硬件实现

4.1 数字预失真实验平台

4.2 查找表数字预失真结构

4.3 CORDIC模块

4.4 预失真器的实现

4.5 学习器的实现

4.6 时延校正的实现

4.7 参数估计的实现

4.8 硬件实现的仿真

第五章 数字预失真调试与测试

5.1 测试环境

5.2 系统调试

5.3 测试结果与分析

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果