UHF波段多载波自适应预失真前馈功率放大器

摘要

当前社会对移动通信业务的需求越来越高，频谱资源已出现了紧缺状况，因此严重制约了移动通信的快速发展。数据传输率和频谱资源利用效率的提高是解决这一问题的有效途径，所以现代通信系统采用传输速率高、变化范围大且峰均比高的调制信号，这种调制方式对射频部分提出了高难的要求。特别是多载波发射系统中，射频功放必须满足输出功率及其效率规定，而且其线性化程度不能导致失真。高功率射频放大器的这些性能却相互矛盾，不易兼得。所以对效率与线性度两者均高的放大器的研究呈现出瓶颈状态，对功放线性化技术的研究迫在眉睫，并已经成为国内外的研究热点。
　　为提高无线通信发射机功率及其效率，射频功率放大器通常工作于临近饱和状态，致其产生严重的非线性，因此放大器是无线通信系统中主要的非线性源。而射频功率放大器的非线性导致带内失真和带外干扰，失真会导致误码率增大，后者因信号的频谱扩展而产生邻近信道干扰，降低频带利用率。为避免此类问题出现，往往使用功率放大器的线性化技术来实现系统的高线性度和高效率。功率放大器设计一直是射频电路设计中的难题，以前多数系统会采用功率回退技术，但如此线性度虽有改善，效率却严重恶化，继而采用诸如负反馈、预失真、前馈等技术进行功率放大器的线性化，但均有其自身单独难以克服的缺陷。
　　针对这样的现实，结合以上各技术的不同特点，本课题即采用自适应预失真前馈线性化方式来改善特高频波段功率放大器的线性度，且比起普通功放，效率亦得到提高。因自适应模块的引入，时间、温度的飘移等因素不会影响射频电路，从而整个系统更为稳定。设计中利用数字控制系统，结合射频线性化系统，应用预失真和前馈技术，得到高线性、高效率的射频输出。放大器由若干子系统构成，过程中分别对其进行系统设计、仿真。课题中多处涉及链路放大，矢量调节，功率耦合等，对这些部件进行了仿真与设计，构成各功能模块，组合调试以实现整个放大系统的性能指标。比较了测量值与仿真值并分析了这些数据。经测试表明，功率放大系统输入八载波信号，在输出功率33.8dBm时可有-58dBc的三阶交调系数（IMD3），且能达到13.5％的效率，实现了高线性度，高效率的设计目的。

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第一章 引言

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究动态

1.3 研究内容与方案

第二章 功率放大器的原理与非线性分析

2.1 功率放大器的特点

2.2 功率放大器的非线性及主要指标

第三章 功率放大器的线性化技术

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 预失真前馈功率放大器系统设计与仿真

4.1 前馈功放系统设计实际考虑要素

4.2 系统技术指标与实施方案

4.3 前馈线性化系统设计与仿真

4.4 预失真线性化系统设计与仿真

4.5 预失真前馈功率放大器系统构建及仿真

第五章 预失真前馈功率放大器主要部件的仿真设计

5.1放大链路设计与

5.2 定向耦合器的仿真与设计

5.3 矢量调节器的设计

5.4 模拟预失真线性模块的设计

5.5 小型化延迟滤波器的设计

5.6 射频保护控制电路与电源模块设计

5 .7 自适应控制系统

第六章 自适应预失真前馈功率放大器系统测试及其结果

6.1 前馈环主功率放大器性能测试

6.2 定向耦合器的测试

6.3 滤波器的测试

6.4 移相器的测试

6.5 模拟预失真线性系统测试

6.6 预失真前馈线性化系统测试

结束语

致谢

参考文献