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基于预失真技术的短波功率放大器线性化系统设计

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作者:东南大学 信息科学与工程学院 李相军时间:2006-11-21来源:电子设计应用收藏

摘  要:本文提出了一种基于技术的短波功率放大器线性化系统的设计方案,该方案采用技术,且使用了一种独特的放大特性测量方法,具有很强的实用性。

关键词

引言

随着通信技术的发展,线性调制技术和宽带通信技术正得到越来越广泛的应用。在多通道短波通信发射设备中,多个包络变化很大的单边带调制信号经过叠加后,形成的宽带信号通过非线性射频功率放大器后会产生交调分量,因此,必须采用线性化技术以减少由此,产生的邻道干扰。技术是一种广泛应用的线性化技术,其优点是方法灵活,相对复杂度较低。

系统结构

对于短波通信
而言,由于大多采用的是多载波单边带调制技术,信号对幅度敏感,而对相位不敏感,因此本文的假设前提是信号本身对相位不敏感,在此基础上提出以下方法。
本文的预失真器是以为基础的,其结构如图1所示。首先,根据功放特性测量的结果,按照某种算法建立预失真系数表。工作时,由输入信号的幅度产生查找表的地址(因为功放特性一般为信号幅度值的函数),并由此产生预失真系数,输入信号与该系数相乘,得到预失真信号。


图1  预失真器的结构                            

预失真技术的关键

查找表的建立
设理想功放的放大率为K,对应于信号xn的功放的放大系数为gn,预失真器的系数为fn。yn=Kxn为理想放大器对应于xn的响应。通过测量的功放特性曲线表,可以查到当输出幅度ym=yn时对应的输入xm,从而得到以下关系:
xmgm=Kxn=yn
若xn预失真后的信号满足xnfn=xm,则
xnfngm=Kxn
从而,系统满足理想功放的特征。
因此,预失真系数可由下式计算得到:
fn=xm/xn。
预失真系数表的创建过程为:根据输入信号xn,计算其理想的响应yn,然后,通过功放特性表查找对应于响应yn的输入信号xm,最后计算预失真系数fn=xm/xn。
功放特性的测量
对功率放大器非线性特性进行测定时,其输出信号为一个具有非线性失真的正弦信号,其中心频率设为f0。当然,它不是一个单一频率的信号。对功放输出信号不能进行窄带滤波,否则就测不到其非线性失真特性。其次,也不能采用模拟幅度检波的办法来测定其幅度,因为模拟检波器的效果不够理想。
对功放输出的信号只能通过A/D转换,来测定功放失真特性参数,即其输出信号最大值。
对功放失真特性的测量,具有两个特点:一是其中心频率可以选定,大概在10MHz~15MHz之间;二是只需测得其最大值。最大值不能通过积累或滤波的方法得到,因为功放输出的是失真的正弦信号,对它进行信号处理会引起失真。
设采样率足够高,通过计算机模拟,得到ADC精度b=14和b=16时的两组曲线(见图2),其它参数相同。


图2  预失真系统仿真结果

可见,测量精度对预失真处理效果十分明显,b=16时噪声电平较b=14时小6dB。
受器件限制,当ADC精度较高时,其采样率不易做高。
为叙述方便,设功放输出为y(t)=cos(2筬0t)。
测定y(t)的最大值时,由于采样率的原因,最大可能的误差为error=

为充分利用ADC的精度,要求error<1/2b-1,即
1-cos(?f0 / fs)<1/2b-1
当b=16,f0=11MHz时,其相位偏差小于0.0087弧度(即0.5



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