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功放机行业市场现状分析及未来三到五年发展趋势报告Title: Analysis of the Current Status of the Amplifier Industry Market and Future Development Trends Report for the Next Three to Five YearsEnglish Version:The amplifier industry is an integral part of the audio equipment market, catering to a wide range of customers including music enthusiasts, professionals in the sound engineering field, and businesses requiring sound amplification solutions. In recent years, the global amplifier industry has witnessed significant growth due to technological advancements, increasing disposable incomes, and the rising demand for high-quality audio solutions across various sectors.Market Analysis:The global amplifier industry has experienced steady growth, with the market being primarily driven by the increasing demandfor audio equipment in professional settings such as concerts, live events, recording studios, and broadcasting stations. Additionally, the growing popularity of home audio systems and the incorporation of amplifiers in automotive sound systems have further fueled market expansion.Key Trends and Developments:The rapid advancement of digital technology has revolutionized the amplifier industry, leading to the development of more efficient and compact amplifiers with enhanced sound quality. Moreover, the increasing preference for wireless and Bluetooth-enabled amplifiers has significantly impacted market trends. Manufacturers are focusing on the integration of advanced connectivity features and smart controls to meet the evolving consumer preferences.Future Development Trends:Over the next three to five years, the amplifier industry is expected to witness a surge in the adoption of eco-friendly and energy-efficient amplifier models in line with the global sustainability drive. Furthermore, the incorporation of artificial intelligence and machine learning technologies inamplifier systems is anticipated to revolutionize the industry, leading to the emergence of intelligent and self-adjusting amplification solutions.In conclusion, the amplifier industry is poised for substantial growth in the coming years, driven by technological innovations, changing consumer preferences, and the increasing demand for high-fidelity audio solutions across various sectors.中文版本：标题：功放机行业市场现状分析及未来三到五年发展趋势报告功放机行业作为音频设备市场的重要组成部分，服务于广泛的客户群体，包括音乐爱好者、声音工程领域的专业人士以及需要音频放大解决方案的企业。
摘要摘要现在，无线移动通信技术正在高速发展，高功率放大器在民用移动通信、军事指挥系统、广播电视和航空航天等领域都有着广泛的应用。
作为通信系统中最核心的组成部分，工作频率为微波甚至毫米波频段的高功率放大器输出信号的性能指标对整个通信系统有着重要影响，良好的性能对整个通信系统的传输质量有更好的保证。
但是由于器件、设计方法以及工艺的固有特性，功率放大器随着输入功率的增大，总是逐渐由线性变为非线性状态，出现非线性失真现象，严重影响输出特性。
以往单纯通过功率回退的方式将功率放大器从饱和工作状态回退到线性区，从而获得较好的线性度指标。
但是随着现代无线通信系统对功率放大器线性度的要求逐渐提高，功率放大器的输出功率越来越大，以功率回退来改善非线性失真的方法不能满足实际运用的需求。
在不影响功率放大器输出功率的前提下，人们提出了线性化技术来满足输出信号的线性指标，通过线性化技术保证功率放大器在接近饱和输出下仍然可以满足通信系统的线性度需求。
目前国内的起步较晚，国外对于如何改善功率放大器的非线性失真早在几十年前便已开始研究，不同学者根据放大器非线性产生原理提出各种解决方案，也取得了丰硕的成果。
但是对于目前针对毫米波固态功放尤其是宽带功放的线性化技术仍在研发阶段。
本文便是为了改善Ka波段固态通信功放而展开地对于线性化技术尤其是预失真技术的研究。
本文通过对肖特基二极管的分析且在经典原理电路的基础上改进电路结构，运用射频仿真软件进行计算仿真并且加工实物，最后通过与一款基于氮化镓的Ka波段50W 功放级联测试。
测试结果表明，加了线性化器后，该功放在饱和回退3dB处，三阶交调指标改善了接近6-7dB，达到小于-25dBc，能够满足通信功放的运用需求。
关键词：线性化技术；微波；功率放大器；预失真；肖特基二极管论文类型：c.应用研究西南科技大学硕士学位论文ABSTRACTNow, wireless mobile communication technology is developing at high speed, and high-power amplifiers are widely used in civil mobile communications, military command systems, broadcast television, aerospace and other fields. As the core component of the communication system, the performance index of the output signal of the high-power amplifier whose operating frequency is microwave or even millimeter wave has an important impact on the entire communication system, and good performance has a better guarantee for the transmission quality of the entire communication system . However, due to the inherent characteristics of the device, design method, and process, as the input power increases, the power amplifier always gradually changes from linear to nonlinear state, and nonlinear distortion occurs, which seriously affects the output characteristics.In the past, the power amplifier was retreated from the saturated working state to the linear region simply by power back-off to obtain a better linearity index. However, as the requirements of modern wireless communication systems for the linearity of power amp- lifiers are gradually increasing, the output power of power amplifiers is getting larger and larger, and the method of using power back-off to improve nonlinear distortion cannot meet the needs of practical applications. On the premise of not affecting the output power of the power amplifier, linearization technology is proposed to meet the linear index of the output signal, and the linearization technology is used to ensure that the power amplifier can still meet the linearity requirements of the communication system when the output is close to saturation.At present, China started late, and foreign countries have begun to improve the nonlinear distortion of power amplifiers decades ago. Different scholars have proposed various solutions based on the principle of nonlinear generation of amplifiers, and have also achieved fruitful results. However, the current linearization technology for millimeter wave solid-state power amplifiers, especially broadband power amplifiers, is still in the research and development stage. This article is to improve the research of linearization technology, especially predistortion technology, to improve the Ka-band solid-state communication power amplifier.In this paper, through the analysis of Schottky diodes and the improvement of the circuit structure on the basis of the classic principle circuit, the use of RF simulation software for calculation simulation and processing of the physical, and finally passed a cascade test with a gallium nitride-based Ka-band 50W amplifier. The test results show that after the linearizer is added, the power amplifier is at 3dB of saturation back-off, and the third-order intermodulation index is improved by close to 6-7dB, reaching less than -25dBc, which can meet the needs of the communication power amplifier.KEY WORDS: Microwave;Power amplifier;Linearization technology;Predistortion;Schottky diode TYPE OF THESIS: c.Application Researc目录目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (III)第一章绪论 ....................................................................................................................- 1 -1.1 课题研究背景及意义...............................................................................................- 1 -1.2 线性化技术的国内外研究动态...............................................................................- 2 -1.3 论文主要内容...........................................................................................................- 5 -第二章功率放大器非线性特性及线性化方法 ............................................................- 6 -2.1 功率放大器的非线性分析.......................................................................................- 6 -2.1.1 非线性幅度失真与非线性相位失真特性........................................................- 6 -2.1.2 互调失真............................................................................................................- 7 -2.1.3 记忆效应............................................................................................................- 8 -2.2 功率放大器线性度描述...........................................................................................- 8 -2.2.1 1dB压缩点 .........................................................................................................- 8 -2.2.2 三阶交调和三阶截断点....................................................................................- 9 -2.3 功率放大器的主要线性化技术...............................................................................- 9 -2.3.1 功率回退技术..................................................................................................- 10 -2.3.2 负反馈法..........................................................................................................- 10 -2.3.3 非线性器件法.................................................................................................. - 11 -2.3.4 前馈线性化技术..............................................................................................- 12 -2.3.5 预失真技术......................................................................................................- 12 -2.3.6 各种线性化技术的比较..................................................................................- 16 -2.4 小结.........................................................................................................................- 16 -第三章基于肖特基二极管的预失真技术研究 ..........................................................- 17 -3.1 肖特基二极管的非线性特性分析.........................................................................- 17 -3.2 肖特基二极管的选择及测试.................................................................................- 18 -3.3 并联式二极管预失真器.........................................................................................- 20 -3.4 串联式二极管预失真器.........................................................................................- 22 -3.5 反射式肖特基二极管预失真器.............................................................................- 24 -3.6 多级级联结构预失真.............................................................................................- 26 -3.7 小结.........................................................................................................................- 26 -第四章Ku波段预失真线性化器的设计.....................................................................- 27 -4.1 两级级联式预失真器原理分析.............................................................................- 27 -4.2 无源器件仿真.........................................................................................................- 29 -西南科技大学硕士学位论文4.2.1 偏置高阻线......................................................................................................- 29 -4.2.2 交指电容..........................................................................................................- 30 -4.3 线性化电路设计及仿真.........................................................................................- 32 -4.4 功率放大器模拟仿真.............................................................................................- 33 -4.5 线性化器和功率放大器级联仿真.........................................................................- 35 -4.6 小结.........................................................................................................................- 37 -第五章Ka波段预失真线性化器的设计.....................................................................- 38 -5.1 新型反射式预失真器的原理介绍.........................................................................- 38 -5.2 无源器件的仿真.....................................................................................................- 40 -5.2.1 交指电容..........................................................................................................- 40 -5.2.2 偏置高阻线......................................................................................................- 41 -5.2.3 射频接地结构..................................................................................................- 43 -5.2.4 3dB定向耦合器 ...............................................................................................- 44 -5.3 整体电路仿真.........................................................................................................- 46 -5.4 小结.........................................................................................................................- 48 -第六章Ka波段功放的设计与级联测试.....................................................................- 49 -6.1 Ka 50W固态功率放大器的研制............................................................................- 49 -6.1.1 功放组成..........................................................................................................- 49 -6.1.2 驱动模块..........................................................................................................- 50 -6.1.3 末级模块设计..................................................................................................- 50 -6.1.4 末级功率合成..................................................................................................- 51 -6.2 功率放大器三阶交调及AM-AM，AM-PM测试方法 .......................................- 52 -6.2.1 测试仪器..........................................................................................................- 52 -6.2.2 测试原理..........................................................................................................- 53 -6.3 预失真器与功率放大器的级联测试.....................................................................- 54 -6.3.1 功放测试..........................................................................................................- 54 -6.3.2 预失真器测试..................................................................................................- 56 -6.3.3 级联测试..........................................................................................................- 58 -6.4 小结.........................................................................................................................- 59 -第七章总结 ..............................................................................................................- 60 -致谢................................................................................................................................- 61 -参考文献............................................................................................................................- 62 -第一章绪论第一章绪论1.1课题研究背景及意义在最近的几十年里，移动通信技术不断发展，到现在已经进入了第五个技术时代。
线性化微波功放现状随着无线信息通信的迅速发展，在有限的频率内需要实现越来越多数据信号传输，这使得信道频率日渐匮乏。
为了提高无线传输信息的效率，通信系统中重要的微波功率放大器一般都处于在非线性工作状态，而包络变化的调制信号经过非线性微波功率放大器后会产生互调失真，造成严重的码间干扰和邻信道干扰。
为了保证通信质量，必须采用线性化技术。
本次介绍目前几种重要的线性化微波功率放大器技术设计，包括功率倒退法、负反馈法、预失真法、前馈法等1.功率倒退法功率回退法就是把功率放大器的输入功率从1dB压缩点(放大器有一个线性动态范围，在这个范围内，放大器的输出功率随输入功率线性增加。
随着输入功率的继续增大，放大器渐渐进入饱和区，功率增益开始下降，通常把增益下降到比线性增益低1dB时的输出功率值定义为输出功率的1dB压缩点，用P1dB表示。
)向后回退6-10个分贝，工作在远小于1dB 压缩点的电平上，使功率放大器远离饱和区，进入线性工作区，从而改善功率放大器的三阶交调系数。
一般情况，当基波功率降低1dB时，三阶交调失真改善2dB。
功率回退法简单且易实现，不需要增加任何附加设备，是改善放大器线性度行之有效的方法，缺点是效率大为降低。
另外，当功率回退到一定程度，当三阶交调制达到-50dBc以下时，继续回退将不再改善放大器的线性度。
因此，在线性度要求很高的场合，完全靠功率回退是不够的。
2.负反馈法负反馈是反馈法中的其中一种，反馈法是运用反馈的概念分析和处理问题的能力的方法，它还包括直接反馈法以及间接反馈法。
本文主要介绍的是负反馈法。
负反馈法原理是将微波功放的输出耦合出的一部分送入反馈网络后在放大器的输入段产生反馈信号，反馈信号与放大器原输入信号共同控制放大器的输入。
其原理框图如下：图1 负反馈法原理框图负反馈对放大器输出信号的稳定性、非线性失真以及增益稳定性都有一定的改善作用。
负反馈缺点是降低了放大器的增益，在实际电路中很难使反馈信号与输入信号在高频段的宽频带内反相，相移的控制变得异常困难，因此负反馈法一般仅用于低频场合。
数字微波通信设备市场发展现状引言数字微波通信设备是一种关键的通信基础设施，广泛应用于电信网络、广播电视、公共安全等领域。
本文将对数字微波通信设备市场的发展现状进行分析，包括市场规模、市场驱动力以及市场前景等方面。
市场规模数字微波通信设备市场已经成为全球通信设备市场中一个重要的细分市场。
根据市场研究公司的数据，预计到2025年，全球数字微波通信设备市场规模将达到500亿美元。
亚洲地区将成为最大的市场，其中中国和印度等新兴经济体的市场增长将起到重要作用。
市场驱动力1. 移动通信的快速发展移动通信的快速发展是数字微波通信设备市场增长的主要驱动力之一。
随着智能手机的普及和移动互联网的快速发展，人们对高速、稳定的移动通信网络的需求越来越大。
数字微波通信设备作为核心的通信基础设施，为高速数据传输提供了可靠的解决方案。
2. 4G和5G技术的推广应用4G和即将到来的5G技术的推广应用也是数字微波通信设备市场增长的重要推动力。
4G和5G技术对于提供更高的数据传输速度和更低的延迟具有重要意义，而数字微波通信设备能够满足这些技术的需求。
随着5G商用化的推进，数字微波通信设备市场有望迎来新一轮的增长。
3. 公共安全领域需求的增加公共安全领域对数字微波通信设备的需求也在不断增加。
数字微波通信设备具有可靠性高、抗干扰能力强等优点，能够满足公共安全领域对通信设备的严格要求。
随着公共安全意识的增强和公共安全投入的增加，数字微波通信设备市场有望获得更多的机遇。
市场前景数字微波通信设备市场的前景可谓广阔。
首先，随着4G和5G技术的不断发展，数字微波通信设备在移动通信领域的应用将越来越广泛。
其次，随着工业互联网和物联网的快速发展，大量的传感器和设备需要进行数据通信，数字微波通信设备将在这些领域中发挥重要作用。
此外，随着数字化转型的推进，各行各业对通信网络的需求不断增加，为数字微波通信设备市场提供了更多的机遇。
结论数字微波通信设备市场在移动通信、公共安全等领域的广泛应用以及4G和5G等新技术的推广将成为市场增长的关键驱动力。
2024年功放机市场发展现状1. 市场概述功放机是一种能够放大音频信号的设备，广泛应用于音响系统、舞台演出、电视广播等领域。
随着音乐、影视娱乐市场的迅速发展，功放机市场也呈现出快速增长的趋势。
本文将对功放机市场的发展现状进行分析。
2. 市场规模根据市场研究数据显示，近年来功放机市场呈现稳步增长的态势。
全球功放机市场规模预计在2023年将达到XX亿美元，复合年增长率为X.X%。
这主要归因于音响技术的进步，以及音乐、影视、演出等领域的快速发展。
3. 市场驱动因素3.1 技术创新：随着科技的不断进步，功放机在音质、功率、效能等方面有了显著提升。
新型功放机产品具备更高的音质还原度和更低的失真率，满足了用户对高音质音乐和影音体验的需求。
3.2 娱乐需求增长：随着大众娱乐消费观念的变革，人们对音乐、影视娱乐的需求不断增长。
不仅家庭娱乐中使用功放机，商业场所如酒吧、演出场馆等也对功放机有着广泛的需求。
3.3 互联网技术影响：互联网技术的普及和发展，为功放机的连接和控制提供了更多便利。
无线功放机、网络音频系统等新型产品逐渐兴起，拓展了功放机市场的应用场景。
4. 市场竞争格局功放机市场竞争激烈，主要厂商包括国际知名品牌和本土厂商，其中国际品牌在市场份额上占据较大比例。
主要竞争策略包括产品创新、品牌推广、渠道拓展等。
此外，一些本土企业也通过技术创新和成本控制来提升竞争力。
5. 市场趋势5.1 小型化趋势：随着家庭音响和移动音乐设备的普及，功放机日益趋向小型化。
小型功放机更加便携，满足了用户对便捷性和灵活性的需求。
5.2 多功能化趋势：功放机市场向多功能产品发展。
如一体化功放机集成了功放、解码、音效处理等多种功能，满足了用户对多媒体娱乐的需求。
5.3 智能化趋势：随着人工智能技术的不断发展，功放机市场也呈现出智能化的发展趋势。
智能功放机可以通过语音控制、远程操作等方式实现智能化的音频管理，提升用户体验。
6. 市场挑战6.1 价格竞争：功放机市场竞争激烈，价格成为消费者选择的主要考虑因素。
数字微波设备市场发展现状引言数字微波设备是一种关键的通信设备，它在无线通信中扮演着至关重要的角色。
随着电信技术的不断发展，数字微波设备市场也在不断壮大。
本文将对数字微波设备市场的发展现状进行探讨。
数字微波设备市场概述数字微波设备是一种用于传输数字信号的设备，在无线通信中广泛应用。
它具有高速率、低延迟等特点，能够满足大容量数据传输的需求。
目前，数字微波设备在电信、互联网、广播电视等领域得到广泛应用。
数字微波设备市场规模据市场研究公司统计，数字微波设备市场在过去几年呈现出快速增长的趋势。
预计到2025年，全球数字微波设备市场规模将达到数十亿美元。
其中，亚太地区将占据主导地位，北美地区紧随其后。
数字微波设备市场驱动因素数字微波设备市场的快速增长得益于多种驱动因素。
首先，移动互联网的普及使得数据传输需求大幅增加，数字微波设备能够满足高速、大容量的数据传输需求。
其次，4G和5G技术的推广也为数字微波设备市场的发展提供了机遇。
此外，数字微波设备的可靠性和稳定性也是吸引用户的重要因素。
数字微波设备市场挑战尽管数字微波设备市场前景广阔，但也面临着一些挑战。
首先，随着5G技术的不断发展，光纤通信技术在传输速率和容量方面具有明显优势，对数字微波设备构成了竞争。
其次，数字微波设备的频谱资源受到限制，这也限制了其增长空间。
此外，数字微波设备的维护和运维成本也较高，这也是市场发展面临的挑战之一。
数字微波设备市场趋势数字微波设备市场发展的趋势主要体现在以下几个方面。
首先，随着5G技术的商用化，数字微波设备将更多地应用于5G网络中，满足其高速、低延迟的数据传输需求。
其次，数字微波设备将更加注重节能环保，提高设备的能源利用效率。
此外，数字微波设备将更加智能化，通过网络管理和自动化技术提高设备运行效率和稳定性。
数字微波设备市场前景展望数字微波设备市场具有广阔的前景。
随着5G和物联网技术的发展，数字微波设备市场将迎来更多的机遇。
未来几年，数字微波设备市场规模将进一步扩大，市场竞争也将更加激烈。
功放市场前景分析引言随着音响技术的不断进步和用户对于音质要求的提高，功放（功率放大器）作为音响系统中不可或缺的组成部分，在音响设备市场中扮演着重要的角色。
本文将对功放市场的前景进行分析，探讨其发展趋势和潜在机会。
市场概况现代音响设备市场呈现出稳定的增长趋势。
随着音乐娱乐市场的不断扩大以及家庭娱乐消费的提升，对于高品质音响的需求日益增长。
功放作为音响设备的核心组件之一，自然而然地迎来了市场的机遇。
根据市场研究数据显示，功放市场在过去几年内呈现出了较好的增长态势。
预计未来几年内，功放市场将继续保持稳定增长，特别是高端功放产品的市场需求有望持续增长。
市场驱动因素1. 音乐行业的发展音乐行业作为功放市场的主要驱动力之一，其快速发展直接推动了功放市场的增长。
无论是专业音响系统还是家庭音响设备，都需要功放来提供强大的音频输出能力。
随着音乐行业进一步发展，对功放产品的需求也将不断增加。
2. 超高清音频技术的兴起随着超高清音频技术的不断发展和普及，用户对音质的要求越来越高。
功放作为保证音质清晰、强劲的关键设备，将面临更大的市场需求。
为了迎合用户对于音质的追求，功放制造商不断努力提升产品的技术水平，推出更先进的功放产品。
3. 音响市场的升级换代需求随着消费水平的提高，许多音响设备的用户开始追求更高端的产品。
这对于功放市场来说是一个机遇，因为高端音响系统通常需要更强大的功放来支持其驱动。
未来几年内，随着音响市场的升级换代需求增加，功放市场将有望迎来更多的机会。
技术趋势1. 小型化和便携性随着科技的不断进步，功放产品趋向于更小型化和便携化。
这意味着用户可以更方便地携带和使用功放设备，从而推动市场需求的增加。
小巧便携的功放产品也适用于不同场合的音响需要，如户外活动、旅行和车载音响等。
2. 无线连接和多媒体功能随着无线技术的迅猛发展，功放产品也逐渐融入无线连接和多媒体功能。
用户不再局限于有线连接方式，可以通过蓝牙、Wi-Fi等无线技术实现与其他设备的连接，进一步提升使用便利性。
线性化功率放大器的研究综述学号：200520106041 姓名：侯靖摘要：本文简述了各种线性化射频功率放大器技术，综述了功率放大器线性化技术的研究进展情况及最新研究成果，比较了它们各自的优点和不足之处，最后，展望线性化射频功率放大器技术的发展方向及应用前景。
关键词：功率放大器、线性化技术、预失真1 前言功率放大器的线性化技术研究可以追溯到上个世纪二十年代。
1928在贝尔实验室工作的美国人Harold.S.Black发明了前馈和负反馈技术并应用到放大器设计中[1]，有效地减少了放大器失真，可以认为是线性化功率放大器技术研究的开端。
但那时主要是从器件本身的角度来提高功率放大器的线性度，所研究的功率放大器频率也较低。
随着通信技术的飞速发展，以下一些原因促使线性化功率放大器技术得到广泛研究并迅速发展：1.无线通信的飞速发展和宽带通信业务的开展，通信频段变得越来越拥挤，为了在有限的频谱范围内容纳更多的通信信道，要求采用频谱利用率更高的传输技术，因此线性调制技术如QAM ( Quadrature Amplitude Modulation )、QPSK ( Quadrature Phase Shift Keying)等在现代无线通信系统中被广泛采用。
但对于包络变化的线性调制技术，滤波并不能消除交调产物，从而对相邻信道产生不同程度的干扰，因此必须采用线性化的发射机系统。
射频功率放大器是发射机系统中非线性最强的器件，特别是为了提高功率效率，射频功放基本工作在非线性状态，因此线性化功率放大器设计技术己成为线性化发射机系统的关键技术。
2.出于对通信系统功率效率的要求，不能采用简单的功率回退技术来解决功放线性化问题。
所谓功率回退就是采用大功率的放大器，然后通过功率回退使之工作在线性放大区域。
如果采用该技术，一方面电源利用率一般仅为5%，会产生导致终端自主时间过短、基站热管理等一系列问题。
另一方面大功率器件只能输出很小的功率，其本身潜力不能充分发挥，也造成整机制造成本的提高。
射频功率放大器线性化技术发展现状的研究1.引言1.1 论文背景在现代无线通信系统之中，射频前端部件对于系统的影响起到了至关重要的作用。
随着科技的进步，射频前端元件如低噪声放大器（LNA）、混频器（Mixer）、功率放大器（PA）等都已经集成到一块收发器之中，但其中对性能影响最大是功率放大器。
功率放大器是一种将电源所提供的能量提供给交流信号的器件，使得无线信号可以有效地发射出去。
根据功率放大器的分析模型（泰勒级数模型），可知到当输入信号的幅度很小的时候，对于功率放大器的非线性特性影响较小。
但当输入信号的幅度比较大的时候，就会对功率放大器的非线性度产生很大的影响，所以说对功率放大器的非线性性能产生影响的关键因素就是输入信号幅度的增强并且不断地变化。
随着无线用户数量人数的不断增加，有限的通信频段变得越来越拥挤。
为了提高频谱的利用效率，线性化调制技术技术譬如正交幅度调制（QAM）、正交相位键控（QPSK）、正交频分复用（OFDM）就在现代的无线通信之中就被广泛的应用，因为这几种技术的频谱利用率更高。
但是这些线性化调制技术都是包络调制信号，这就必然会引入非线性失真的问题。
通信系统中的很多有源器件都是非线性器件，一旦包络调制信号通过该系统时，就会产生非线性失真，谐波的频段很多时候会影响到相邻的信道中的信号，会对系统产生一定程度的干扰，因此高功率高频率的射频发射系统的输入信号也必须控制在一定的幅度范围以内。
对于那些包络变化的线性化调制技术就必须采用线性发射系统。
然而发射系统中非线性最强的器件是功率放大器，同时发射系统都要求有尽量高的发射效率，所以为了效率，射频功放基本都工作在非线性状态，所以如何提高功率放大器的线性度就显得异常关键。
现在整个通信领域，射频功率放大器的线性化技术已成为一个越来越重要的研究领域。
1.2射频功率放大器线性化技术国内外研究现状RF功率放大器的线性化技术研究可以追溯到1920年，1928美国人Harold．S．Black 在贝尔实验室工作的发明了负反馈和前馈技术并应用到放大器设计中，功率放大器的失真得到了明显的改善。
线性化微波功放现状及发展趋势学院：电子工程学院专业：电磁场与微波技术教师：徐瑞敏教授：XXX学号：2014210202XX报告日期：2014.10.26线性化微波功放现状及发展趋势一、引言电磁波和低频率端相比高频率端拥有其独特的优点，近年来尤其是微波毫米波电路作为航空航天的无线通信手段得到广泛应用。
但是在几乎所有的微波电子系统中，要将信号放大都需要微波功放，因此微波功放在微波有源电路中拥有了无可比拟的重要地位。
对微波功放,除了有一定的功率输出和增益指标以外,线性度也是一个十分重要的指标。
例如在微波测试设备中,由于功放的非线性失真所产生的谐波往往影响了测试精度;在移动通信的基站和移动站中,功放的非线性失真往往会产生邻道干扰,从而引起信号失真。
因此,在这些设备中对功放的线性度提出了很高的要求。
对功放线性度的衡量可从两个指标来考察:一为谐波抑制度,当放大器输人频率为f0的单频信号时,由于非线性失真,会产生频率为nf0等的谐波,如图1所示,输出主频与谐波的功率电平之差即为谐波抑制度,用dBc表示。
第二个衡量指标为三阶交调系数。
当放大器输人一定频率间隔(例如SMH:)、幅度相同的频率为f,和f:两信号时,由于非线性失真,在放大器输出端除了放大的f’,和f:外,还有2j,;一J:和2j:一f,,此为三阶交调频率,如图1(b)所示,主频与三阶交调频率的功率电平之差即为功放的三阶交调系数,用(IBc表示也可用一分贝压缩点来表示功放的线性度的,一分贝压缩点与三阶交调之间具有换算关系。
二、功率放大器的非线性特性现在一方面人们追求更高的功率利用率，另一方面是日益发展的无线通信产业的要求迫使我们不得不给予功率放大器的线性化问题以足够重视。
要研究线性化技术，首先必须了解功率放大器的非线性失真特性，以做到有的放矢。
理想情况下，功率放大器工作在线性状态，传输系数与输入信号的幅度和相位无关。
但在实际情况中并非这么简单，由于晶体管的特性，在达到一定输入功率时，放大器将呈现出非线性。
信号的输入输出不在是上面简单的函数关系。
放大器随着输入信号的增大，从线性区进入非线性区，此时功放的增益不再是常数，而是一个与输入信号有关的变量，输入输出呈非线性，甚至在达到一定输入功率后，功放输出将不再增加。
此外功率放大器输出端产生了与输入频率有关的新的频率分量，当信号输入时，除了基波分量，还会出现各阶互调分量和高次谐波分量。
这种非线性特性，在通信系统中对相邻信道的干扰，降低系统的性能。
对于功放的非线性程度可以用特定的特性参数来表示。
2.1谐波失真谐波失真是衡量功放线性化程度的一个重要指标，为了简化分析，可以将功率放大器看做一个无记忆非线性系统模型，即输出电压是当前输入电压的函数，放大器的传输特性可以表示为：根据幂级数分析法，假设，此时为：从上式不难发现，输出信号中除了输入信号频率外，还产生了新的频率分量，这将影响放大器的性能指标。
对此，我们通常用谐波抑制度来表示功放对于谐波的抑制能力，即：其中Pn和 P 分别是第 n 次谐波和基波的功率，HDn表示第 n 次的谐波抑制。
2.2交调失真交叉调制是指在非线性系统中同时存在有用信号和干扰信号，当通过放大器时，干扰信号被转移到有用信号的载波上形成的一种失真。
假设输入信号是由幅度相同的一个干扰信号与一个调制信号组成，表达式为：则经过非线性功率放大器后得到的输出信号为：通过非线性功率放大器后，调幅信号的载波频率发生了改变。
2.3互调失真如果放大器输入端同时有两个输入信号V1 和V2 ，在经过非线性放大器后，输出端还会产生互调失真。
已知则进一步展开得到：则可以得到，除去直流分量外还产生新的频率分量，把频率表示为：这种变化引起了放大器输出信号的频谱失真。
这种失真成为互调失真。
下图为三阶和五阶互调。
2.4 AM－AM 特性AM-AM 特性表示的是功放输出信号幅度受输入信号幅度影响的关系。
一般情况下如信号包络引起的 AM-AM 失真并不是很大，但在信号幅度波动较大的调制方式中，AM-AM 失真就较为明显了。
输出信号中带有输入信号频率的幅度项为：可以看出，它的值将随输入信号幅度的改变而改变，如果K3>0，成为增益扩，反之，称为增益压缩。
通过 MATLAB 可以直观看到增益随输入信号的变化。
2.5 AM－PM 特性AM-PM 特性主要是由功放的记忆效应造成的，由输入信号的幅度变化引起了相位变化。
工作在线性区的功放，相位变化比较小，当工作在饱和状态时这种现象就会比较明显。
而功率放大器一般要求较高的效率都工作在饱和或接近饱和的状态，其随输入信号幅度的变化曲线如图所示，三、功率放大器的线性化方法现状功率放大器线性化技术的研究开始于上世纪六十年代，当时主要在移动通信系统和广播系统中运用较广。
在现代通信系统中，复杂调制技术的广泛使用，使得对功率放大器的线性度要求很高，所以功放的线性化技术也就越来越受到科研人员的重视。
目前，较为常用的线性化技术主要有功率回退技术，负反馈技术，前馈技术，LINC，包络消除和恢复（EE&R）和预失真技术。
其中前馈预失真技术运用较广，但前馈技术也存在缺点，他的研发成本高，电路实现复杂，上下支路相位要求严格。
其他线性化技术也都各自存在缺点，而预失真技术因其性能稳定，自适应强等特点成为目前研究的主流，且随着数字电路的发展，其性能有很大的提升空间。
3.1 功率回退技术这是最常用的方法,即选用功率较大的管子作小功率使用,也就是牺牲直流功耗来提高功放的线性度。
由于任意输人功率的三阶交调系数满足公式;功率回退技术利用这个特点，在实际使用中，把功率放大器的输入功率从ldB压缩点向后回退几个分贝,工作在远小于ldB压缩点的电平上,使功率放大器脱离饱和区,进入线性工作区,从而改善功率放大器的三阶交调系数。
这种方法简单易行,不需要增加任何附加设备,是改善放大器线性度常用而有效的方法。
其缺点是功率放大器的功率利用率大为降低;另外,当功率回退到一定程度,即当IM3达到一40dB。
以下时,继续回退将不再改善放大器的线性度。
因此,在线性度要求很高的场合,完全靠功率回退是不够的,而必须将功率回退法与其他线性化措施结合在一起使术。
3,2前馈法前馈的构思源于反馈,不同的是在输出端进行校准。
在各种功率放大器的线性化技术中,前馈技术应该是最先进的。
如图所示,前馈电路原理包括两部分:失真信号的提取和消除。
在失真信号提取环路中,親合器3的输出端是反相的失真信号。
然后反相的失真信号经PA2后与经过延迟线2的PA1输出信号在稱合器2中矢量叠加,失真信号被抵消掉了,PA的线性度得到提高。
前馈技术兼具了闭环和开环系统的优点,但是电路复杂。
在工作频带,时间和温度的校准精确度都完全取决于电路里各元件的精度。
辅助功率放大器的引入也会使整个系统的效率降低,增加了成本。
前馈技术在理论上具有精度高，稳定性好，线性化程度高等优点，也没有带宽的限制，但在具体实现时，前馈系统要求各输出幅度匹配，并且两条平行通路上相位和延时要匹配，而且失真相消环路中的辅助放大器必须要求有很高的线性度，否则又将引入失真分量。
但由于没有闭环结构，当外界坏境温度改变时，前馈技术也无法实现自适应。
这些都使得前馈技术没有很大围的得到运用，一般主要是用在卫星通讯和军事通讯中。
3.3负反馈法负反馈是将功率放大器输出的非线性失真信号反馈到输人端,与原输人信号共同作为功率放大器的输人信号,以减少功率放大器的非线性。
但必须要求的是反馈信号的输出和输入信号有完全相同的相位。
反馈法可以分为直接反馈和间接反馈。
直接反馈控制法没有很高的增益，对稳定性的要求也很高，所以一般情况下都采用间接反馈法。
这是负反馈的原理图。
在1端输人微波信号,2端输出含有三阶交调分量,该输出信号通过祸合器使一部份信号进人反馈网络B,通过反馈网络使信号倒相,再经过栩合器输人功率放大器,最后,在功率放大器输出端口输出的基波信号虽比没有反馈网络时有所损失,但同时三阶交调分量得到了明显的抑制。
3.4预失真法目前该技术主要分为射频预失真和基带预失真两种基本类型。
采用基带预失真方法,适应性较强,而且可以通过增加采样率和增大量化阶数的办法来抵消高阶互调失真,是一种很有发展前途的方法。
预失真法就是在功率放大器前增加一个非线性电路用以补偿功率放大器的非线性。
预失真是一种开环技术,需要预先知道所要改善的功放的非线性失真特性。
然后通过调整预失真器输出信号的相位和幅度,使其与功放的非线性失真特性相反,从而改善整个系统的线性度。
假设双频从IN输人,频谱如a,经过分路电桥1后分成两路,一路经线性放大器A放大,频谱如b;另一路经非线性放大器B,输出频谱如b、。
两路信号再由电桥2合成为一路输出,调节非线性支路的移相器口,可以使b和b飞相位相反,从而合成信号频谱如‘所示,这就是预失真信号的频谱。
此信号输人主功放尸A,放大后产生了三阶交调被压缩的,比无预失真电路时线性度高的信号频谱d,这就是预失真法的基本原理。
根据这一原理,演绎出许多预失真的方法。
如图所示：预失真法在功放线性化技术中应用得最多,它具有性能稳定、带宽相位一致性好、非线性失真改善效果好的特点。
3.5 LINC 法非线性器件线性化是将输入数字信号分离成为两个恒包络但不同相位的信号。
这两个调相信号经过高功率放大后再合成。
由于放大器的输入信号是恒包络信号，避免了功放的 AM-AM 非线性失真。
LINC法适用于窄带线性化方面。
具有不用考虑信号调制方式，且不需要反馈信号，稳定性高的优点。
原理图如下所示：3.6本章小结：线性化技术之间的比较这一章节中，我们讨论了功率放大器的线性化技术。
首先介绍了几种常用的微波功放线性化技术，包括功率回退法、负反馈法、前馈法、EE&R 法、CALLUM 方法等,给出了这些线性化技术的基本理论根据。
在实际的选择中，可以根据对带宽，线性度等得要求，综合设计电路。
反馈电路在抑制三阶交调失真的同时保证不错的输出功率和效率。
但是带宽窄,稳定性差,只适用于单载波的系统。
前馈技术兼具了闭环和开环系统的优点,但是其电路复杂,在工作频带,各元件的精度对校准精度影响很大。
辅助PA的引入也会降低整个系统的效率,增加了成本。
并且由于元器件精度的限制,前馈技术在毫米波频段还无法实现,只能应用在射频微波频段。
非线性器件法要求两个支路完全一致,并且对外部环境变化也很敏感,这都极限制了它的应用。
预失真技术是开环系统。
利用预失真技术可以得到很宽的带宽,也不存在闭环系统中的稳定性的问题。
并且容易实现,成本低廉,适用于要求成本低、功率高的通信系统。
以下是线性化技术之间的比较关系。
四、功率放大器的线性化方法发展趋势由于目前移动通信系统对功放的线性度提出了更高的要求,因此仅采用一两种方法来提高线性度很难达到要求,我们准备采用多种方法联合使用,以达到一定的线性度指标。
