线性化微波功放现状及发展趋势2
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2024年微波通信设备市场分析现状引言随着科技的发展和互联网的普及,微波通信设备在现代通信领域中扮演着重要的角色。
微波通信设备作为一种高频率的无线通信技术,具有传输速度快、距离远、抗干扰能力强等特点。
本文将对微波通信设备市场的现状进行分析。
1. 市场规模根据市场研究数据,微波通信设备市场在过去几年中呈现稳步增长的趋势。
据统计,2019年微波通信设备市场的全球市场规模约为1000亿美元。
预计到2025年,市场规模将达到1500亿美元。
这主要归因于全球通信需求的增加以及5G技术的推广。
2. 市场驱动因素微波通信设备市场的增长主要受到以下几个因素的驱动:2.1 5G网络的发展随着5G网络的快速发展,微波通信设备在构建高速、高容量的通信网络中发挥了重要作用。
5G网络对传输速度的要求更高,而微波通信设备能够提供更高的带宽和更低的延迟,满足了5G网络的需求,因此对微波通信设备市场的需求也在增加。
2.2 互联网普及和应用领域扩大随着互联网的普及和应用领域的扩大,人们对快速、稳定的通信需求也在增加。
微波通信设备可以提供可靠的无线通信连接,满足人们对高质量通信的需求,因此在企业、家庭等各个领域都有广泛的应用。
2.3 新兴市场的崛起随着新兴市场的崛起,如亚洲、拉美等地区,对通信设备的需求也在不断增加。
这些地区在建设和扩展通信网络时,往往会选择微波通信设备作为主要的通信技术,这进一步推动了微波通信设备市场的增长。
3. 市场竞争格局微波通信设备市场竞争激烈,目前市场上存在众多的厂商。
根据市场份额的分析,华为、爱立信、诺基亚等跨国通信设备制造商占据了市场的主要份额。
这些公司凭借其技术实力和品牌优势,在市场竞争中占据了领先地位。
此外,一些国内厂商也在微波通信设备市场中崭露头角,如中兴通讯、华为等。
这些企业凭借其丰富的市场经验和技术研发实力,逐渐在国内外市场上获得了一定的份额。
4. 市场挑战和机遇尽管微波通信设备市场前景广阔,但也面临一些挑战。
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。
微波功率放大器的特性及其线性化技术研究随着通信技术的不断发展,微波功率放大器得到了广泛的应用。
微波功率放大器是微波系统中的关键元件之一,其主要作用是将微弱的微波信号放大成需要的输出功率。
随着放大器工作频率的不断提高,如何提高放大器的输出功率并保持其线性度成为了研究的重要方向。
一、微波功率放大器的特性微波功率放大器的性能指标主要包括增益、输出功率、噪声系数、频带等,其中输出功率是刻画微波功率放大器性能的关键指标。
微波功率放大器的增益和输出功率通常可以通过采用多级放大的方式来获得。
但是,多级放大器的缺点是易受温度和噪声等干扰,同时会引起非线性失真,影响输出信号的质量。
因此,需要研究一些新的放大器结构和线性化技术来解决这些问题。
二、微波功率放大器的线性化技术微波功率放大器的非线性失真主要有交调失真和截止失真两种形式。
交调失真是由于不同频率的信号之间相互作用导致的,而截止失真则是由于局部饱和引起的。
为了降低非线性失真,研究人员采用了很多线性化技术,包括前级微波信号处理、自适应算法和数字前向矫正等。
下面分别介绍一下这些线性化技术的原理和应用。
1. 前级微波信号处理前级微波信号处理是通过在微波输入信号前引入相应的非线性元件来改变输入信号的频谱,从而提高输出信号的线性度。
前级微波信号处理可以通过锁相放大器、限幅器和衰减器等非线性元件来实现。
2. 自适应算法自适应算法是一种比较流行的线性化技术,它可以通过自适应的方式来提高放大器的线性度。
自适应算法是通过将一组预定义的信号注入到放大器中,然后对输出信号进行分析和比较,根据比较结果对输入信号进行调整,从而达到优化放大器的目的。
自适应算法的主要优点是可以实现实时的非线性失真补偿,但是需要较高的运算速度和高质量的参考信号,同时还需要对算法进行实时优化。
3. 数字前向矫正数字前向矫正在最近几年内得到了广泛的应用,其主要是通过在放大器输入端添加矫正信号来补偿非线性失真。
数字前向矫正可以通过数字信号处理器和运算放大器等组成,在输入信号经过前向矫正后,可以得到相应的线性度和输出功率。
2024年微波通信设备市场发展现状引言随着信息技术的飞速发展和数字化转型的推进,微波通信设备在现代通信领域中扮演着重要角色。
微波通信设备作为一种高频通信技术,具有传输速度快、带宽大、抗干扰能力强等特点,被广泛应用于移动通信、卫星通信、雷达系统等领域。
本文将对微波通信设备市场的发展现状进行探讨,分析其面临的机遇和挑战。
市场规模和趋势当前,微波通信设备市场规模不断扩大,且呈现出以下趋势:1.市场规模不断增长:随着全球范围内通信需求的不断增加,微波通信设备市场规模稳步增长。
特别是在新兴市场和发展中国家,基础设施建设和通信网络覆盖率的提升带动了微波通信设备市场的发展。
2.移动通信需求的增加:移动通信市场的快速发展是推动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数据流量的快速增长,运营商需要更多的微波通信设备来满足用户需求。
3.卫星通信的广泛应用:卫星通信作为一种重要的通信手段,对微波通信设备的需求也在不断增加。
卫星通信设备通常需要大功率的微波设备来进行信号的传输和接收。
4.技术升级和创新驱动市场:微波通信设备市场在技术方面不断创新和升级,引入了更高速率的数据传输技术和更先进的天线技术。
新技术的引入促使市场上的老旧设备得到替换和更新,推动了市场的增长。
市场竞争格局微波通信设备市场竞争激烈,主要的市场参与者包括华为、爱立信、诺基亚等知名通信设备供应商。
这些公司拥有先进的技术研发能力和全球化的市场渠道,他们的产品涵盖了微波通信设备的各个应用领域。
此外,一些地区性的通信设备供应商也在微波通信设备市场中占据一定的份额。
这些供应商主要专注于本地市场,通过提供定制化的解决方案和本地化的服务来满足客户需求。
市场机遇与挑战微波通信设备市场面临着以下机遇和挑战:机遇1.5G网络建设的需求:5G网络的快速发展将带动微波通信设备市场的增长。
5G网络需要更多的微波设备来实现高速数据传输和低延迟通信,这为微波通信设备供应商提供了巨大的机会。
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。
微波功率放大器的线性化技术研究微波功率放大器是无线通信系统中最为关键的设备之一。
在信号传输过程中,微波功率放大器所承担的任务是放大信号。
由于放大器在放大过程中会产生非线性失真,因此人们就需要对微波功率放大器进行线性化处理。
本文将探讨微波功率放大器的线性化技术研究。
一、微波功率放大器的非线性失真微波功率放大器的非线性失真主要表现为谐波失真和交叉调制失真。
谐波失真指的是放大器将输入信号的基波频率变得更高,也会产生原信号频率整数倍的谐波。
交叉调制失真是指输入的两路信号在放大过程中发生交叉调制,产生新的混频信号。
这些失真信号对无线通信系统的性能会产生极大的影响,因此需要对放大器进行线性化处理。
二、微波功率放大器的线性化技术1. 负反馈技术负反馈技术是一种通过引入反馈信号来改变放大器的放大特性,以降低非线性失真的方法。
具体做法是将部分输出信号引入到放大器的输入端,相当于让放大器输出信号与输入信号相减。
通过控制负反馈的程度,来实现对功率放大器的线性化处理。
2. 前向修正技术前向修正技术是在放大器的输入端引入与非线性组件相同的非线性元件,用其产生的反向信号进行修正。
该方法主要是通过在输入信号中加入一定量的反向信号来抵消放大器内部产生的非线性失真。
3. 预失真技术预失真技术是通过在输入端对信号进行预处理,以达到合理的输入幅度和相位来避免微波功率放大器的非线性失真。
与前向修正技术类似,预失真技术也是在输入端对信号进行处理,不同之处在于,预失真技术是将预加工电路中的信号与微波功率放大器的输出信号相减来抵消非线性失真。
三、微波功率放大器线性化技术的研究方向目前,微波功率放大器的线性化技术已经得到了广泛应用,并且取得了一定的进展。
但是,人们对微波功率放大器线性化技术的研究仍然在不断的深入中。
目前,微波功率放大器线性化技术的研究主要是针对以下几个方向:1. 高阶非线性失真的抑制。
在多载波通信系统中,非线性失真的级数往往较高,研究高阶非线性失真的抑制,对于提高微波功率放大器的性能至关重要。
2024年行波管放大器市场发展现状引言行波管放大器是一种用于微波和射频频段的功率放大器。
行波管放大器具有高增益、大功率输出和广泛的频率范围等优点,因此在通信、雷达、卫星通信、医疗设备等领域得到广泛应用。
本文将对行波管放大器市场的发展现状进行分析。
市场规模行波管放大器市场在过去几年持续增长,迅速发展。
尤其是移动通信和卫星通信领域的快速发展推动了行波管放大器市场的需求增长。
根据市场研究报告,行波管放大器市场的年复合增长率预计将达到X%,市场规模将超过X亿美元。
技术趋势宽带化近年来,通信技术不断发展,对行波管放大器的频宽要求越来越高。
因此,行波管放大器市场正朝着宽带化方向发展。
新一代的行波管放大器不仅具有更大的频率范围,还具有更宽的带宽,可以满足高速数据传输和大容量通信的需求。
小型化随着微波和射频电子设备的不断减小和集成,行波管放大器市场也趋向于小型化。
小型化的行波管放大器占用空间小、重量轻,适用于现代化的通信设备和卫星通信系统。
此外,小型化还可降低成本,提高性能和稳定性。
市场应用通信领域行波管放大器在通信领域中具有广泛的应用。
无线通信、卫星通信、光纤通信等都需要使用行波管放大器来增强信号的传输距离和质量。
特别是在5G通信发展的背景下,对行波管放大器的需求将继续增长。
雷达系统雷达系统是行波管放大器的重要应用领域之一。
雷达系统需要利用行波管放大器来增强雷达信号的功率,以实现更远距离的目标检测和跟踪。
随着军事技术的不断发展和提升,对行波管放大器的需求将持续增加。
医疗设备行波管放大器在医疗设备中的应用也逐渐增加。
医疗成像设备、放射疗法设备等需要使用行波管放大器来产生和放大微波和射频信号。
行波管放大器在医疗设备中的高增益和高功率输出能力可以提高设备的效果和性能。
市场竞争行波管放大器市场存在着激烈的竞争。
主要的行波管放大器供应商包括XXX、YYY和ZZZ等。
这些企业凭借其丰富的技术经验、广泛的产品线和良好的市场声誉在市场中占据主导地位。
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:徐瑞敏教授姓名:XXX学号:2014210202XX报告日期:2014.10.25一、引言微波功放广泛应用于对微波功率有一定要求的各种微波设备中,如微波测试设备、雷达发射单元、移动通信基站、移动站、电子对抗、卫星通信、微波遥感、微波医疗仪器等。
随着微波固态器件的发展,微波功放也逐渐由体积较大、重量较重的电真空放大器过度到体积较小、重量较轻的固态放大器,如双极晶体管放大器,场效应管放大器及单片集成放大器。
随着通信技术的发展对小信号放大器、功率放大器的线性度提出了越来越高的要求。
为了满足通信发展的需要,通信信道也越来越拥挤,放大器通常同时放大频带内调制到多个“子载波”的信号电平大小可相差千万倍以上的多个信号。
这些信号互相调制引起灵敏度下降,通信质量下降等问题,因此对放大器的线度提出了越来越高的要求,线性功率放大器的研究是近年来国际电子技术研究的热门。
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2f0等的谐波,如图1(a)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5MHZ)、幅度相同的频率为f1和f2两信号时,由于非线性失真,在放大器输出端除了放大的f1,和f2外,还有2f2-f1和2f1-f2,,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dBc 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的换算关系将在本文 3.1节中加以说明。
二、功率放大器的非线性失真特性通信系统的信号带宽是有限的,并且存在噪声和干扰。
这导致通信系统存在振幅失真、相位失真和记忆效应,这三者是系统非线性失真的主要原因。
设输入、输出信号分别为x(t)、y(t)。
如果认为系统为线性的,那么其特性可以用传递函数w j jw H exp 表示。
线性系统也存在失真,线性失真(也称频率失真),指的是传递函数的幅度或相位与频率相关联。
这时输出信号与输入信号之间的关系可以表示为:0t t kx t y ,为无失真传输,只是按比例改变了。
对于非线性系统,上述公式则不再适用。
这时:t Tx ty ,如图2-1图2-1功率放大器的输出与输入之间的关系可以看出,二者之间的线性关系只有在输入较小时才成立。
当输入信号增大到一定值时,二者之间的关系就会偏离线性,即非线性失真。
固态功率放大器由半导体材料制成,其内部参数会随器件的老化发生变化,并且工作性能也会受外部环境的影响。
当系统的输出不仅受到当前输入的影响,还受到之前输入的影响时,则称之为有记忆的系统。
功放即是一个有记忆的、缓慢时变的非线性系统。
但是其时变效应很缓慢,为了简化分析,通常在一段时间内将其看成时不变的非线性系统,不考虑记忆效应。
2.1.1功放的非线性振幅失真又称AM-AM 转换特性。
依据上面的假设,输出信号out v 与输入信号in v 之间是函瞬时数关系,即:t v f v in out将其用幕级数展开...33221t v k t v k t v k v in in in out如果i k 为零(i= 2,3,4...),则认为功率放大器为线性系统。
对于非线性系统,我们假定其为弱非线性系统,可以取前三项近似表示:tv k t v k t v k v in in in out 31211输入信号含一个频率信号时,即t w A v in 1cos ,那么将out v 展开t w A k t w A k t w A k v out 1333122211cos cos cost w A k t w A k t w A k A k A k 1331221331213cos 412cos 21cos 2121由式上式可见,除了基频分量输出信号中还出现了新的频率分量,新的直流分量,二次谐波分量和三次谐波分量等。
基频分量的振幅为33121A k A k ,线性增益1k 以及由非线性失真引起的部分。
当3k >0时,系统增益大于线性状态时的增益1k ,则称之为增益扩张;反之,则为增益压缩。
包括放大器在内的大部分器件会随输入功率增加而出现增益压缩的现象,即3k < 0,我们称之为AM-AM 转换效应,如图2-2所示。
但是有些器件在特定的偏置状态下会出现增益扩张现象,可以利用其设计预失真电路。
2.1.2功放的非线性相位失真功放的非线性相位失真,一是由记忆效应引起的相位失真,与频率有关。
由记忆效应所导致的相位失真可以用群时延特性来描述,通常会随输入信号带宽的变化而变化;另外一种是AM-PM 转换效应,即输入信号为大信号时,则会导致输出信号产生相移。
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(Backoff )功率回退技术是功放设计中最常见的线性化方式,就是选择功率较大的管子做小功率输出使用,在实际使用中,让功放工作在低于其 1dB 压缩点一定量的点上,使他远离饱和区,工作在线性工作区,这样就能够获得较好的线性度。
例如由前一章调制系数的计算公式可得,当A<<1 时,CM 近似为123/3a A a ,用分贝数表示得:A a a dB CM lg 3lg 2013功率回退法就是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1928年,也是H.S.Black等人首先利用前馈技术改善了放大器的线性度。
这开启了线性化技术的研究。
前馈的设计理念源于反馈,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[15]应该是最先进的,也是发展最快的。
现在前馈放大器在国外已经广泛应用于有线电视系统、多载波通信系统、蜂窝系统基站和卫星通信系统中,但是国内才刚刚起步。
如图3-2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。
在工作频带内,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。
从理论上讲,前馈技术具有精度高,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范围的得到运用,一般主要是用在卫星通讯和军事通讯中。
3.3负反馈技术(Feedback)负反馈法是一个应用较早的技术,他是将功放输出的非线性失真信号一部分反馈到输入端,与原信号叠加,这样实现功放线性化输出的要求,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,其中技术比较成熟的是Polar 环法和Cartesian 环法两种。
Polar 环的工作原理是对输入输出信号幅度和相位进行对比,并且根据差值对两者各自做出调整,以此获得较好的精度。
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。
图3.3(b)比较了功率放大没有反馈网络与有反馈网络时输出信号的频谱图。
3.4预失真技术,预失真技术原理简单,成本低,是最常用的一种线性化方法。
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。
原理如图3-4:预失真技术的校准精度低于负反馈和前馈法,但是稳定性更好、带宽更宽。
并且成本低廉,通常做成一个模块置于输入与功率放大器之间。
按照预失真器在信号流程中的位置划分,可以分为基带预失真、中频预失真(IF)和射频预失真(RF)。
按照其处理信号的方式划分,又可以分为:采用模拟器件进行处理的模拟预失真和釆用DSP进行处理的数字预失真。
下面对这两种预失真技术进行详细论述。
3.4.1模拟预失真技术模拟预失真最初是用在行波管功率放大器中的,取得一定成果后很快又推广到了固态功率放大器中。
对于固态功率放大器而言,由于功率放大器的非线性失真特性导致的增益压缩和相位扩张,模拟预失真器需要产生一个相反的失真信号与之相抵消。
如果预失真器的失真特性与功放的失真特性完全相反,则可以得到一个完全线性的传输函数。
模拟预失真技术的电路结构简单,由模拟器件构成,成本低,并且可以工作到毫米波频段,所以应用很广泛。
3.4.2数字预失真技术由于模拟预失真技术的不足和数字信号处理技术的成熟,可以采用DSP来实现预失真,即数字预失真技术。
典型电路如图3-5:数字预失真技术首先采用AD芯片把输入输出信号转化为数字信号,然后比较失真前后的信号,得到对应输入输出的真值表。
由于是闭环系统,所以数字预失真技术有不错的稳定性和可靠性,但是电路结构复杂。
算法如何实现精确的校准和选择满足高频率要求的器件是技术要点,也是难点。