线性微波功放设计

超线性功放的设计随着移动事业的迅猛发展，特别是CDMA和第三代移动通信技术的发展，使得系统对功放线性的要求越来越高。

在移动通信系统中，为了保证一定范围的信号覆盖，我们通常使用功率放大器来对信号放大，进而通过射频前端和天线系统发射出去。

而在CDMA或WCDMA以及TD-SCDMA的基站中，如果采用一般的高功放（通常工作于AB类），将由于非线性的影响产生频谱再生效应，为了较好的解决信号的频谱再生和EVM（误差矢量幅值）问题，就必须对功放采用线性化技术。

不仅如此，功放在基站放大器中的成本比例约占50％，如何有效、低成本地解决功放地线性化问题就显得非常重要。

1、超线性功放解决方案的提出传统解决功放的线性的方法多数是采用功率回退的方法来保证功放的互调分量也就是保证功放工作在线性范围，从而不影响信号的覆盖以及通信。

图1给出了关于三阶截点、1dB压缩点以及三阶互调随输入功率的变化曲线。

图1、分贝压缩点输出功率分贝压缩点输出功率从图中可以看出，传统的解决方法就是通过将输入功率降低，如果输入功率降低1dB，那么系统的互调分量将会好2dB，依次类推，就是说为了保证线性，对于CDMA或者WCDMA的功放，我们只能用100W的放大管子来出5W功率。

但是由于管子是为100W设计的，其静态工作点仍旧很高，静态电流依然很大。

所以，功放整体电流会很大，电流大意味着功放的效率很低，将会有很大一部分热量只能释放到管子以及电路板上，这些热量既是一种能量的浪费，更重要的是会造成降低芯片的使用寿命。

利益方面，能提供如此大功率的放大管子的价格是非常昂贵的。

基于以上这些考虑，同时单纯的功率回退所能获取的互调是有限的，随着功率的进一步增高，仍旧依靠功率回退是不能解决问题的。

所以，这里提出一种前馈预失真的设计方案来同时解决线性、效率以及成本问题。

2、前馈预失真功放设计方案目前较为成熟和流行的超线性解决方案包括前馈技术、预失真技术（包括模拟预失真和基带预失真）、反馈技术等方法。

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。

2007年全国微波毫米波会议论文集1248微波超线性功率放大器的设计张娟，延波，陈睿电子科技大学电子工程学院，成都（610054）摘要：本文设计并仿真了应用于W-CDMA基站的25W的超线性功率放大器，将前馈技术应用于对功率放大器进行线性化，结果表明此前馈功放输出能达到43.9dBm，约有50dB的高增益以及－71.5dBc的三阶交调系数。

在主功率放大器输出功率和增益基本不变的前提下，其三阶交调系数提高了47dB，线性度得到很大的改善。

关键词：W-CDMA，超线性，功率放大器，前馈Design of Microwave Ultra-Linear PowerAmplifierJuan Zhang，Bo Yan，Rui ChenSchool of Electronic Engineering, UESTC, Chengdu（610054）Abstract: In this paper, a 25 watt ultra-linear power amplifier using feedforward technique operating in the W-CDMA base-station has been developed. The simulation result shows that high output power level over 43.9dBm, high gain over 50dB and high linearity have been achieved. Its measured third-order intermodulation distortion (IMD) is -71.5dBc, which is 47dB greater than there is no linearization technique. It proves the foundation of the theories and a reference price of the project for getting a greater IMD. Keywords: W-CDMA, ultra-linearity, power amplifier, feedforward1 引言近年来，无线通信事业在全世界范围内蓬勃发展，无线通信设备的用户，特别是无线手机用户迅速增长。

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。

微波高线性功率放大器设计
李峰;李铭祥
【期刊名称】《上海大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2003(009)006
【摘要】微波功率放大器是移动通信系统中的关键器件.该文介绍用小信号法设计小灵通直放站高线性功率放大器的方法和过程,并给出一种简单有效的功率放大器偏置保护电路.应用CAD软件对电路进行仿真和优化,最后完成电路制作并给出了结果.测试结果为增益12 dB,输出功率30 dBm,三阶交调45 dBc.
【总页数】3页(P491-493)
【作者】李峰;李铭祥
【作者单位】上海大学,通信与信息工程学院,上海,201800;上海大学,通信与信息工程学院,上海,201800
【正文语种】中文
【中图分类】TN722.5
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1.高功率微波大气传输中的非线性衰减 [J], 牛忠霞;余道杰;杨建宏;周东方;侯德亭
2.高功率微波对线性调频无线电引信的作用效应 [J], 熊波;张小枫;尚雅玲;路明
3.LDMOS线性微波功率放大器设计 [J], 韩红波;郝跃;冯辉;李德昌
4.基于ADS高线性微波功率放大器设计 [J], 庄东曙;陈文嘉;李跃进;黄锦香
5.一种应用于无线局域网802.11a/n的高功率线性功率放大器设计 [J], 陈磊;崔杰;赵鹏;康春雷;史佳;牛旭;刘轶
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微波功率放大器技术与设计众所周知，当前国内外抑制信号二、三次谐波绝大多数采用的方式就是在功放后加开关滤波器。

通过以往大量的实践结果表明，在45dbm/路辐射功率的环境中进行操作可以在规定的时间空间范围内实现二次35dbc与三次40dbc（基于当前国内开关滤波器的标准），但该技术就目前而言仅在低频、窄带信号中能够有效开展，在高频和宽带环境很难发挥出最佳效应。

但是通过以往大量的仿真实验结果以及总结的经验发现，如果运用得当，数字预失真技术在解决微波功率放大器线性化技术方面比上面方法能够取得更好的效果，因为它可以满足通信信号电磁环境模拟器对谐波和互调分量的指标要求，鉴于此，本文是对微波功率放大器技术与设计工作进行分析，仅供参考。

标签：功率放大器；预失真技术；线性化；移动通信引言：微波集成电路技术是无线系统小型化的关键技术.在毫米波集成电路中，高性能且设计紧凑的功率放大器芯片电路是市场迫切需求的产品.总的来说，微波功率放大器的芯片性能很大程度上取决于制造工艺，而每种工艺对功率放大器有着不同的特点或优势.对于工作频率不高于100GHz的芯片而言，砷化镓和氮化镓材料具有功率方面的优势.如果频率作为器件的首要考虑，那么选用磷化铟器件制作的功率放大器其频率可以高到500GHz以上.当然，对于工业制造来说，产品的成本也是功率放大器设计以及量产的重要因素，特别是对于消费电子产品类，互补金属氧化物半导体（CMOS）利于片上系统集成，因此具有成本优势.从应用场景来看，毫米波芯片工作于不同的频率有着不同的要求，比如在Ka波段的26.5～40GHz，目前主要用于卫星和中长距点对点通信，大功率是这个波段功率放大器的首要指标，因而氮化镓和砷化镓的功率放大器芯片是首选.对于60GHz而言，由于电磁波在该频率的衰减很大，主要潜在应用于短距离的高速通信并面向消费电子市场，因而成本较低的CMOS半导体和锗化硅器件是未来该频段芯片设计的首选。

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。

微波功率放大器设计及应用研究微波功率放大器是一种微波射频电路，其主要作用是将微波信号放大到一定的功率水平，以便于在通信、雷达、电子对抗等领域中使用。

功率放大器的设计和应用有着广泛的研究意义和应用价值，因此在工程科技领域中备受关注。

一、微波功率放大器的基本原理微波功率放大器是一种微波射频电路，它包含了一个微波谐振器和一个激励源。

微波信号被输入到谐振器中，通过电子元件的控制，使得信号在谐振器中产生振荡，产生一定的功率。

将这个微波信号放大后，就可以输出到需要的位置上。

微波功率放大器一般采用二极管或场效应管等半导体器件，可分为晶体管功率放大器和集成电路功率放大器。

二、微波功率放大器设计的关键技术微波功率放大器的设计需要掌握一定的关键技术，其中包括射频传输线的设计、阻抗匹配技术、功率合成技术、线性度控制、无线电频带滤波和电源消除技术等。

在设计功率放大器时，首先需要考虑的是信号的传输线路。

在设计传输线时，需要注意信号的匹配、反射和衰减等问题。

此外，还需要考虑谐振器的设计，谐振器的谐振频率以及电容、电感的选择对功率放大器的性能具有重要意义。

阻抗匹配技术是微波功率放大器设计过程中另一个关键技术。

信号的阻抗不匹配会导致功率发生反射，因此需要对信号的输入和输出端口进行阻抗匹配。

通常在信号的输入和输出端口分别设置匹配电路，以保证信号阻抗与输入和输出端口之间的阻抗匹配。

功率合成技术是指将多个微波功率放大器进行合并，以实现更高的功率放大。

在功率合成的过程中，需要注意功率分配的平衡性和阻抗匹配的合理性。

线性度控制也是微波功率放大器设计的重要技术。

随着功率的增加，放大器会出现非线性失真的现象，需要对其进行预先校准，保证信号在放大的过程中不会产生失真。

无线电频带滤波技术是将微波信号进行滤波，以去除掉频率范围之外的无用信号。

不同的领域对应的信号频率范围不同，因此需要根据信号所处的领域来选择相应的频带滤波器。

最后，电源消除技术是微波功率放大器设计中的另一个重要技术。

微波功率放大器设计与性能优化研究随着科技的不断发展，微波技术的应用越来越广泛。

微波功率放大器作为微波通信系统中的重要组成部分，其设计和性能优化对于提高系统的稳定性和可靠性具有重要意义。

本文将探讨微波功率放大器设计与性能优化的相关问题。

一、微波功率放大器设计微波功率放大器设计是一个复杂且关键的工作。

设计时需要考虑多个因素，如增益、稳定性、线性度、效率等。

具体如何进行设计，下面我们来详细了解一下。

1.1 增益微波功率放大器的增益是衡量其性能的一个关键指标。

我们通常采用dB来表示增益，与之对应的是功率的倍数。

比如，如果一个放大器的增益是10dB，则代表其输出功率是输入功率的10倍。

因此，为了获得更高的增益，我们需要尽可能地减小损耗，提高反馈效率。

1.2 稳定性稳定性是微波功率放大器设计中另一个关键性能指标。

要保证放大器的稳定性，就需要防止振荡。

振荡的原因通常有两种：一是功率放大器在高频上反馈，形成谐振回路，二是外界干扰回路。

因此，我们需要采取一些措施来抑制干扰，保证放大器的稳定性。

1.3 线性度微波功率放大器的线性度是其输出信号与输入信号之间的关系。

线性度较好的功率放大器，其输出信号中只有输入信号的倍频或加倍后的削弱倍数。

如果线性度较差，则输出信号中会包含很多畸变成分，从而影响输出质量。

因此，设计功率放大器时，需要考虑线性度问题，尽可能地提高功率放大器的线性度。

1.4 效率微波功率放大器的效率是指其输出功率占输入功率的比例。

一般情况下，功率放大器的效率越高，其输出功率就越大。

同时，功率放大器的效率也与线性度密切相关，因此在设计时，需要平衡功率放大器的线性度和效率，以达到最佳的设计效果。

二、性能优化微波功率放大器设计完成后，我们需要对其性能进行优化。

以下是一些常见的性能优化技术。

2.1 阻抗匹配阻抗匹配是微波功率放大器性能优化中的一个重要环节。

阻抗失配会导致反射损耗和波导模式失真，从而影响功率放大器的性能。

微波线性功率放大器设计研究摘要随着4G无线通信和军事领域新标准新技术的迅速发展，对于作为微波通信系统、雷达、电子对抗、宽带频率调制发射机、数字电视发射机等系统核心部件的功率放大器来说，它不仅仅是将信号放大到足够的功率电平，以实现信号的发射、远距离传输和可靠接收，而且对带宽、输出功率、线性度、效率和可靠性方面都提出了更高的要求。

功率放大器的好坏成为制约系统发展的瓶颈。

因此对于微波功率放大器的研究和设计有着重要的意义。

关键词微波；线性功率放大器；设计前言在宽带通信系统中，如多载波调制OFDM、长期演进系统LTE，都是非恒包络调制信号，信号的峰均比很高，回退放大器会大大降低工作效率，有必要采取有源线性化技术，射频预失真技术顺势而生，它只需在射频通路增加很少的射频元器件，就可达到提高功放输出功率、降低系统功耗、节约系统成本的效果。

1 原理美国Scintera公司推出的射频数字预失真（RF DPD）产品RFPALSC18xx 系列，为数字预失真提出了新的解决方案。

RFPAL工作午射频频率上，只涉及到射频通路的信号输入和输出，比较方便和功放集成，它具有较高的集成度，电路设计简单。

其最新产品SC 1894，工作频率168MHz至3800MHz，输入信号带宽25kHz至75MHz，它利用功放输出信号和输入信号计算功放非线性参数，具有自适应调节功能，与工作在SW至60 W平均输出功率的A/AB类或Doherty 放大器一起使用，最高能達到28dB。

的临波道抑制和38dB的三阶交调系数改善。

它采用QFN管脚封装，支持外部时钟输入，低功耗设计，最大功耗仅为990mW。

SC1894所采用的射频预失真技术可补偿调幅至调幅（AM～AM）和调幅至调相（AM-PM）失真、互调失真和功放记忆效应，采用反馈信息补偿由于温差和功放老化造成的信号失真。

图1a）是SC1894管脚封装及典型外围电路，b）是基于SCI894实现射频预失真的原理框图。

微波功率放大器设计及其应用研究一、微波功率放大器的设计原理1.1微波功率放大器的基本原理线性功率放大器的设计原理主要是通过使用有效的线性电路元件实现输入-输出线性关系，以尽可能保持信号的准确性和完整性。

常见的线性功率放大器包括B类功率放大器、AB类功率放大器和A类功率放大器。

非线性功率放大器的设计原理则注重于输出功率的最大化和效率的提高。

通过使用非线性元件来实现高效能的功率放大器，如C类功率放大器和D类功率放大器。

此类功率放大器常用于需要高功率输出但对信号质量要求较低的应用，如调频广播、通信传输等。

1.2微波功率放大器的设计要求1）增益和带宽：功率放大器应具有较大的增益和宽带特性，以保证微波信号能够被放大并保持信号的准确性。

2）线性度：对于线性功放，线性度是一个重要的设计参数，它直接影响着微波信号的失真程度。

因此，设计时要注意保持线性工作区域，以避免信号失真。

3）功率输出：功率放大器应能够提供所需的输出功率，并在整个工作频率范围内保持稳定。

4）效率：功率放大器的效率是指其输入功率和输出功率之间的比值。

高效的功率放大器不仅可以减少功耗，还可以减少散热问题。

5）稳定性：功率放大器应具有良好的热稳定性和电稳定性，以确保电路在各种环境条件下的可靠性。

二、微波功率放大器在通信系统中的应用研究2.1无线通信系统中的功率放大器无线通信系统中的功率放大器是将低功率微波信号放大成高功率信号，以扩大通信距离和提高通信质量。

在无线通信系统中，功率放大器通常用于射频发射系统、基站天线放大系统和卫星通信系统中。

2.2雷达系统中的功率放大器雷达系统中的功率放大器主要用于增强雷达发射信号的功率，以提高雷达系统的射程和目标检测能力。

功率放大器在雷达系统中通常用于雷达天线放大系统和雷达发射系统中。

2.3频谱监测中的功率放大器频谱监测是对无线电频谱进行监测和分析的过程，其主要目的是检测和定位无线电频谱中的干扰源和恶意干扰。

频谱监测中通常需要使用高功率放大器来增加接收信号的信噪比和动态范围，以提高干扰源的检测能力。

微波功率放大器的设计与优化研究微波功率放大器是一个重要的电子元器件，能将微弱的微波信号放大到足够大的幅度，用于无线电通信、雷达信号发射与接收等领域。

本文将介绍微波功率放大器的设计与优化研究。

一、基础知识1. 微波功率放大器的工作原理微波功率放大器是将输入微波信号放大一定倍数后输出。

它通常由放大器芯片及其它元器件构成，如调谐电路、滤波器、功率分配器等。

微波功率放大器的工作原理是将输入的微波信号通过调谐电路条件，进入放大器芯片。

芯片内部的晶体管、场效应管等被激发，将微弱的微波信号放大，同时通过滤波电路来除去杂散信号，使放大信号更为纯净。

最后，功率分配器将输出信号分配到无线电通信网络、雷达信号发射或接收等领域使用。

2. 微波功率放大器的分类按工作频率可分为微波功率放大器、毫米波功率放大器等。

按放大器芯片类型可分为二极管放大器、场效应管放大器、HBT放大器和HEMT放大器等。

按功率级数可分为单级功率放大器和多级功率放大器。

按功率输出方式可分为共阴极、共源极和共基极。

二、微波功率放大器的设计微波功率放大器的设计是一个系统工程，涉及到诸多电子元器件和电路，需要考虑多个因素，如频率、增益、稳定性等，通常需借助模拟仿真软件进行模拟分析和优化设计。

1. 设计步骤（1）需求分析：明确需求和目标，如输入输出频率范围、增益和噪声系数等。

（2）选型：选取合适的放大器芯片、调谐电路、滤波器、功率分配器等元器件，保证整个系统互相匹配。

（3）电路设计：建立电路模型，运用基础电路理论和公式进行设计，同时需要根据实际情况进行调整。

（4）仿真分析：利用模拟仿真软件进行系统仿真分析，观察其频率响应、增益、稳定性等性能指标。

（5）优化调整：通过仿真结果优化调整电路，使性能指标达到预期水平。

2. 设计方法根据微波功率放大器的性质和设计需求，常用的设计方法有：（1）增益稳定方法：通过在电路中添加补偿电路或反馈电路达到稳定的效果。

（2）调谐法：为纠正放大电路的非线性特性和提高性能，通常需要通过选择合适的调谐电路来减少电路阻抗不匹配带来的非线性失真。

微波功率放大器设计及其应用研究随着无线通信技术的不断发展，微波功率放大器（Microwave Power Amplifier）的应用越来越广泛。

作为微波通信系统最关键的组成部分之一，功率放大器的优异性能直接影响到整个系统的稳定性、传输速率和覆盖范围。

因此，设计、研究和应用微波功率放大器成为了当前领域内研究的热点之一。

一、微波功率放大器的基本原理微波功率放大器利用原始输入信号通过非线性放大器放大之后输出到负载上，使得输出信号达到预设目标功率的一种设备。

放大器的放大过程是通过非线性元件将交变信号转化成直流变化的形式，并将直流变化的信号再经过交流耦合网络变成微波信号，最后形成一个输出信号，其形式为输入信号的非线性放大。

因此，微波功率放大器的基本原理就是将小信号非线性地放大到大信号。

二、微波功率放大器的分类与特点根据微波功率放大器的工作原理和结构特点，可以将功率放大器分为线性功率放大器和非线性功率放大器两种类型。

线性功率放大器其输出功率与输入功率成正比，适用于对信号保真度要求较高、输入信号功率较小的场合；非线性功率放大器则不遵循线性关系，也就是说输入功率增加时输出功率不能成正比增加。

微波功率放大器的特点主要有以下几点：1. 带宽广、工作频率高，能够在GHz级别的频段内正常工作；2. 输出功率高，通常在瓦级别；3. 放大器的噪声系数低，信噪比高；4. 体积小、重量轻、可靠性高、耐高温等特点，便于制作和装配。

三、微波功率放大器的设计流程微波功率放大器的设计过程主要是从电路元件的选择、电路拓扑结构的确定、电路参数的计算、电路仿真、制作与测试等环节展开的。

设计过程中需要注意以下几点：1. 信号源的选取：在放大器设计的过程中，输入信号源的功率级别、频率、阻抗匹配都是非常重要的。

2. 放大器拓扑结构的选择：根据电路特点和参数要求，选择最合适的放大器拓扑结构。

3. 输能器设计：输能器是微波功率放大器的关键组成部分，它直接影响到功率放大器的性能。

微波功率放大器线性化技术刘海涛京信射频技术研究部产品部摘要：现代无线通信飞速发展，有限的频谱资源上需要承载越来越高的数据流量，4G LTE技术将达到100Mbps的传输速率。

在这种情况下，无线传输系统的设计和工作将承受着巨大的压力。

为了提高效率，作为系统中的核心部件——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。

本文对目前常用的各种线性化进行梳理，并分析了工作原理、介绍了技术特点，为高线性高效率微波功率放大器的设计提供了重要的参考依据。

关键词：无线通信微波功率放大器线性化技术前馈预失真1.引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，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）早期的移动通信采用恒包络调制方式与单载波传输覆盖，对于功率放大器的线性要求并不高；而进入21世纪，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与复杂调制模式；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，发射机系统会产生较大的失真分量，从而对传输信道或邻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）简单的功率回退技术不能满足现代系统要求：简单的功率回退技术虽然能获得较好的线性，但是由于器件本身的原因，纵使再深的回退，也无法达到很高的线性水平，满足不了系统的高线性要求，再者，功率回退技术使得电源利用率很低，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；3）多载波调制技术的逐渐采用要求线性化的功率放大器：以OFDM ( Orthogonal Frequency Division Multiplexing)为代表的多载波调制技术具有高传输速率、不需均衡等明显优点，己为许多标准如802. 11, HDTV ( High Definition Television )、4G LTE等所采用。

微波功率放大器的设计与测试技术微波功率放大器是一种电子器件，能将微弱的电信号放大到足以驱动其他设备的水平。

该器件被广泛应用于通信、雷达、卫星通讯、医疗设备等领域。

在此，我们将介绍微波功率放大器的设计和测试技术，以便更深入地了解这种器件。

1. 微波功率放大器的设计微波功率放大器的设计涉及到多个方面，包括选择适当的器件和匹配电路、优化功率增益、减小失真和噪声等。

在选择器件方面，常用的有晶体管、HBT、HEMT等。

根据不同用途和要求，选择不同的器件能提高功率放大器的效率和可靠性。

匹配电路是功率放大器设计中非常关键的一步，能够使放大器更好地匹配输入和输出信号，提高效率和稳定性。

常见的匹配电路包括L型匹配、Pi型匹配、T型匹配等，其中以Pi型匹配为主流，适用于大多数微波功率放大器。

优化功率增益是另一个重要的设计参数，功率增益越大，放大器的效率就越高，但同时也会加剧失真和噪声。

因此需要在功率增益和失真/噪声之间进行权衡，以获得最佳设计结果。

2. 微波功率放大器的测试微波功率放大器设计完成后，需要进行测试以确保它的性能能够满足预期要求。

一般而言，微波功率放大器的测试包括功率测试、增益测试、噪声测试、失真测试等。

其中功率测试主要是为了测定功率输出是否稳定和是否符合设计要求；增益测试则是为了测定功率放大器的放大性能，包括增益、带宽等参数；噪声和失真测试则是为了测定放大器的噪声和失真，以确保输出信号的质量。

除了这些基本测试外，还可以进行其他测试，如稳定性测试、热稳定性测试、射频特性测试等，以进一步验证微波功率放大器的性能。

在进行微波功率放大器测试时，需要使用一些专业的仪器和设备，如网络分析仪、频谱分析仪、信号源、功率计等。

3. 微波功率放大器的应用微波功率放大器是一款广泛应用于通信、雷达、卫星通讯、医疗设备等领域的电子器件。

在通信领域，微波功率放大器常用于手机、无线基站、卫星通讯等设备中，能够帮助信号传输更远、更清晰；在雷达领域，微波功率放大器则常用于导航、探测等设备中，能够提供更精确的数据信息。