研究与开发 ｊ ｉ ｜¨
射频功率放大器数字预失真技术及其发展趋势
沈小虎，金浩，王德苗
（浙江大学杭州３１００２７）
１ 引言 ３Ｇ无线通信系统对功率放大器的设计提出了更加严格的要求。为了有效地利用宝贵的频谱资源，功 率放大器既要保证高线性度以减小带外发射功率以及误码率，又要有较高的效率以减少电源消耗。 在众多功放线性化高效率技术中，数字预失真技术被认为是最有效的解决方案，受到越来越多的关 注。本文对数字预失真技术作了详细介绍，结合实例分析了当前主要的几种预失真模型和对应的预 失真方案．并展望了Ｄｏｈｅｒｔｙ放大器技术与数字预失真结合的应用方向。
功率放大器作为现代通信系统中必不可少的部分，其
特性对收发机的整体性能有重要影响。ＷｉＭＡＸ（ｗｏｒＪｄｗｉｄｅ
ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ａｃｃｅｓｓ．全球微波互联接人）、 ＷＣＤＭＡ（ｗｉｄｅｂａｎｄ ｃｏｄｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ．宽带码分
多址）等现代高速无线通信系统的广泛应用，对设计高效
宽带发射机提出了更高要求，这些宽带通信系统使用的非
恒包络调制方案一般都具有高峰均功率比。为了对这些信
号进行放大而不至于失真．功率放大器不得不采用较大的
回退来保持放大信号的线性。然而，这么做的结果是造成
放大器的功率效率低下。另外，放大器的输出还与之前的 输入有关．这种记忆效应的存在也是导致信号失真的重要
因素【”。 为了使工作在非线性区域的功率放大器仍能满足通
信系统对线性化的要求，各种线性化技术被提出并应用于
浙江省教育厅科研资助项目（Ｎｏ．Ｙ２００８０５４３３） 发送机上，如前馈 ］、反馈［４－ ］和预失真嘲。鉴于良好的可控
性和灵活性。数字预失真技术在这些技术中脱颖而出。由
于采用了数字化的实现方式，预失真操作易于管理和操 控，有良好的适应性，对温度、电压甚至器件的改变不敏
感。数字预失真技术能从数字集成电路技术的不断发展中
山西电子技术
２０１１年第３期 广播与电视
文章编号：１６７４—４５７８（２０１ １）０３—００７２—０２
射频功率放大器
朱建文
（山西省广播电视无线管理中心，山西太原０３０００１）
摘要：介绍了中波广播发射机中射频功率放大器的组成，工作原理和效率分析，以及其维护、维修的要点，并
对比实际电路做刨析。
关键词：射频功率放大器；场效应管；工作原理；效率；维护；维修
中图分类号：ＴＮ７２２．７５ 文献标识码：Ａ
Ｏ引言
随着广播进入数字化的发展模式，生产和运行的全固态
ＰＤＭ和ＤＡＭ中波广播发射机中的射频功率放大器，也就是
功放末级全部采用了场效应管桥式丁类放大器。高频功率
放大器实质是一种受控源能量转换器，在高频振荡电压激励
下，将电源供给的直流能量转换成高频交流能量。因场效应
管在低躁声、大功率、高效益方面的性能十分优越而得到广
泛应用，是功率放大器最理想的放大器件，特点是输入阻抗
高、输出功率大、开关速度快，通频带宽、高频特性好。
调制功放是全固态中波广播发射机中的高电压、大电流
汇聚之处，是绝对的故障高发区。无论是１ ｋＷ、１０ ｋＷ、
５０ ｋＷ的全固态ＰＤＭ或ＤＡＭ机中，这一块大同小异，一般
中、小功率机上调制和功放是分开的，中大功率机上则合二
为一，统称调制功放，多见于５０ ｋＷ、１００ ｋＷ、１５０ ｋＷ机，加
工成独立小合，便于维修和互换。
１电路结构和原理
射频功率放大器不同于其它工作于甲类、乙类、丙类的
电子管射频功率放大器，不需要高电压；也不同于其它低频
功率放大器，没有多少带宽。丁类放大器中场效应管工作于
开关状态，漏极耗散功率非常低，虽然开、关过度期工作在线
性区功率很大，但工作频率高，过度期非常短，工作效率比以
往功率放大器大大提高，实际上就可以做到百分之九十以
上。
场效应管丁类放大器都是由两个或以上成对的管子组
成，它们分成两组轮流导通，合作完成功率放大任务。控制
《基于ADS的射频功率放大器设计与仿真》篇一
一、引言
随着无线通信技术的不断发展，射频功率放大器（RF Power
Amplifier, RFPA）作为无线通信系统中的关键部件，其性能的优劣直接影响到整个系统的性能。因此，设计一款高性能的射频功率放大器具有重要意义。本文将介绍基于先进设计系统（Advanced Design System, ADS）的射频功率放大器设计与仿真的全过程。
二、射频功率放大器基本原理
射频功率放大器是一种将低频信号调制为高频信号并进行放大的电子设备。其基本原理是通过外部电源供电，使输入信号在器件内部产生谐振并实现放大。射频功率放大器的性能指标主要包括增益、输出功率、效率、线性度等。
三、ADS软件介绍
ADS是一款功能强大的电子设计自动化软件，广泛应用于射频、微波电路的设计与仿真。ADS提供了丰富的电路元件库、精确的仿真算法以及友好的操作界面，使得设计师能够快速、准确地完成电路设计与仿真。
四、射频功率放大器设计
1. 确定设计指标：根据系统需求，确定射频功率放大器的增益、输出功率、效率、线性度等指标。 2. 选择器件：根据设计指标，选择合适的晶体管、电容、电感等器件。
3. 电路拓扑设计：根据器件特性，设计合理的电路拓扑结构，包括输入匹配网络、输出匹配网络、偏置电路等。
4. 仿真分析：利用ADS软件进行电路仿真，分析电路性能，包括增益、输出功率、效率、线性度等。
五、仿真结果与分析
1. 增益仿真：通过仿真得到射频功率放大器的增益曲线，分析其频率特性及在不同频率下的增益变化情况。
2. 输出功率仿真：通过仿真得到射频功率放大器的输出功率曲线，分析其输出功率与效率的关系。
3. 效率仿真：通过仿真得到射频功率放大器的效率曲线，分析其在不同输出功率下的效率变化情况。
4. 线性度仿真：通过仿真分析射频功率放大器的线性度，包括谐波失真、交调失真等。
六、优化与改进
根据仿真结果，对电路进行优化与改进，包括调整器件参数、改进电路拓扑结构等，以提高射频功率放大器的性能。
基于GaNHEMT的功率放大器优化设计技术
一、GaN HEMT技术概述
随着无线通信技术的快速发展，对功率放大器（Power
Amplifier, PA）的性能要求越来越高。基于氮化镓（Gallium Nitride, GaN）的高电子迁移率晶体管（High
Electron Mobility Transistor, HEMT）因其优异的高频、高功率特性，成为功率放大器设计的理想选择。GaN HEMT技术在射频（RF）功率放大器中的应用，能够提供更高的功率密度和效率，满足现代通信系统对高性能放大器的需求。
1.1 GaN HEMT技术的核心特性
GaN HEMT技术的核心特性主要体现在以下几个方面：
- 高频率特性：GaN HEMT能够工作在更高的频率范围，满足现代通信系统对高频信号处理的需求。
- 高功率密度：GaN HEMT具有较高的功率密度，能够在较小的芯片面积上实现较大的输出功率。
- 高效率：GaN HEMT在高功率输出时仍能保持较高的效率，有助于降低系统的能耗。
- 良好的热稳定性：GaN HEMT具有较好的热稳定性，能够在高温环境下稳定工作。
1.2 GaN HEMT技术的应用场景
GaN HEMT技术的应用场景非常广泛，包括但不限于以下几个方面：
- 移动通信基站：在4G/5G基站中，GaN HEMT技术可以用于实现高效率、高功率的射频功率放大。
- 卫星通信：GaN HEMT技术可以用于卫星通信系统中的高功率放大器，提高信号的传输距离和质量。
- 雷达系统：在雷达系统中，GaN HEMT技术可以用于实现高功率、高效率的信号发射。
- 电子战：GaN HEMT技术在电子战设备中，可以用于实现高功率的干扰和信号发射。
二、GaN HEMT功率放大器的设计
GaN HEMT功率放大器的设计是一个复杂的过程，涉及到多个关键技术的选择和优化。
2.1 设计参数的确定
在设计GaN HEMT功率放大器时，首先需要确定一些关键的设计参数，包括工作频率、输出功率、效率要求等。这些参数将直接影响到放大器的性能和设计复杂度。
