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无线通信射频功率放大器非线性失真优化设计庞子鸿(广州海格通信集团股份有限公司，广东广州510000)摘要：宽带无线通信系统中，功率放大器是重要组件，想要提高功率放大器功率就要选择高功率放大器(HPA)。
HPA固有非线性特点，信号产生非线性失真，产生的非线性导致信号带失真、带外频谱扩大影响传输信号。
因此,通过线性优化提升功率放大器的非线性失真具有重要作用，保证信号稳定、结构简单。
鉴于此,笔者结合实践研究，就无线通信射频功率放大器非线性失真优化设计进行简要分析。
关键词:无线通信射频;功率放大器;非线性失真;优化设计中图分类号:TN722文献标识码:A文章编号：1673-1131(2019)06-0167-02为提升频谱利用率，无线通信系统通过高频谱调制形式,例如：正交频分复用。
这种非恒定包络调制有着传输信号宽频带、高峰均比的优势。
功率放大器放大高峰均比信号时，功率放大器在饱和区域会有非线性饱和失真。
而数字预示真仅改善饱和点以下的非线性特征，以上饱和区的非线性失真只会利用峰均比制约技术降低。
1创建模型(1)功放线性化概述功放线性化是利用预示真技术在PA前插进与PA非线性相反的模块预失真器，预处理输入信号后传入PA内从而补偿AM/AM、AM/PM失真,DPD和PA级联后系统的输入输出具有线性特点。
数字预失真技术的在其模型中输入输出都为数字基带信号,设计数字预失真结构是利用快速收敛且有效的自适应算法对PA模型准确求逆。
此外，宽带OFDM高峰均比信号中，数字预失真结构难以补偿饱和点上的饱和失真不足。
(2)HPA模型按照功率放大器作用功能划分，功率放大器模型包括非记忆模型与记忆模型。
4G环境下选择记忆模型包含:Vblterral模型、Weiner模型、Hammerstein模型、记忆多项式模型等。
Vol-terral模型能够精准的建模非线性系统渐变的记忆效应，信号利用记忆非线性系统输出信号。
该模型可以详细的描述功率放大器的记忆效应与非线性特点，其复杂性伴随着阶数提高而提高，因而需要优化模型。
了解电子信息工程中的功率放大器线性度优化方法电子信息工程中的功率放大器线性度优化方法涉及到一系列技术和算法，以提高功率放大器的线性度，并优化其性能和可靠性。
下面将对几种常见的功率放大器线性度优化方法进行详细介绍。
1.前向矫正技术：前向矫正技术是一种通过控制电流或电压源，在功率放大器的输入和输出之间添加一个运算电路来进行非线性矫正的方法。
这种方法的关键是选择适当的预测算法，使其能够在技术限制下实时计算出输出误差，并通过反馈机制进行非线性补偿，从而实现线性度的优化。
2.反馈线性化技术：反馈线性化技术是一种通过在功率放大器的输入和输出之间添加一个反馈回路来实现线性度优化的方法。
该方法通过将一部分放大器的输出信号与输入信号进行比较，并将误差信号反馈给放大器的控制电路，以调整放大器的工作状态，减小非线性失真，提高线性度。
3.预失真技术：预失真技术是一种通过在功率放大器的输入端添加一个预失真电路来实现线性度优化的方法。
该方法通过测量功率放大器的非线性特性，并将其反馈给预失真电路，使其能够产生与功率放大器非线性特性相反的补偿信号，从而实现线性度的优化。
4.DPD技术：DPD（Digital Predistortion）技术是一种数字预失真技术，通过使用数字信号处理技术对功率放大器的输入信号进行预处理，以抵消功率放大器非线性特性引起的失真，实现线性度的优化。
这种方法通过引入一个非线性模型来描述功率放大器的非线性特性，并使用逆模型来补偿功率放大器的非线性特性。
5.自适应算法技术：自适应算法技术是一种通过自动调整功率放大器的工作参数来实现线性度优化的方法。
该方法通过使用自适应算法，例如最小均方误差（LMS）算法或正交传感器算法，对功率放大器的输入信号和输出信号之间的误差进行实时测量，并根据误差的大小自动调整功率放大器的工作参数，以减小非线性失真，提高线性度。
总结起来，功率放大器线性度优化方法包括前向矫正技术、反馈线性化技术、预失真技术、DPD技术和自适应算法技术。
欠采样在基带预失真功率放大器线性化的应用
基带预失真（Pre-Distortion）技术是一种有效的功率放大器线性化方法，能够降低信号的合法性失真率并提高系统性能。
然而， Pre-Distortion 系统的建立需要大量的数据，并且在实际应用中，往往需要处理大量的数据，因此如果采用传统的方法进行预处理，会存在一定的困难和限制。
这时候采用欠采样（Sub-Sampling）方法可以很好地解决这一问题。
欠采样技术是一种信号处理方法，通过降低采样频率和抽取频率来减少数据的数量，从而提高系统效率。
欠采样技术的特点是能够减小数据容量，降低存储和处理成本，提高实时性和实用性等多个方面的优点。
在 Pre-Distortion 系统中，欠采样技术可以在不降低系统性能的前提下，更有效地处理大量数据。
欠采样技术的应用可以明显地提高 Pre-Distortion 系统的效率和性能。
由于欠采样技术可以减小数据量，因此可以提高系统的实时性和实用性，同时还可以进一步降低 Pre-Distortion 系统的复杂性。
在实际应用中，欠采样技术可以有效地提升 Pre-Distortion 系统的线性度和精度，从而降低功率放大器的非线性失真和误差率。
综上所述，欠采样技术在 Pre-Distortion 系统中具有广泛的应用前景。
欠采样技术不仅可以降低数据量，提高系统的实时性和实用性，还可以提高系统的效率和精度。
因此，欠采样技术在 Pre-Distortion 系统中是非常重要和必要的技术手段，可以帮助系统更完美地实现功率放大器线性化，从而更好地提高系统的性能和稳定性。
L波段行波管预失真线性化技术的研究的开题报告一、选题背景在现代通信系统中，高速传输的需求越来越高，而传输中的非线性问题也日益突出，其中非线性失真是产生系统性能下降的主要原因。
行波管作为一种高功率的微波放大器，其输出信号往往会出现非线性失真现象，导致无线信号的带宽和传播距离受限。
因此，如何对行波管进行预失真线性化是非常关键的问题。
本文将研究L波段行波管预失真线性化技术，通过对行波管的预失真来改善其输出信号的质量，从而提高无线通信系统的性能。
二、研究目的和意义行波管的预失真线性化技术作为一种通信系统中重要的信号处理技术，可以有效地抑制行波管带来的非线性失真，并提高信号的传输带宽和传播距离。
研究其预失真线性化技术在L波段的应用，可为无线通信系统提供更高效、更快速、更可靠的通信服务，为实现“5G+”时代的无线通信技术做出积极贡献。
三、研究方法和计划本文的研究方法主要包括：1.对行波管的非线性特性进行实验分析，建立数学模型。
2.探究预失真技术的原理和方法，比较不同预失真技术的优缺点。
3.基于所建立的数学模型，分析不同预失真技术在L波段行波管中的应用，重点研究以数字信号处理为核心的直接数字预失真技术和统计预失真技术。
4.利用matlab等仿真工具对所提出的预失真技术进行仿真分析，比较其效果。
本研究的计划如下：1.第一阶段：查阅大量文献，了解目前行波管预失真线性化技术研究的现状和发展趋势。
2.第二阶段：对行波管的非线性特性进行实验分析，建立数学模型。
3.第三阶段：探究预失真技术的原理和方法，比较不同预失真技术的优缺点。
4.第四阶段：基于所建立的数学模型，分析不同预失真技术在L波段行波管中的应用，重点研究以数字信号处理为核心的直接数字预失真技术和统计预失真技术。
5.第五阶段：利用matlab等仿真工具对所提出的预失真技术进行仿真分析，比较其效果。
6.第六阶段：总结、分析研究结果，撰写毕业论文。
四、预期成果与创新点本研究的预期成果有：1.深入研究和掌握行波管预失真线性化的基本原理和技术应用，为行波管的预失真线性化提供一种新的思路和方法。
2020年第04期信息通信 2020(总第 208 期)INFORMATION & COMMUNICATIONS (Sum. No 208)基于软件预失真补偿射频功率放大器架构设计童旭升,梁博(中国电子科技集团公司第二十研究所，陕西西安710068)摘要:功放的非线性特性会造成传输信号的带内失真和带外频谱扩展，带内失真将产生互调分量，降低系统性能;带外频谱扩展则会造成相邻信道的干扰。
为了减小功放对信号产生的非线性失真，就必须对功放的非线性进行补偿。
文章介 绍了 一种通过对功放信号进行AD 采集后进行最小二乘法拟合的方法对信号进行补偿，经过测试能够有效降低功放的非线性度。
关键词：功放非线性;预失真;补偿中图分类号:TN850 文献标识码:A 文章编号:1673-1131(2020)04-0050-030引言新一代通信系统发展对于功耗要求进一步提高，要求功率放大器具备很高的功率效率，而传统功率放大器在饱和点附近往往效率呈指数下降；另外由于材料和工艺原因射频功率放大器的参数会随环境温度、供电电压、器件老化、信道切 换发生改变导致通信系统性能下降，而且一般射频功率放大 器在饱和点附近非线性严重，所以实现软件定义的功率放大 器预失真补偿在一些系统中至关重要。
1理论基础针对功放输出信号通过耦合器输出，后经过模数转换为数字信号，后在数字端与FLASH 中存数波形进行时域拟合, 同时计算ADC 后端采样数据快速傅里叶变换并在频域内计算能量分布和功率补偿系数，从而调整DAC 发送输出使得输 入功率放大器的信号获得自适应的动态调整，这样功率放大器固有的失真和功率效率低等缺点将得到改善。
本文解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：典型通信系统功率放大器电路如图1所示，本文在功率 放大器后端增加一路耦合器，将发射后的信号耦合回数字端 用于后续处理。
耦合器图1是本发明预失真补偿流程(1) 1)通过Matlab 采用最小二乘法拟合输入功放信号的参数；首先在输入波形中抽取i 个数据点，对应坐标为(X, K), 待发送波形的拟合函数为f (x), y 为待发送波形的函数，r ：为拟合函数和待发送波形的距离，那么4 =/(兀)-”，(i=l,2-n) 的大小即弘2=£|/3)-订= min 也就是寻求和给定点(X, K)i=0 i=0(Al , 2-n)的距离平方和小的曲线尸f(x) o 针对时域波形特 征和频率频谱分布特征分别存储于FLASH 中。
单路反馈射频功放预失真线性化方法詹鹏;秦开宇;蔡顺燕【摘要】该文基于记忆多项式模型,提出一种采用单路反馈的射频功放预失真线性化新方法,只需用正交解调后的IQ信号中的一路,就可完成对预失真器模型参数的获取.该方法可消除使用正交解调器所带来的增益和相位不平衡问题,且节省了一路反馈采样电路,在降低成本、简化设计的同时还能提高预失真线性化的性能.仿真和物理实验结果表明,该文提出的方法是正确的,能达到比较好的线性化效果.%Based on memory polynomial model, this paper proposes a new RF power amplifier predistortion linearization method using single feedback, which only needs the in-phase or quadrature component of the quadrature demodulated IQ signal, and it also can acquire the model parameters of predistorter. This method can eliminate the gain and phase imbalance problems caused by quadrature demodulator, and one feedback sampling circuit is saved, which can reduce the costs, simplify the system design, as well as improve the predistortion linearization performance. Simulation and experiment results show the correctness of the proposed method, which can achieve satisfied linearization performance.【期刊名称】《电子与信息学报》【年(卷),期】2011(033)008【总页数】5页(P2023-2027)【关键词】功率放大器;非线性;记忆多项式;预失真【作者】詹鹏;秦开宇;蔡顺燕【作者单位】电子科技大学空天科学技术研究院成都611731;电子科技大学空天科学技术研究院成都611731;西华师范大学物理与电子信息学院南充637002【正文语种】中文【中图分类】TN919;TN7221 引言功率放大器是通信系统的重要组成部分，非线性是其固有的特性，功放的非线性会导致输出信号频谱扩展，从而对邻近信道产生干扰，使通信系统误码率增大。
自适应预失真射频功率放大器线性化
贾建华;刘洋
【期刊名称】《同济大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2005(033)010
【摘要】提出了新的带外信号检测方法和自适应模拟预失真线性化技术,并应用于CDMA直放站的5 W自适应射频线性功率放大器.通过自适应检测和自适应预失真控制,有效抑制临信道频谱再生,使输出信号的3阶和5阶交调失真分别改善8 dBc和6 dBc.
【总页数】3页(P1377-1379)
【作者】贾建华;刘洋
【作者单位】同济大学,信息与通信工程系,上海,200092;同济大学,信息与通信工程系,上海,200092
【正文语种】中文
【中图分类】TN722.16
【相关文献】
1.逆E类射频功率放大器的记忆多项式数字预失真线性化 [J], 曹韬
2.一种基于双查找表自适应预失真结构的射频功率放大器线性化方法 [J], 毛文杰;冉立新;陈抗生
3.一种射频功率放大器自适应预失真线性化技术 [J], 刘迪迪;罗晓署;王文延
4.射频功率放大器预失真线性化器设计 [J], 沈涛;曹桂兴
5.关于自适应预失真射频功率放大器线性化研究 [J], 贾建华;刘战胜
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一种改善射频功率放大器非线性的预失真法
黄磊;王家礼
【期刊名称】《现代电子技术》
【年(卷),期】2002(000)012
【摘要】提出了一种改善射频功率放大器非线性的新的预失真法.该方法没有前馈法复杂,也克服了反馈法增益下降的缺点.首先分析功率放大器的传输特性进行,并从幂级数的展开式中得到方便分析的结论;然后通过对方案中参数的分析,找到能够改善功率放大器非线性的办法;最后给出了计算机模拟实验结果.实验结果表明,用该方法改善功率放大器的非线性比较有效,可以使IMD3的功率电平至少下降34 dBm.【总页数】3页(P34-36)
【作者】黄磊;王家礼
【作者单位】西安电子科技大学机电工程学院,西安,710071;西安电子科技大学机电工程学院,西安,710071
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
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1.一种场效应管预失真电路对改善行波管非线性的作用 [J], 胡欣;王刚;王自成;罗积润
2.一种射频功率放大器自适应预失真线性化技术 [J], 刘迪迪;罗晓署;王文延
3.一种用于射频功率放大器的新型预失真器的设计 [J], 段淇;叶建芳;叶建威
4.一种新的用于射频功率放大器的预失真法 [J], 辜文婷;李斌;黄微波
5.一种新的用于射频功率放大器的预失真器 [J], 刘战胜;贾建华
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微波功率放大器的线性化技术陈贵强甘体国(中国电子科技集团公司第十研究所成都 610036)【摘要】本文介绍了放大器线性特性的描述方法，常用的几种功放线性化技术的原理、优缺点及国内外线性化技术状况。
着重介绍了自适应线性化技术。
关键词：功率放大器，线性化技术，自适应技术1. 前言微波功率放大器在广播、电视、以及无线通信系统中有越来越重要的应用，在这些应用中它通常被用作发射机的末级，而末级是电子设备功耗的主要部分，也是成本最高的部分。
B类或C类放大器效率较高，但有严重的非线性特性。
QPSK 或QAM等线性调制技术频谱利用率高，但其起伏的包络信号通过非线性功率放大器将产生失真，即所谓的AM－AM和AM－PM变换。
多路信号通过非线性放大器将产生交调，交调产物的大部分表现为对邻近频道的干扰（ACPI），无法用滤波器滤出，不能满足发射机频谱特性指标。
在多载波传输系统中（如MMDS），通常将多路载波分别线性放大后用频率复用器合成一路送到天线。
高功率频率复用器不仅消耗功率，而且技术难度大，成本高。
采用超线性功率放大器可同时放大多路信号而使交调限制在允许范围内。
功率放大器的线性化技术是使放大器输出功率和效率最高的同时具有线性特性，常用的有[1] [2]前馈法（feedforward）、反馈法（feedback）、预失真法（predistortion）、用非线性部件实现线性化（LINC）等。
数字信号处理技术（DSP）的飞速发展为线性化技术提供了有效手段，出现了自适应线性化技术。
具有自适应补偿控制的前馈放大器能获得超线性特性，但是，由于这种方法需要辅助放大器而使设备复杂、价格高、效率低。
反馈法包括射频反馈法和包络反馈法，设备简单，但频带窄且难以获得高的线性特性。
LINC法将输入信号变成两个恒包络信号，由两个C类放大器放大，然后合成。
这种方法效率高，但实现信号分离复杂，要求两个放大器一致性好且合成效率高。
自适应预失真法在功放前插入非线性元件（预失真器），能自动修正输入信号，使功放输出具有线性特性，能补偿由于温度、电源变化、晶体管老化等产生的功放特性变化。
通信技术• Communications Technology14 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering【关键词】功率放大器 非线性特性 功放线性化技术 数字预失真近年来，无线通信系统快速发展，功率放大器在航天航空、移动通信终端、基站等领域都得到了广泛的应用。
但功率放大器由于其本身固有的非线性，效率和线性度成反比。
当功率放大器工作在高效率区域时，往往处于功放的饱和区，放大 后的信号已经完全失真；当功放工作在纯线性区时，功放的工作效率又很低，造成了很大的效率浪费，提升了整个无线通信系统的成本。
为了解决这一问题，对于功放线性化的研究有重要的意义。
1 功放非线性特性功率放大器的非线性特性主要有静态非线性和动态非线性，其中动态非线性又被称为记忆效应。
1.1 功放的静态非线性若功率放大器为一个理想的元器件，经过功放放大后的输出信号可以表示为：（1）其中y(t)是经过功放放大的输出信号，k 1是功放的增益系数。
但功放是一个非线性元器件，随着输入功率的增加，功放进入饱和区会产生饱和失真。
因此表征功率放大器非线性特性输出信号的数学表达式为：（2）其中，n 为非线性阶数，k n 为每阶非线性所对应的非线性增益。
当功率放大器工作在1dB 压缩点之前时，功放基本上处于线性工作区，输出功率和输入功率之比为一个常数。
当功率放大器工作在1dB 压缩点之后时，饱和输出功率和输入功率比值不成线性关系，随着功放输入功率越来越大，功放的非线性越来越强，直到达到功放的峰值功率。
功放的静态非线性失真主要表现为谐波失真和交调失真。
谐波失真是由于产生了基波频率分量以外的倍频分量。
以单音信号带入式（2）可以得到：（3）无线通信系统中射频功放线性化技术文/朱惠由公式（3）可以看出，除了基波分量w 0外，还产生了二倍频和三倍频。
经过功放放大后，倍频分量对原基波信号造成了失真影响。
