RF放大器非线性测量技术--数字预失真效果
随着无线通信技术的飞速发展，频谱利用率较高的调制方式得到了广泛应用，如PSK和QAM调制。这些调制信号的一个共同特点是信号功率的平均值和包络峰值存在差异，峰均比（即峰值因子Crest Factor）较大，这要求放大器必须具有良好的线性特性，否则非线性影响，如互调失真，会导致频谱再生，进而产生邻道干扰。在设计放大器，如WCDMA多载波功率放大器时，要采用线性化技术来补偿放大器的非线性，从而提高放大器输出信号的频谱纯度，减少邻道干扰。与此同时，我们还必须兼顾到放大器的工作效率。
线性化技术主要分为以下几类，如图1所示。在放大器的设计中，一般都会将几种线性化技术结合在一起使用，以达到最佳的线性化效果。
图1 线性化技术分类
数字预失真是预失真技术的一种，其基本原理如图2所示。根据放大器的非线性特性（幅度和相位失真），对输入放大器的信号进行相反的失真处理，两个非线性失真功能相结合，就能够实现高度线性、无失真的系统。在数字基带上进行预失真处理就是数字预失真；在模拟电路上进行预失真处理就是模拟预失真。
图2 数字预失真技术基本原理
数字预失真技术的优势在于：工作在数字基带上，成本低，适应性强，还可以通过增加采样率和增大量化阶数来抵消高阶互调失真，可以使用简单高效的AB类放大器，避免前馈技术带来的复杂性、高成本和高功耗，显著提高放大器的线性和整体功效。使用数字预失真技术的前提是必须准确测量得出放大器的非线性特性，进而才能根据放大器的非线性特性对输入的基带信号进行预失真处理。
但是，由于无线通信系统的信号带宽日益增加，如WCDMA四载波的带宽已达20MHz，用传统的窄带网络测量方法（如矢量网络分析仪），无法准确测量出宽带放大器在实际工
放大器的非线性失真
The document was prepared on January 2, 2021 放大器的非线性失真
非线性失真是模拟电路中影响电路性能的重要因素之一.本章先从非线性的定义入手,确定量化非线性的一个度量标准,然后研究放大器的非线性失真及其差动电路与反馈系统中的非线性,并介绍一些线性化的技术.
概述
非线性的定义
电路非线性是指输出信号与输入信号之比不为一个常量,体现在输出与输入之间的关系不是一条具有固定斜率的直线,或体现为小信号增益随输入信号电平的变化而变化.
放大器的非线性定义：当输入为正弦信号时,由于放大器管子的非线性,使输出波形不是一个理想的正弦信号,输出波形产生了失真,这种由于放大器管子参数的非线性所引起的失真称为非线性失真.由于非线性失真会使输出信号中产生高次谐波成分,所以又称为谐波失真.
非线性的度量方法
1 泰勒级数系数表示法：
用泰勒级数展开法对所关心的范围内输入输出特性用泰勒展开来近似：
)()()()(33221txtxtxty
对于小的x,yt≈α1x,表明α1是x≈0附近的小信号增益,而α2,α3等即为非线性的系数,所以确定式中的α1,α2等系数就可确定.
2 总谐波失真THD度量法：
即输入信号为一个正弦信号,测量其输出端的谐波成分,对谐波成分求和,并以基频分量进行归一化来表示,称为“总谐波失真”THD.
把xt=Acosωt代入式中,则有：
)]3cos(cos3[4)]2cos(1[2cos coscoscos)(332213332221ttAtAtAtAtAtAty
由上式可看出,高阶项产生了高次谐波,分别称为偶次与奇次谐波,且n次谐波幅度近似正比于输入振幅的n次方.例如考虑一个三阶非线性系统,其总谐波失真为：
宽带功率放大器预失真设计与实现
人类对无线电频谱资源的需求急剧膨胀,为了有效地利用稀缺的无线电频谱资源,一些频谱利用率较高的调制方式和传输技术如多电平正交幅度调制(M-QAM)、正交频分复用(OFDM)、宽带码分多址(WCDMA)得到了广泛的应用。而这些调制方式和传输技术有着共同的缺点:信号的包络波动大、峰均比(PAPR)高、经非线性功率放大器(PA)放大后产生严重失真。
放大器的非线性特性引起带内失真和带外频谱再生,带内失真损害信号质量,从而导致系统的整体通信性能下降,而带外频谱再生带来邻道干扰(ACI)和其它意外的干扰。随着无线通信技术的快速发展,对PA的线性度要求越来越高。
在许多的线性化技术中,预失真技术以其高度的灵活性和良好的线性化性能成为PA线性化技术中的最佳选择,并成为当前通信系统和下一代无线通信系统的基本组成部分。本文在OFDM信号的背景下,对线性化PA的预失真技术进行了研究,内容涉及预失真系统结构、PA的数学模型、预失真算法等方面,同时结合PAPR抑制方法进行了深入研究。
主要工作和创新点如下:1.提出数字预失真与压扩变换相结合来补偿非线性失真的新方案。在多项式预失真系统结构中嵌入压扩变换模块,该方案结构简单,容易实现。
所提议的预失真器采用记忆多项式自适应数字预失真技术降低带外频谱干扰和非线性失真。PA模型是Wiener模型,其中的无记忆非线性部分是Saleh模型。
压扩变换是一种降低OFDM信号PAPR的技术,其实质是一种基于数值变换的信号预失真方法。仿真结果表明,该方案既最大化地实现了 PA线性度,又有效地抑制了 OFDM信号的PAPR。
2.提出数字预失真与限幅滤波结合的PA改进设计。在多项式模型下,研究信号处理的整个过程。
首先通过限幅滤波模块限制超过门限的信号,然后经过多项式预失真模块,采用自适应算法调节系数,输出的信号进入PA进行放大。该方案解决PA预失真收敛速度慢、信号的高PAPR值等问题。
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- . -考试资料- 宽带功率放大器预失真技术综述
摘要：随着无线需求和无线业务的不断增加，传输信号必将不断向高质量高速率宽带宽发展。在宽带应用中，由于传输信号带宽增加，宽带功率放大器不同于窄带输入下的无记忆特性，将表现出频率有关的记忆非线性特性。本文重点阐述了功率放大器的线性化技术，数字预失真的基本原理及学习结构，功率放大器的基本模型及模型的评估指标。
关键词：功率放大器,线性化,数字预失真,模型
0引言
随着无线通信技术的日益发展和普遍使用，为高速多媒体业务需求而开发的移动通信3G技术在通讯容量与质量等方面将不能满足人们日趋增长的需求，而且移动4G系统也日益商用化，其系统不只是单一地为了适应宽带和用户数的增长，更为重要的是它适应多媒体的传输需求，将多媒体等洪量信息通过信道高速传输出去，而且对通讯服务质量提出了更高的要求。近年来，随着全球对环保要求的提高，人们关注的不仅仅是频谱效率的提高问题，还关注到功率效率、能量效率的提高问题。绿色通信的概念正是在这样的背景下提出的，大量提高功效和能效的技术也涌现出来。绿色通信技术主要采用创新性的分布式技术、高功率放大器、多载波等技术以减小能量消耗。作为无线通信系统中不可或缺的重要部件之一，关于功率放大器的线性化研究及其实现，对推动绿色通信概念及理论的深入发展、对节能减排的意义重大，是一项具有理论意义和实际应用价值的课题。
功率放大器是通信系统中的一个关键部件，功放的非线性特性引起的频谱扩会对邻道信号产生干扰，并且带失真也会增加误码率。随着新业务的发展，现代无线通信系统中广泛采用了正交幅度调制（Quadrature Amplitude Modulation, QAM）、正交频分复用（Orthogonal
