李辉[1]2002年在《1.8GHz前馈功率放大器的仿真实现》文中指出前馈法是目前微波通信领域研究较多的线性化技术。本文介绍了1.8GHz前馈放大器系统的工作原理、部件要求以及部分改进措施。这些内容得到HP ADS仿真系统的运行测试，并仿真成功。 文中讨论了在设计前馈放大器时可能遇到的问题以及可以采用的相应改进措施。 传统前馈放大器的增益可以做得很高，效率也可以很高。即使输出功率很大也能保证系统的交调失真性能满足要求。 针对传统前馈放大器中辅助放大器很难设计的问题，作者理论性地提出了一种改进方法。该方法的思想是通过附加一个放大器，降低辅助放大器的设计难度。该方法已通过系统仿真。 当系统工作在恶劣的环境中，放大器参数会变化，造成系统非正常工作。此时交调失真输出超标，影响通信质量。因此在传统前馈放大器中增加“控制系统”，构成了导频前馈放大器。控制系统能使前馈放大器一直正常工作。 附加的放大器不会对控制系统的工作增加任何难度。 文中，作者探讨了控制系统工作时的一些基本原则，以及控制过程的实际工作中可能遇到的问题。另外给出了部分Matlab控制程序。
朱红涛[2]2007年在《射频前馈放大器自适应检测控制模块研究与设计》文中进行了进一步梳理随着第叁代移动通信体制商用化的实施,相应终端设备的要求也不断提高,第叁代通信体制都具有高频谱利用率和高传输速率,对射频功率放大器的线性度提出了更高的要求。前馈技术是应用于大功率放大器线性化的一种比较理想的方法,因此,射频前馈功率放大器的研究是一项十分有意义又深具挑战的课题。本文首先对射频功率放大器的非线性特性做出了分析,结合现代通信系统的变包络调制技术、多载波传送方式,重点分析了放大器在这两种输入信号情况下的非线性状态。然后对放大器的相关性能指标作具体的介绍,比如线性度、互调干扰等重要线性度参数的说明。在大信号工作模式或多载波调制的情况下,一般功率放大器都存在非线性失真,第叁代移动通信对放大器的线性度有更高的要求,因此,超线性放大器的设计是很必要的。提高放大器线性度有如下几种方法:功率回退、预失真以及前馈法。本文对以上方法做出简单的对比,并突出前馈法的诸多优点。结合现代移动通信对功率放大器的要求对前馈法做出了具体的分析:包括工作原理、数学模型、软件仿真等。本文的重点是对前馈放大器的检测与自适应控制部分,提出了一种新型的检测方法:正交音频信号的IQ调制插入导频法。重点分析该方法的工作原理,数学分析以及ADS软件相关的仿真,并设计了实现硬件电路,对硬件电路做出了详细说明。本文另一个部分是自适应控制部分:讨论了一种自适应算法,设计了硬件控制电路,并做出相关分析。
雍伟[3]2007年在《L波段射频线性功率放大器的研制》文中进行了进一步梳理随着无线通信系统的迅速发展，通信频谱资源变得越来越紧张。为了提高频谱的利用效率，需采用利用率较高的线性调制技术。这些复杂的调制方式要求射频系统具有良好的线性特性，否则会出现互调失真和频谱扩展，导致频谱利用率下降。功率放大器是射频系统中最重要的部件之一，也是产生非线性最强的器件。射频系统对功率放大器模块的线性度提出了很高的要求。因此研究功率放大器的线性化技术是一项即具有重要实际意义又具有挑战性的课题。本文详细分析了射频功率放大器的非线性特性，介绍了反馈、前馈、预失真等各种线性化技术的基本原理，对前馈系统做了详细分析，讨论了本课题采用的前馈放大器的方案并结合ADS仿真工具，设计了传统前馈的功放系统，完成了系统的调试与测试。在双音测试结果中，本系统在输出功率为30dBm时，IM3系数优于-46dBc，比线性化之前IM3系数改善了17dB。为进一步提高前馈功率放大系统的线性化水平提供了理论基础，具有工程参考价值。
郭道元[4]2003年在《微波超线性功率放大器研究》文中指出微波超线性功率放大器研究作为一项十分有意义又深具挑战性的课题越来越受关注。随着现代无线通信的发展，特别是CDMA体制的无线通信的发展，超线性功率放大器已经成为必不可少的重要部件。本文分析了微波功率放大器的非线性特性，特别是AM/AM转换和AM/PM转换对多载波信号的影响，也介绍了反馈、前馈、预失真等各种常用线性化技术的基本原理，并对它们的优缺点进行了比较总结。本文的主要工作是根据3.5GHz固定无线接入系统中心射频站指标要求，研制3.5GHz功率放大器，并采用前馈技术对其进行线性化研究。本文研制的3.5GHz前馈放大器采用了矢量调制器来实现前馈环路的幅度和相位调节，在双音测试结果中，叁阶交调IM3的改善超过了35dB，前馈系统输出IM3抑制近-60dBc，达到了预期指标，满足了通信需要。
刘萍[5]2010年在《前馈系统中功率放大器的研究与设计》文中研究表明在移动通信系统中,信息传输正朝着增加信道容量、增大动态范围、增加输出功率、增宽工作频带的方向发展,新一代的移动通信体制对放大器的线性度提出了更高的要求。尤其是功率放大器,其线性化程度将直接影响到整个系统的性能。由于前馈技术稳定的高线性度,它是目前发展最快的线性化技术。本文分析了射频功率放大器的工作原理,特别是其非线性特性,继而引出几种放大器的线性化技术,如功率回退技术、负反馈技术、预失真技术以及前馈技术。本文着重介绍了前馈放大器电路的工作原理,并对系统中各关键器件的参数进行定量分析。利用ADS仿真软件完成前馈放大器系统及其关键器件的仿真,并对各关键器件进行了指标分配,从而进一步分析了前馈技术的设计思想和要点;继而分别采用功率合成器和耦合器消除失真信号,并对其进行仿真,研究不同情况下系统输出功率及交调失真的差别。最后根据系统的仿真要求,介绍了主放大器和辅助放大器的整个设计过程,包括放大器晶体管的选型、放大器结构的设计等等。对主放大器和辅助放大器分别进行单音测试和双音测试,利用单音测试分析放大器各级电路的供电电压对放大器输出功率及增益的影响;经过双音测试,得到放大器的输出功率、增益以及交调失真,测试结果反映了本设计的可行性,同时对未达到预定要求的部分指标进行了简要分析。
张娟[6]2008年在《微波功放线性化前馈技术研究》文中指出随着以WCDMA为代表的第叁代移动通信技术的发展,线性调制技术正得到越来越广泛地应用。但包络变化的调制信号经过非线性射频功率放大器后会产生严重的交调分量,为此要实现宽带调制、多载波应用,同时减小邻信道干扰以满足通信系统的误码率要求,就对基站发射机功放的线性指标提出了苛刻的要求。本文首先分析了功率放大器的非线性特性,包括其幅度非线性、相位非线性以及功放的非线性指标;在此基础上,分析比较了功率回退法、负反馈法、预失真法、前馈法及其与自适应算法的结合等几种线性化技术的优缺点;并根据3GPP对WCDMA发射机功率放大器的射频指标要求,进行方案论证,确立了本课题的前馈线性功放的电路结构、指标分配以及器件选取。本设计采用MW4IC2230和MRF6S21140H以两级级联的形式构成主功率放大器,用ADS分别对其进行了输入输出匹配电路设计,以此来改善功放管的小信号增益、回波损耗、1dB压缩点输出功率以及交调分量,并粗略估算了系统中所采用的辅助放大器、误差放大器、功分器、定向耦合器、3dB分支线电桥、衰减器和移相器等有/无源器件所需指标。然后在ADS中将各部件级联对该方案进行了可行性验证。仿真结果显示,主功率放大器的交调失真分量得到了很好的抑制,表明该方案满足于系统指标要求。基于对仿真结果的分析,最终选定了所需要的器件,借助ADS和HFSS对该系统各组件逐一进行了仿真和设计。对电路进行了设计和加工,最终以实物的形式验证了方案的可行性。经过对各模块的反复调试,系统的性能基本与仿真结果吻合,基本达到预期目标。在文中详细给出了各组件以及整个系统的测试数据。测试结果表明,前馈功放系统在双音输出功率12.5W时叁阶交调系数小于-44dBc,可以使主功率放大器的叁阶交调系数有21dB的改善,且邻信道功率泄漏比(ACPR)的估算结果小于-47dBc,基本达到WCDMA发射机的射频指标要求。
于盛[7]2007年在《自适应前馈功率放大器硬件电路设计》文中提出在现代微波无线通信系统中,信息传输正朝着多载波、大容量、高速度方向迅猛发展,通信系统对射频部件的线性提出了更高的要求。尤其是功率放大器,其线性程度将直接影响系统的性能。自适应前馈法是目前微波通信领域研究较多的线性化技术。本文系统总结了线性功率放大器在国内外发展的状况,详细分析了微波功率放大器的非线性特性,介绍和比较反馈、前馈、预失真等各种线性化技术的基本原理和性能。本文提出了一种自适应前馈技术,给出设计方案并从原理上阐明其可行性;详细介绍了自适应正向前馈线性功放中各个部件:主功放、误差功放、环路以及下变频模块的ADS仿真设计以及电路研制;同时给出了前馈功放各个模块电路以及整机的测试结果。从实测结果来看,线性功放对失真信号的抵消效果是明显的,目的是达到了。但在指标上,与仿真结果有一定差距,线性功放输出功率不够,效率不高。这方面知识需要在以后的工作和学习中弥补。自适应算法是自适应前馈功放的关键技术之一,它直接影响整机的性能与价格。所以本文对自适应前馈功率放大器的两种自适应控制算法——功率最小算法与相关性最小算法进行了原理分析和仿真论证。分析和仿真结果均证明这两种算法是等价的,但功率最小算法控制的前馈功放所需付出的软硬件代价远低于基于相关性最小算法控制的前馈功放,而且更有利于在实际工程中应用。
陈小群[8]2009年在《射频功率放大器与微带电路设计》文中研究指明随着无线通信技术的快速发展,移动通信用户数量的急剧增加以及频谱资源的日益紧张,对目前的通信系统提出了更高频谱利用率和更高数据速率的要求。功率放大器作为无线通信系统中的核心器件,其性能的优劣直接影响着整个系统的通信质量。目前常用的多载波调制信号的高峰均比特性要求放大器具有足够高的线性度,而终端与基站则要求放大器有足够高的效率。为了确保通信质量,功率放大器正面临着更高线性度和更高效率的挑战。为了解决这些问题,线性化技术和效率增强技术越来越多的被用于功率放大器设计。本文首先从理论上分析了功率放大器的非线性特性,介绍了常用的非线性放大器模型;分析了目前主要的线性化技术和效率增强技术,并比较各种线性化技术和效率增强技术的优缺点和复杂度。本文重点研究了效率增强技术之一的Doherty放大器,Doherty放大器最显着的特点是有源负载牵引效应,通过设置两路放大器的不同类型的工作点,在无需采用附加电路的情况下就能实现不同输入信号电平产生高、低电平两种工作模式,使得Doherty放大器在较大范围的输出功率回退时,仍然可以维持较高的效率。本文从理论上分析了Doherty的工作原理及不同工作模式的特点,总结了目前Doherty的主要发展方向。对于传统Doherty放大器,由于峰值放大器偏置的原因使其在最大输出工作状态时,无法达到最大电流而导致两个放大器的输出端无法实现最佳负载调制,造成整体效率下降。为此本文提出了一款倒置Doherty结构,改变了载波放大器和峰值放大器输出功率的结合点,优化了载波放大器在低电平工作模式的效率。利用Doherty的高效率的特效,采用叁级级联的结构设计了一款高增益、高效率的适用于无线移动基站的Doherty放大器,并采用非均匀功率分配技术,使峰值放大器获得更多的输入功率,在高电平模式充分发挥峰值放大器的高效率特性,使得Doherty放大器在高电平模式的效率得到提高,并提升了Doherty放大器的峰值包络输出能力。利用实验比较了Doherty放大器与AB类放大器的线性度的差别,验证了理论分析。其次,结合当前微带电路研究热点之一的缺陷地结构(DGS),分析了经典哑铃型DGS单元的特性,研究了DGS单元不同尺寸参数对频率响应的影响,总结了叁种DGS单元的等效电路提取方法。提出了若干新型的DGS单元,利用这些单元的频率响应特性提取了它们的等效电路模型及元件参数,并利用这些单元设计了几款低通滤波器和多通带滤波器。利用DGS的带阻特性,结合宽带功率放大器设计了一款新颖的双模转换器,实验结果验证了设计的有效性和准确性。最后对0度馈电结构的开口谐振环带通滤波器提出了的两种优化设计方法,分别利用DGS和Spurline结合缺陷微带结构设计两款具有插损低、带外抑制很宽的无线局域网(WLAN)带通滤波器。本文最后研究超宽带(UWB)滤波器的设计,总结了当前UWB滤波器的主要实现形式。重点研究了微带/共面波导(CPW)结构的超宽带滤波器设计,分析了CPW多模谐振器的谐振特性,利用混合微带/共面波导的紧耦合结构设计了多款结构新颖的具有5.8 GHz陷波特性或者双陷波特性的UWB滤波器。
张羽[9]2006年在《射频功率放大器的前馈线性化方法研究》文中研究表明功率放大器是无线通信中十分重要的元件,随着第叁代移动通信技术的发展,对功放输出进行线性化成为无线通信中一个非常重要的课题,也是近年来国内外的一个研究热点。本文的研究工作就是针对其中功放的前馈线性化方法展开的。本文首先分析了射频功率放大器的非线性特性以及AM-AM和AM-PM转换失真,并且分析了非线性失真对无线发射机的影响。然后根据国内外最新研究进展讨论了常用的主要线性化方法:反馈、预失真和前馈技术,探讨了决定前馈系统增益的因素,以及主通道的延迟插损对整体系统效率的影响。本硕士论文的主要工作是根据CDMA系统应用需求,设计了中心频率为880MHz、带宽10MHz、输出功率不低于40W的射频功放。优化了放大器结构,构造了平衡输出功放结构,详细讨论了相关匹配电路的方案,然后用ADS软件进行了S参数仿真和谐波平衡仿真设计:所得端口反射系数较小,初步设计结果得到不劣于P1dB=43dBm的输出,然后利用前馈技术对初步结果进行线性化处理,针对前馈系统对幅度和相位平衡度要求比较高的情况,有针对性地引入了矢量调制器调整幅度和相位,并用最小功率检测法对所加矢量调制器的I、Q系数进行优化处理,考虑了系统的自适应控制的手段,最终仿真设计出了满足实际需求的射频功率放大器。双音谐波平衡仿真结果显示,本设计叁阶交调IMD3改善度超过了25dB,前馈系统输出的叁阶交调抑制可达-65dBc。
张翔[10]2005年在《微波线性功率放大器的研究》文中认为随着无线通信的迅猛发展,通信频率资源变得越来越紧张,功率放大器是射频系统的关键部件,也是产生非线性的主要部件,因此对功率放大器的线性化是一项即具有重要实际意义又具有挑战性的课题。本文详细分析了微波功率放大器的非线性特性,介绍了反馈、前馈、预失真等各种线性化技术的基本原理。根据拟采用方案对前馈功率放大系统的时域和频域进行了详细分析,从系统的角度得出了交调和无用失真完全抵消时各部分的关系,为设计前馈放大器提供了实用、有效的方法。根据分析结论,针对中国自主开发的TD-SCDMA 标准,设计实现了2.35GHz 的功分器、功率合成器、耦合器以及矢量调制器和功率放大器,最终实现了结构简单、体积小巧的前馈功放系统,完成了对放大器的线性化,叁阶交调系数优于-50dBc 比线性化之前叁阶交调系数改善了40dB。为进一步提高前馈功率放大系统的线性化水平提供了理论基础,具有工程参考价值。
参考文献：
[1]. 1.8GHz前馈功率放大器的仿真实现[D]. 李辉. 电子科技大学. 2002
[2]. 射频前馈放大器自适应检测控制模块研究与设计[D]. 朱红涛. 湖南大学. 2007
[3]. L波段射频线性功率放大器的研制[D]. 雍伟. 电子科技大学. 2007
[4]. 微波超线性功率放大器研究[D]. 郭道元. 电子科技大学. 2003
[5]. 前馈系统中功率放大器的研究与设计[D]. 刘萍. 电子科技大学. 2010
[6]. 微波功放线性化前馈技术研究[D]. 张娟. 电子科技大学. 2008
[7]. 自适应前馈功率放大器硬件电路设计[D]. 于盛. 华中科技大学. 2007
[8]. 射频功率放大器与微带电路设计[D]. 陈小群. 西安电子科技大学. 2009
[9]. 射频功率放大器的前馈线性化方法研究[D]. 张羽. 厦门大学. 2006
[10]. 微波线性功率放大器的研究[D]. 张翔. 电子科技大学. 2005
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