辜文婷[1]2009年在《微波功率放大器的线性化技术研究》文中研究表明随着现代无线通信系统的蓬勃发展,当今的卫星通信系统和移动通信系统对频谱利用率和微波功放的效率提出了越来越高的要求,而微波功率放大器的线性度成为了制约前者的主要因素。绝大多数无线通信系统都要求对相邻频段的用户产生最小的干扰,也就是必须在所规定的频段范围内传送信号。但是,由于元器件的非线性失真,必然会对相邻信道产生干扰。现代通信系统多采用频谱利用率高的宽带通信传输技术和线性调制,使得在有限的带宽内容纳更多的信道。典型的线性调制技术,如QAM(QuadratureAmplitude Modulation)和QPSK,它们的包络上下波动起伏。当这些包络上下波动起伏的信号通过非线性功率放大器时,功率放大器的AM-AM、AM-PM特性带来的失真会使工作在非线性区域附近的器件产生互调失真,会导致频谱扩散到相邻的信道,从而对其它通信信道的用户产生干扰。现代无线通信系统一般都要求邻道干扰的水平比带内低40dB-60dB。线性调制信号由于其包络不为恒定的特点,虽然带来了优越的带宽和效率利用率,但是对系统的非线性失真非常敏感。为了得到大功率输出,放大器常常工作在饱和状态(即非线性状态),随着输入功率的增加非线性失真也变得越来越严重。所以要使信号不失真又提高频谱利用率,功率放大器线性化技术是最好的解决办法之一。本文首先介绍了课题研究的目的和意义及国内外发展状况。第二章介绍了放大器的非线性特性及其模型,第叁章介绍了放大器的常用的线性化方法,例如反馈、预失真和前馈技术,第四章着重介绍了预失真线性化技术及其特点,以及常用的预失真线性化方法,并对它们的优缺点进行了比较。设计了可以同时降低叁阶和五阶交调分量的预失真器,介绍其线性化的原理,并给出了放大器使用和不使用线性化器的结果,这些结果表明失真得到了明显改善。第五章分析了基本前馈放大器的基本原理,对基本前馈功率放大系统在应用中存在的问题,本文提出了一种预失真技术和前馈线性化技术相结合的自适应前馈预失真技术,在功放前加上了反向并联二极管对预失真器,然后根据其工作特点选择自适应控制策略,提高了整个系统的功率效率和线性度,从而提高了系统的实用价值,并对自适应前馈预失真功率放大系统进行了软件仿真,验证了对基本前馈功率放大系统的改进是有效的。
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。
于盛[3]2007年在《自适应前馈功率放大器硬件电路设计》文中认为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。
刘桓[4]2008年在《射频功率放大器的自适应数字预失真技术研究》文中认为随着无线通信行业的发展,微波功率放大器起着越来越重要的作用。为了提高功放的输出功率和利用效率,经常让功放工作在饱和状态,必然带来严重的非线性失真。射频功放的非线性失真会使原始输入信号的频谱扩展,扩展的频谱会对邻信道产生干扰,从而对其它用户产生干扰。本课题的主要任务是,解决射频功率放大器由于非线性失真引起的邻信道干扰问题。本文重点研究了线性化技术中效率高,成本低,且有着广泛应用前景的预失真技术。本文中,数字预失真的应用是基于不带记忆效应的功放模型完成的。主要研究内容如下:(1)介绍了功率放大器的在线性化方面的主要技术指标,并且分析了几种常用的功率放大器数学模型。在功放的线性化技术研究中,功放的模型是首要的重点,并以直观的方式给出了各种模型的技术框图。(2)从理论方面讨论非线性失真给通信系统带来的问题,接着分析了几种主要的功放线性化技术的基本原理和特点,通过分析与比较,基本确定使用预失真技术实现改善功放的线性化程度。然后针对功放线性化技术进行深入的理论研究,着重分析了预失真法。(3)分析了一种自适应数字预失真方案。从算法原理入手,分析查找表方式的预失真技术。采用极坐标形式推导了整个自适应数字预失真方案。其重点于在自适应算法,研究了线性迭代法与二分法相结合的方式及改进的迭代法即弦线法方式解决自适应收敛的问题。(4)对数字预失真的关键技术提出了设计方法,并采用软件对其进行仿真。首先仿真了功率放大器的模型,并在这一模型下验证预失真算法。通过预失真法对功率放大器进行线性化改进,并仿真ACPR指标可看出,在相邻的一个信道内功率抑制程度最为明显。仿真结果说明:通过预失真法对功率放大器进行线性化改进,其带外抑制度明显提高,对邻道的干扰明显减弱,这在多载波通信系统及将来的第叁代移动通信中有非常重要的应用。通过软件仿真,验证了这一设计方案的可行性,取得了预期的效果.最后总结了本课题研究过程中的结论和体会,提出存在的问题和不足之处,并展望今后继续努力的方向。
丘春辉[5]2008年在《射频功率放大器前馈线性化技术研究》文中研究表明为节约频谱资源,新兴的数字通信技术常具有多载波或者高峰/均功率比等共同特点,对系统的线性化指标提出了更为苛刻的要求。因此,射频功率放大器的线性化技术成为无线通信领域的一个重要课题,也是近年来国内外的一个研究热点。而前馈技术是线性化效果最好,也是目前最热门的线性化技术。前叁章回顾总结了非线性失真的特性以及常用线性化技术的基本原理及其相互之间的异同。第四章首先提出主放大器的反射信号是造成前馈环路中幅值失配和相位失配的重要原因之一,并分析该反射信号对前馈两个环路中误差信号的幅值和相位的影响及对策,然后推导出误差信号中幅值、相位的变化量与反射信号所引起的幅值、相位失配之间的计算公式。最后针对该反射信号,设计了一个前馈放大电路。结果显示,改进的前馈电路有效减小了前馈环路的幅值失配和相位失配,并且有效降低了输出信号的非线性失真。第五章先采用相关法和最小功率检测法仿真了一个自适应前馈电路。然后针对其输出功率的不足,并结合第四章关于幅值失配和相位失配的原因分析,通过引入一个反馈电路和一个前馈电路,对该自适应前馈电路进行改进。测试证明,这种改进的自适应前馈电路其叁阶交调失真降低了10dB,输出功率增加了约2dB。
刘宪国[6]2011年在《前馈线性功率放大器自适应控制系统的设计与FPGA实现》文中研究说明现代移动通信的迅猛发展,要求通信系统能够提供较高的信道容量和带宽,然而由于频谱资源日益稀缺,只能通过线性调制技术来提高频谱效率。线性调制技术的采用对无线通信系统中功率放大器的线性度要求越来越高。要使通信系统能够提供足够的信道容量且又不产生邻信道干扰,必须通过搭建外围电路来抵消功率放大器产生的失真。目前常用的功率放大器线性化技术有功率回退、负反馈、预失真和前馈等,但能够同时提供较高带宽和高线性度的方法只有前馈。然而前馈系统对环境温度、器件老化、载波频率等因素比较敏感,为了获得稳定可靠的失真抵消,需要通过自适应控制技术对系统进行实时调节,故系统实现较复杂,成本较高。本文首先分析了功率放大器产生非线性失真的原理,并详细阐述了几种常用的线性化技术,进而对比分析了它们各自的优缺点。文章重点分析了自适应前馈系统的控制原理和自适应控制参数的求解算法。本文采用信号相关度最小法作为自适应控制系统的优化准则,这样就克服了由于混频器产生直流分量和因微弱信号被强信号淹没而造成自适应控制参数收敛速度减慢甚至不能收敛到最优值的问题。在下变频模块中,参考美国专利5157345的思想对常用的数字下变频方案进行了改进,使得下变频后的信号成为音频范围内的窄带信号,从而大大降低了对系统硬件的要求。接着采用双音信号作为测试信号对前馈自适应控制系统进行了MATLAB仿真,验证了采用变步长LMS算法能有效地使自适应控制参数从初值分别收敛到各自最优解以及自适应前馈系统对失真信号的抑制过程。最后详细介绍了基于FPGA架构的自适应控制系统硬件电路的设计与实现以及LMS算法在FPGA中的实现与逻辑功能仿真。最终的仿真结果验证了本设计的可行性。
郭冰[7]2004年在《新型自适应前馈线性功率放大器》文中提出随着无线通信的迅猛发展,用户不断增多,通信频率资源变得越来越紧张。如今正在蓬勃发展并逐渐走向商用的第叁代移动通信系统,包括WCDMA,cdma20001x 和 TD-SCDMA,都是具有高频谱利用率和高传输速率的通信体制。这些通信体制对降低相邻频段信号的干扰,即射频系统功率放大器的线性度提出了较高的要求。 本课题研究的就是一种新型的基于 DSP 信号处理的全数字化自适应前馈线性化功率放大器,可应用于 WCDMA 和 2.1GHz 的 cdma2000 1x 的基站系统。 论文首先对已有的各种线性化方法进行了分析和对比,总结了已有方法的优缺点,着重研究了前馈法已经取得的成果,在此基础上本文提出采用双音导频的方法对前馈主体环路进行控制,并制作了独立的数字信号处理板用于采集检测到的目标变量,进行实时的数字信号处理后用于环路控制电压的控制。采用了Matlab 和 ADS 软件对本课题的优化控制算法部分和硬件电路结构进行了仿真,确保方案的可行性和算法的收敛性。硬件电路的设计选用了 TI C5000 系列数字信号处理器和 Maxim 公司的数模,模数转换芯片,保证了数字信号处理的高速率和高精度。 采用双音信号和单载波以及多载波的 WCDMA 谱信号进行了测试,结果表明,对于双音信号和谱信号,采用该前馈技术后,叁阶交调改善了 25dB 以上,ACPR 改善了 17dB 以上,效果显着,指标达到了 3GPP 的规范要求。
查文杰[8]2007年在《UHF波段多载波高功率线性放大器研究》文中提出无线通信正是现今热门的重点科技领域，无论在个人手机或基站通信系统方面，前端的射频电路模块扮演相当重要的角色，而功率放大器更是射频模块中的关键组件，功率放大器的线性度、输出功率以及效率很大程度上影响着无线系统中的信号品质及通信距离。高功率放大器的线性度与效率向来是一对矛盾的指标，本设计采用自适应预失真前馈线性化系统来改善高功率放大器的线性度，在效率上也比一般的前馈功放有所提高。由于加入自适应控制模块，射频电路不受温度、时漂的影响，可始终处于较佳工作状态，这使得整个放大系统更为实用，也更具有拓展价值，可为民用或军用通信系统提供稳定而高效率的射频功率输出。经双音测试证明，本系统在输出总功率为48.6dBm时，叁阶互调产物抑制比为60dBc，较未加入线性化系统前改善了30dB，此时系统总效率为11.9％。本系统采用先进数字控制系统，将自适应控制与射频线性化系统有机地结合为一个整体，同时应用了前馈与预失真技术，得到高线性的功率输出能力。
罗嘉[9]2006年在《基于WCDMA的线性功放研究》文中进行了进一步梳理以WCDMA为代表的第叁代移动通信技术,为实现宽带调制、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,对基站发射机功放的线性指标要求苛刻。前馈技术因宽带、稳定等优点被广泛的运用于线性功放。本文根据3GPP对WCDMA发射机功率放大器的射频指标要求,在对功率放大器的非线性特性和前馈技术的特性进行详细理论分析的基础上,结合EDA仿真工具,设计了基于自适应前馈的功放系统,并完成了系统的调试和测试。与传统前馈法相比,本文加入了基于最小功率检测算法的自适应控制电路,对输入功率变化、温漂和器件老化等导致系统性能下降的扰动进行自适应调整,使功放的非线性失真在很大程度上得到改善。测试结果表明,自适应前馈功放系统在双音输出功率20W时叁阶交调系数小于-50dBc,邻信道泄漏抑制比(ACLR)的估算结果大于53dB,在理论上满足3GPP对WCDMA基站发射机的指标要求。同时,通过自适应控制电路对系统参数的调整,该系统在射频输入功率变化的条件下实现了对叁阶交调分量稳定的抑制度。
毛文杰[10]2003年在《基于预失真技术的射频功率放大器线性化研究》文中提出随着无线通信技术的飞速发展，线性调制技术正得到越来越广泛的应用。但包络变化的调制信号经过非线性射频功放后会产生交调分量，因此必须采用线性化技术来减少由此产生的邻道干扰。预失真技术是一种广泛使用的线性化技术，基于预失真技术的线性化系统正逐步成为研究热点。本论文的研究分别涉及叁阶模拟预失真系统、查找表预失真系统和前馈预失真系统，其中有创新和有价值的工作主要体现在以下叁个方面： 1：对于采用二极管反向平行对的叁阶模拟预失真系统，本文提出了一种可以抑制驻留二阶交调(IMD2)信号的新型叁阶扰动器。该扰动器通过一个由二极管和电阻组成的反馈网络来平衡驻留IMD2信号，本文理论分析了其基本原理并仿真研究了其性能特点。对比相同类型的叁阶扰动器，新型扰动器具有更好的IMD2抑制特性，并能自适应二极管对的不同匹配特性。仿真研究表明由该叁阶扰动器组成的模拟预失真系统能有效抑制的IMD2分量，并可达到46dB的叁阶交调(IMD3)压缩性能。 2：对基于查找表技术的数字预失真系统，本文着重研究了预失真表的表项索引技术。首先理论推导了实现表项最优分布的压缩函数，然后提出了一种非线性表项索引技术—查找表索引技术，分析了该技术的特点并给出了具体实现方式，最后还提出了自适应改进方案。仿真研究表明，在相同64位表项的极坐标预失真系统中，对比幅度索引技术该新型索引技术可以提高2.5dB的IMD3压缩性能，但不增加硬件实现成本。本文还研究了自适应表项刷新算法，提出了一种收敛速度较快的改进弦线算法。 3：本文提出了一种射频预失真技术和前馈线性化技术相结合的前馈预失真技术。由于在主功放和误差功放前分别加上了射频预失真单元，因此提高了整个系统的线性度和功率效率。该技术改变了误差通路中的信号特性，使误差放大器也输出有用信号功率，提高了整个放大系统的性能。考虑到固态功率放大器(SSPA)幅度和相位非线性特性的差异，该系统采用幅度和相位不平衡调节的射频预失真结构，降低了硬件成本。仿真结果表明该技术方案可以到达63dB左右的IMD3压缩性能。
参考文献：
[1]. 微波功率放大器的线性化技术研究[D]. 辜文婷. 电子科技大学. 2009
[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]. 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
[4]. 射频功率放大器的自适应数字预失真技术研究[D]. 刘桓. 武汉理工大学. 2008
[5]. 射频功率放大器前馈线性化技术研究[D]. 丘春辉. 西南交通大学. 2008
[6]. 前馈线性功率放大器自适应控制系统的设计与FPGA实现[D]. 刘宪国. 电子科技大学. 2011
[7]. 新型自适应前馈线性功率放大器[D]. 郭冰. 东南大学. 2004
[8]. UHF波段多载波高功率线性放大器研究[D]. 查文杰. 电子科技大学. 2007
[9]. 基于WCDMA的线性功放研究[D]. 罗嘉. 电子科技大学. 2006
[10]. 基于预失真技术的射频功率放大器线性化研究[D]. 毛文杰. 浙江大学. 2003
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