基于預失真技術(shù)的短波功率放大器線性化系統(tǒng)設(shè)計
摘 要:本文提出了一種基于預失真技術(shù)的短波功率放大器線性化系統(tǒng)的設(shè)計方案,該方案采用查找表技術(shù),且使用了一種獨特的放大特性測量方法,具有很強的實用性。
關(guān)鍵詞:預失真;功放線性化;查找表
引言
隨著通信技術(shù)的發(fā)展,線性調(diào)制技術(shù)和寬帶通信技術(shù)正得到越來越廣泛的應用。在多通道短波通信發(fā)射設(shè)備中,多個包絡(luò)變化很大的單邊帶調(diào)制信號經(jīng)過疊加后,形成的寬帶信號通過非線性射頻功率放大器后會產(chǎn)生交調(diào)分量,因此,必須采用線性化技術(shù)以減少由此,產(chǎn)生的鄰道干擾。預失真技術(shù)是一種廣泛應用的線性化技術(shù),其優(yōu)點是方法靈活,相對復雜度較低。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
對于短波通信
而言,由于大多采用的是多載波單邊帶調(diào)制技術(shù),信號對幅度敏感,而對相位不敏感,因此本文的假設(shè)前提是信號本身對相位不敏感,在此基礎(chǔ)上提出以下方法。
本文的預失真器是以查找表為基礎(chǔ)的,其結(jié)構(gòu)如圖1所示。首先,根據(jù)功放特性測量的結(jié)果,按照某種算法建立預失真系數(shù)表。工作時,由輸入信號的幅度產(chǎn)生查找表的地址(因為功放特性一般為信號幅度值的函數(shù)),并由此產(chǎn)生預失真系數(shù),輸入信號與該系數(shù)相乘,得到預失真信號。
圖1 預失真器的結(jié)構(gòu)
預失真技術(shù)的關(guān)鍵
查找表的建立
設(shè)理想功放的放大率為K,對應于信號xn的功放的放大系數(shù)為gn,預失真器的系數(shù)為fn。yn=Kxn為理想放大器對應于xn的響應。通過測量的功放特性曲線表,可以查到當輸出幅度ym=yn時對應的輸入xm,從而得到以下關(guān)系:
xmgm=Kxn=yn
若xn預失真后的信號滿足xnfn=xm,則
xnfngm=Kxn
從而,系統(tǒng)滿足理想功放的特征。
因此,預失真系數(shù)可由下式計算得到:
fn=xm/xn。
預失真系數(shù)表的創(chuàng)建過程為:根據(jù)輸入信號xn,計算其理想的響應yn,然后,通過功放特性表查找對應于響應yn的輸入信號xm,最后計算預失真系數(shù)fn=xm/xn。
功放特性的測量
對功率放大器非線性特性進行測定時,其輸出信號為一個具有非線性失真的正弦信號,其中心頻率設(shè)為f0。當然,它不是一個單一頻率的信號。對功放輸出信號不能進行窄帶濾波,否則就測不到其非線性失真特性。其次,也不能采用模擬幅度檢波的辦法來測定其幅度,因為模擬檢波器的效果不夠理想。
對功放輸出的信號只能通過A/D轉(zhuǎn)換,來測定功放失真特性參數(shù),即其輸出信號最大值。
對功放失真特性的測量,具有兩個特點:一是其中心頻率可以選定,大概在10MHz~15MHz之間;二是只需測得其最大值。最大值不能通過積累或濾波的方法得到,因為功放輸出的是失真的正弦信號,對它進行信號處理會引起失真。
設(shè)采樣率足夠高,通過計算機模擬,得到ADC精度b=14和b=16時的兩組曲線(見圖2),其它參數(shù)相同。
圖2 預失真系統(tǒng)仿真結(jié)果
可見,測量精度對預失真處理效果十分明顯,b=16時噪聲電平較b=14時小6dB。
受器件限制,當ADC精度較高時,其采樣率不易做高。
為敘述方便,設(shè)功放輸出為y(t)=cos(2筬0t)。
測定y(t)的最大值時,由于采樣率的原因,最大可能的誤差為error=
為充分利用ADC的精度,要求error<1/2b-1,即
1-cos(?f0 / fs)<1/2b-1
當b=16,f0=11MHz時,其相位偏差小于0.0087弧度(即0.5
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