一種高效新型WCDMA直放站PA方案的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　為了便于分析，我們忽略功放的記憶效應(yīng)，將功放的傳輸特性標(biāo)識(shí)為：

　　其中Vi(t)、Vo(t)分別為功放的輸入和輸出電壓。將該式用泰勒級(jí)數(shù)展開，取前3項(xiàng)，得到式(2)：

　　為簡(jiǎn)化分析過(guò)程，我們假設(shè)輸入為點(diǎn)頻信號(hào)，即Vi=Acosω1t,則輸出信號(hào)為：

　　從式3可以看出，由于功放的非線性，輸出信號(hào)中不僅包含有輸入信號(hào)頻率分量，還出現(xiàn)了新的直流分量、二次諧波和三次諧波分量。其中，基波分量的振幅為其中k1為線性增益，是非線性失真。

　　當(dāng)k3>0時(shí)，>K1，此時(shí)增益呈現(xiàn)擴(kuò)張?zhí)匦?；反之，?dāng)k3 0時(shí)，k1 ,此時(shí)增益呈現(xiàn)壓縮特性。大部分非線性器件(包括LDMOS)，其k3 0，隨著輸入功率的升高會(huì)出現(xiàn)增益壓縮現(xiàn)象，這就是AM-AM失真。有些非線性器件在特定的偏置狀態(tài)下會(huì)出現(xiàn)k3>0的增益擴(kuò)張?zhí)匦?，傳統(tǒng)的預(yù)失真器就是要找到這樣的器件來(lái)完成預(yù)失真效果。

　　AM-PM失真是指輸出信號(hào)的相位隨輸入信號(hào)幅度的變化而變化。對(duì)于一個(gè)理想的放大器，它的輸出信號(hào)的相位和輸入信號(hào)的幅度無(wú)關(guān)。然而，在實(shí)際的放大器中，輸入信號(hào)的幅度調(diào)制會(huì)導(dǎo)致輸出信號(hào)的相位調(diào)制，一般用貝塞爾函數(shù)表示，如下：

　　實(shí)際表明，當(dāng)輸入信號(hào)為小功率信號(hào)時(shí)，功放的非線性主要以AM-AM失真為主；而當(dāng)輸入信號(hào)為大功率信號(hào)時(shí)，ＡＭ－ＰＭ失真較之前者對(duì)功放線性的影響更為明顯。

　　功放的非線性主要是由k30產(chǎn)生增益壓縮而產(chǎn)生的。模擬預(yù)失真的原理就是要找到一個(gè)k3>0的器件與功放串聯(lián)，使兩者的非線性相互抵消，使最終功放輸出的信號(hào)保證在線性狀態(tài)下。其原理如圖6所示。

圖6 預(yù)失真原理框圖

　　為了保證足夠的對(duì)消效果，一般預(yù)失真都采用雙環(huán)結(jié)構(gòu)，其實(shí)現(xiàn)框圖如圖7所示。

圖7 模擬預(yù)失真實(shí)現(xiàn)框圖

　　其中通路III、IV構(gòu)成預(yù)失真產(chǎn)生環(huán)路，合路后經(jīng)通路V通過(guò)必要的衰減和移相再與通路I的主信號(hào)合成最終完成預(yù)失真的效果。一般通路IV上的IM3產(chǎn)生器的器件選擇都比較嚴(yán)格。

　　整個(gè)電路需要IV、V兩個(gè)通路同時(shí)嚴(yán)格的調(diào)整衰減和相位，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，調(diào)試難度也很高。