一种改善W-CDMA 手机用功率放大器线性度的新方法
ldmos器件[资料]
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LDMOS器件80年代以来，迅猛发展的超大规模集成电路技术给高压大电流半导体注入了新的活力，一批新型的声控功放器件诞生了，其中最有代表性的产品就是VDMOS场效应功率晶体管。
这种电流垂直流动的双扩散MOS器件是电压控制型器件。
在合适的栅极电压的控制下，半导体表面反型，形成导电沟道，于是漏极和源极之间流过适量的电流VDMOS兼有双极晶体管和普通MOS器件的优点。
与双极晶体管相比，它的开关速度，开关损耗小；输入阻抗高，驱动功率小；频率特性好；跨导高度线性。
特别值得指出的是，它具有负的温度系数，没有双极功率的二次击穿问题，安全工作区大。
因此，不论是开关应用还是线性应用，VDMOS都是理想的功率器件。
现在，VDMOS器件已广泛应用于各种领域，包括电机调速、逆变器、不间断电源、开关电源、电子开关、高保真音响、汽车电器和电子镇流器等。
由于VDMOS的性能价格比已优于双极功率器件，它在功率器件市场中的份额已达42%。
并将继续上升。
飞利浦半导体为目前市场中能够大批量生产高效能LDMOS产品的领导制造商之一。
LDMOS初期主要面向移动电话基站的RF功率放大器，也可以应用于HF、VHF与UHF广播传输器以及微波雷达与导航系统等等。
凌驾于所有RF功率技术，侧面扩散MOS (LDMOS, Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor) 晶体管技术为新一代基站放大器带来较高的功率峰均比(PAR, Peak-to-Aerage)、更高增益与线性度，同时为多媒体服务带来更高的数据传输率。
此外，卓越的效能也随着效率以及功率密度持续不断地提升。
过去四年来，飞利浦第二代0.8微米LDMOS技术在GSM、EDGE与CDMA系统上拥有耀眼的效能与稳定的批量生产能力，现阶段为了满足多载波功率放大器(MCPA) 与W-CDMA标准的需求，还提供了更新的LDMOS技术。
飞利浦第三代0.8微米超低失真LDMOS技术采用非统一参杂(doping) 方式，称之为分散Vt概念，与传统的LDMOS比较，补偿线性提升了5到8dB，使得这项技术特别适合应用于3G基站内的MCPA驱动器，同时比上一代LDMOS产品的功率增益要高2 dB。
微波超线性功率放大器的设计
2007年全国微波毫米波会议论文集1248微波超线性功率放大器的设计张娟，延波，陈睿电子科技大学电子工程学院，成都（610054）摘要：本文设计并仿真了应用于W-CDMA基站的25W的超线性功率放大器，将前馈技术应用于对功率放大器进行线性化，结果表明此前馈功放输出能达到43.9dBm，约有50dB的高增益以及－71.5dBc的三阶交调系数。
在主功率放大器输出功率和增益基本不变的前提下，其三阶交调系数提高了47dB，线性度得到很大的改善。
关键词：W-CDMA，超线性，功率放大器，前馈Design of Microwave Ultra-Linear PowerAmplifierJuan Zhang，Bo Yan，Rui ChenSchool of Electronic Engineering, UESTC, Chengdu（610054）Abstract: In this paper, a 25 watt ultra-linear power amplifier using feedforward technique operating in the W-CDMA base-station has been developed. The simulation result shows that high output power level over 43.9dBm, high gain over 50dB and high linearity have been achieved. Its measured third-order intermodulation distortion (IMD) is -71.5dBc, which is 47dB greater than there is no linearization technique. It proves the foundation of the theories and a reference price of the project for getting a greater IMD. Keywords: W-CDMA, ultra-linearity, power amplifier, feedforward1 引言近年来，无线通信事业在全世界范围内蓬勃发展，无线通信设备的用户，特别是无线手机用户迅速增长。
超线性功放线性化的设计方案
超线性功放线性化的设计方案随着移动事业的迅猛发展，特别是CDMA和第三代移动通信技术的发展，使得系统对功放线性的要求越来越高。
在移动通信系统中，为了保证一定范围的信号覆盖，我们通常使用功率放大器来对信号放大，进而通过射频前端和天线系统发射出去。
而在CDMA或WCDMA以及TDSCDMA的基站中，如果采用一般的高功放(通常工作于AB类)，将由于非线性的影响产生频谱再生效应，为了较好的解决信号的频谱再生和EVM(误差矢量幅值)问题，就必须对功放采用线性化技术。
不仅如此，功放在基站放大器中的成本比例约占50%,如何有效、低成本地解决功放地线性化问题就显得非常重要。
1、超线性功放解决方案的提出传统解决功放的线性的方法多数是采用功率回退的方法来保证功放的互调分量也就是保证功放工作在线性范围，从而不影响信号的覆盖以及通信。
图1给出了关于三阶截点、1dB压缩点以及三阶互调随输入功率的变化曲线。
图1、分贝压缩点输出功率从图中可以看出，传统的解决方法就是通过将输入功率降低，如果输入功率降低1dB,那么系统的互调分量将会好2dB,依次类推，就是说为了保证线性，对于CDMA或者WCDMA的功放，我们只能用100W的放大管子来出5W功率。
但是由于管子是为100W设计的，其静态工作点仍旧很高，静态电流依然很大。
所以，功放整体电流会很大，电流大意味着功放的效率很低，将会有很大一部分热量只能释放到管子以及电路板上，这些热量既是一种能量的浪费，更重要的是会造成降低芯片的使用寿命。
利益方面，能提供如此大功率的放大管子的价格是非常昂贵的。
基于以上这些考虑，同时单纯的功率回退所能获取的互调是有限的，随着功率的进一步增高，仍旧依靠功率回退是不能解决问题的。
所以，这里提出一种前馈预失真的设计方案来同时解决线性、效率以及成本问题。
2、前馈预失真功放设计方案目前较为成熟和流行的超线性解决方案包括前馈技术、预失真技术(包括模拟预失真和基带预失真)、反馈技术等方法。
功率放大器的线性化技术
02 功率放大器线性化的技术 分类
前馈线性化技术
前馈线性化技术通过引入一个额外的反馈环路，将功率放 大器的输出信号反馈到输入端，与原始输入信号进行比较 和调整，以消除非线性失真。
前馈线性化技术具有较高的线性化效果，但需要精确的信 号匹配和调整，因此实现难度较大。
反馈线性化技术
01
反馈线性化技术通过将功率放大 器的输出信号反馈到输入端，并 利用负反馈原理对输入信号进行 修正，以减小非线性失真。
多项式预失真技术通过使用多项式函数来描述功率放大器的非线性特性。预失真器通过 调整多项式的系数来产生补偿信号，以抵消功率放大器的非线性。这种方法的优点是精
度高、计算复杂度低，但需要实时计算多项式函数，可能影响实时性能。
预失真线性化技术的优缺点
优点
预失真线性化技术具有较高的线性度和较低 的成本，适用于各种类型的功率放大器。此 外，由于预失真器位于功率放大器之前，因 此可以避免功率放大器内部的热损耗和可靠 性问题。
。
模拟预失真
适用于对实时性要求较高的系 统，能够快速响应信号的变化 ，但线性化效果可能略逊于数 字预失真。
前馈线性化
通过引入额外的反馈环路，降 低功率放大器的非线性失真， 适用于对噪声和失真性能要求 高的系统。
基带扩展
通过在基带信号上添加适当的 调制，改善功率放大器的线性 范围，适用于宽带信号传输系
多载波技术
通过将信号分割成多个子载波，降 低单个载波的幅度，减小非线性失 真。
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复合反馈技术则是结合前馈和反馈技术的优点， 通过引入前馈和反馈两个环节来进一步改善功率 放大器的线性度。
反馈线性化技术的优缺点
WCDMA数字直放站中功率放大器设计的教学改革
真法等 。 于算法 的学 习， 对 在教学 中通 过Ｓ ｓ ｙ－
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网络 中的 重 要 组 成 部 分 的研 究 逐 渐 成 为 热
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一种改善W-CDMA手机用功率放大器线性度的新方法
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种改善 Ｗ— ＭＡ手机 ＣＤ 用功率放大■线性度 的新方法
公 安部第一研究所 肖婷婷 周 东平
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统 【 有 更大 的容量 、 好 的通讯 品质 、 ｌ 具 更 更高 的频 带
这 些 出色 的性 能也对 硬件 电路 系 统提 出 了更高 的要
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维普资讯
要求 具有 更 高 的带 宽 和发 送 功率 。在 Ｗ— Ｄ Ｃ ＭＡ 中
率放 大器 的效率也越低 。为 了兼顾线性 和效 率 ， 性化技术来达到线性和效率之间的平衡。
采用 带宽 为 ３４ Ｈ ． Ｍ ｚ的 伪 随 机 噪 声 码 （ ｓ — ８ Ｐｅ Ｗ— Ｄ Ａ功 率放大器的设计一般都会采用各种线 ｕ ＣＭ ｄ— ｏ ｅ ｏｅＰ ｏＮ ｉ ｄ ，Ｎ码 ） ｓｃ ，因此 用 户信 号 带 宽也 为
射频功率放大器线性化技术发展现状
射频功率放大器线性化技术发展现状的研究1.引言1.1 论文背景在现代无线通信系统之中，射频前端部件对于系统的影响起到了至关重要的作用。
随着科技的进步，射频前端元件如低噪声放大器（LNA）、混频器（Mixer）、功率放大器（PA）等都已经集成到一块收发器之中，但其中对性能影响最大是功率放大器。
功率放大器是一种将电源所提供的能量提供给交流信号的器件，使得无线信号可以有效地发射出去。
根据功率放大器的分析模型（泰勒级数模型），可知到当输入信号的幅度很小的时候，对于功率放大器的非线性特性影响较小。
但当输入信号的幅度比较大的时候，就会对功率放大器的非线性度产生很大的影响，所以说对功率放大器的非线性性能产生影响的关键因素就是输入信号幅度的增强并且不断地变化。
随着无线用户数量人数的不断增加，有限的通信频段变得越来越拥挤。
为了提高频谱的利用效率，线性化调制技术技术譬如正交幅度调制（QAM）、正交相位键控（QPSK）、正交频分复用（OFDM）就在现代的无线通信之中就被广泛的应用，因为这几种技术的频谱利用率更高。
但是这些线性化调制技术都是包络调制信号，这就必然会引入非线性失真的问题。
通信系统中的很多有源器件都是非线性器件，一旦包络调制信号通过该系统时，就会产生非线性失真，谐波的频段很多时候会影响到相邻的信道中的信号，会对系统产生一定程度的干扰，因此高功率高频率的射频发射系统的输入信号也必须控制在一定的幅度范围以内。
对于那些包络变化的线性化调制技术就必须采用线性发射系统。
然而发射系统中非线性最强的器件是功率放大器，同时发射系统都要求有尽量高的发射效率，所以为了效率，射频功放基本都工作在非线性状态，所以如何提高功率放大器的线性度就显得异常关键。
现在整个通信领域，射频功率放大器的线性化技术已成为一个越来越重要的研究领域。
1.2射频功率放大器线性化技术国内外研究现状RF功率放大器的线性化技术研究可以追溯到1920年，1928美国人Harold．S．Black 在贝尔实验室工作的发明了负反馈和前馈技术并应用到放大器设计中，功率放大器的失真得到了明显的改善。
LDMOS技术详解
LDMOS技术详解LDMOS( Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor；横向扩散金属氧化物半导体)是为900MHz蜂窝电话技术开发的，蜂窝通信市场的不断增长保证了LDMOS晶体管的应用，也使得LDMOS的技术不断成熟，成本不断降低，因此今后在多数情况下它将取代双极型晶体管技术。
与双极型晶体管相比,LDMOS管的增益更高，LDMOS管的增益可达14dB以上，而双极型晶体管在5~6dB,采用LDMOS管的PA模块的增益可达60dB左右。
这表明对于相同的输出功率需要更少的器件，从而增大功放的可靠性。
LDMOS能经受住高于双极型晶体管3倍的驻波比，能在较高的反射功率下运行而没有破坏LDMOS设备；它较能承受输入信号的过激励和适合发射数字信号，因为它有高级的瞬时峰值功率。
LDMOS增益曲线较平滑并且允许多载波数字信号放大且失真较小。
LDMOS管有一个低且无变化的互调电平到饱和区，不像双极型晶体管那样互调电平高且随着功率电平的增加而变化。
这种主要特性允许LDMOS晶体管执行高于双极型晶体管二倍的功率，且线性较好。
LDMOS晶体管具有较好的温度特性温度系数是负数，因此可以防止热耗散的影响。
这种温度稳定性允许幅值变化只有0.1dB，而在有相同的输入电平的情况下，双极型晶体管幅值变化从0.5~0.6dB,且通常需要温度补偿电路。
LDMOS由于更容易与CMOS工艺兼容而被广泛采用。
LDMOS器件结构如图1所示，LDMOS是一种双扩散结构的功率器件。
这项技术是在相同的源/漏区域注入两次，一次注入浓度较大（典型注入剂量1015cm-2）的砷（As），另一次注入浓度较小（典型剂量1013cm-2）的硼（B）。
注入之后再进行一个高温推进过程，由于硼扩散比砷快，所以在栅极边界下会沿着横向扩散更远（图中P阱），形成一个有浓度梯度的沟道，它的沟道长度由这两次横向扩散的距离之差决定。
卫星通信试题09-5-2[1]
![卫星通信试题09-5-2[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/7a8705e9172ded630b1cb646.png)
卫星通信试题一、（基础部分）1. 在卫星通信系统中，通信卫星的作用是（中继转发信号）。
2．静止轨道卫星距离地球表面（36,000公里左右）3．位于静止轨道上的通信卫星（相对于地球并不静止，会在轨道上几公里至几十公里的范围内漂移）4．属于Ku波段的频率范围是（. 12.5-15GHz）5．GPS系统使用的1200MHz/1500MHz左右的微波信号属于（A L波段）。
6. 在卫星通信的多址联接中，采用不同工作频带来区分不同地球站的方式称为（A FDMA）。
7. 在卫星通信的多址联接中，采用不同的工作时隙来区分不同地球站的方式称为（TDMA）。
8. 利用公安卫星通信网召开电视电话会议时，采用的信道分配方式是（按需分配频段）。
9. 在公安卫星通信地球站使用的VSAT设备中，简称为TES的设备是（电话地球站）10. 在公安卫星通信地球站使用的VSAT设备中，简称为PES的设备是（个人地球站）11．在公安卫星通信系统中，被称为QD的设备是（单话音站）12．在公安卫星通信系统中，被称为HES的设备是（单话音站）(专业部分)13．由地球站发射给通信卫星的信号常被称为（上行信号）14．由通信卫星转发给地球站的信号常被称为（下行信号）15．VSAT指的是（甚小口径卫星地球站）16．在制作IFL电缆时，必须在电缆接头上使用热缩套管的主要原因是（防止雨水渗入接头，以免影响接头连接的可靠性和使用寿命）17. 对于地球站发射系统而言，其发射频带宽度一般要求在（500MHz以上）18. 衡量地球站发射信号能力的参数是（EIRP）19. 衡量地球站接收信号能力的参数是（G/T值）20．对Ku波段卫星通信的可靠性影响最大的气候现象是（夏季长时间的瓢泼大雨）21．在以下波段中，大气衰耗最小的是（L波段）22. 通信卫星上的转发器实际上是一套（宽带收发信机）23．在通信卫星的转发器中使用双工器的原因是（为了实现收发共用一付天线时的信号分离）24．SCPC的含义是（单路单载波）25．公安卫星通信网的中心站设在（公安部）26．DAMA的含义是（按需分配，多址接入）27．LNA指的是（按需分配，多址接入）二、多选题（共28题）1. 利用通信卫星可以传输的信息有（电话、电话、图像、数据）2. 与地面微波中继、陆地移动通信相比，卫星通信的主要特点有（覆盖范围大、通信链路稳定，抗自然灾害能力强、通信费用与距离无关、能同时实现多个相距遥远的地球站之间的通信联接）3. 卫星通信系统主要由（通信卫星、地球站）组成。
如何设计和调试功率放大器的线性度
如何设计和调试功率放大器的线性度在无线通信、雷达系统和音频放大等领域，功率放大器起着至关重要的作用。
然而，功率放大器的线性度问题常常成为限制其性能的关键因素。
本文将介绍如何设计和调试功率放大器的线性度，以提高其性能和可靠性。
1. 功率放大器的线性度问题在功率放大器中，线性度是指输出信号与输入信号之间的关系是否为线性关系。
如果功率放大器的线性度较差，输出信号可能会出现非线性失真，导致信号失真、频谱扩展及带宽限制等问题。
因此，设计高线性度的功率放大器是至关重要的。
2. 设计高线性度功率放大器的关键因素为了设计和调试高线性度的功率放大器，需要考虑以下关键因素：2.1. 选择合适的放大器类型不同类型的功率放大器具有不同的线性度性能。
根据应用需求和复杂度，可以选择适合的放大器类型，如A类放大器、AB类放大器、C类放大器和D类放大器等。
每种类型都有不同的优点和缺点，需要根据实际情况进行选择。
2.2. 优化偏置电路设计合理的偏置电路设计可以有效提高功率放大器的线性度。
通过选择合适的偏置电流和电压，可以减小非线性失真，提高放大器的线性度。
此外，考虑偏置电路的温度稳定性也是很重要的，以确保放大器在不同工作温度下都能保持良好的线性度性能。
2.3. 优化输出匹配电路输出匹配电路的设计也是提高功率放大器线性度的重要一环。
通过合理的输出匹配网络设计，可以实现输出电流和电压的匹配，减少反射损耗，提高功率传输效率和线性度。
3. 调试功率放大器的线性度一旦功率放大器的设计完成，还需要进行调试和优化，以提高其线性度。
以下是一些调试功率放大器线性度的常用方法：3.1. 估计功率放大器的线性度性能通过模拟和仿真工具，可以估计功率放大器的线性度性能。
根据输出功率和信号频率，可以预测功率放大器的非线性失真情况，并进行适当的优化。
3.2. 测试输入输出特性曲线使用信号发生器和示波器等测试设备，可以测试功率放大器的输入输出特性曲线。
根据测量结果，评估功率放大器的线性度性能，并进行相应调整。
效率和线性度提高的Cascode功率放大器[实用新型专利]
![效率和线性度提高的Cascode功率放大器[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/0d3869f26bd97f192379e91e.png)
专利名称：效率和线性度提高的Cascode功率放大器专利类型：实用新型专利
发明人：高怀,张晓东,胡善文,丁华锋,郭瑜
申请号：CN201020176737.6
申请日：20100430
公开号：CN201726367U
公开日：
20110126
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种效率和线性度提高的Cascode功率放大器，包括由共射晶体管和共基晶体管构成的Cascode结构、从功率放大器的信号输入端口到共射晶体管的基极之间连接的输入匹配网络、以及从共基晶体管的集电极到功率放大器的信号输出端口之间连接的输出匹配网络，从共射极晶体管的集电极到地之间连接有第一串并联谐振网络；从共基晶体管的基极到地之间连接有第二串并联谐振网络；从共基晶体管的集电极与地之间连接有二次谐波串联谐振网络，共基晶体管的集电极与输出端口之间连接有三次谐波并联谐振网络。
本实用新型能有效抑制功率放大器输出中的偶次谐波，改善功放线性度，利用高阶奇次谐波，提高功放输出功率和功率附加效率。
申请人：苏州英诺迅科技有限公司
地址：215123 江苏省苏州市工业园区林泉街399号
国籍：CN
代理机构：苏州创元专利商标事务所有限公司
代理人：范晴
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高效率微波功率放大器设计与优化
高效率微波功率放大器设计与优化摘要本文提出了一种高效率微波功率放大器设计与优化方法，该方法结合了现代集成电路设计技术和优化算法，以实现功率放大器的高效率和高线性度。
本文首先介绍了微波功率放大器的基本原理和常见设计方法，然后重点介绍了本文提出的设计方法，并详细说明了该方法的关键步骤和优化算法。
通过实验验证，本文提出的方法能够显著提高微波功率放大器的功率效率和线性度，并具有广泛的应用前景。
关键词：微波功率放大器，高效率设计，优化算法一、引言微波功率放大器是现代无线通信系统中的重要组成部分，它在无线电频谱的利用效率、通信距离和数据传输速度等方面具有关键作用。
微波功率放大器的功率效率和线性度是衡量其性能的重要指标，这两个指标之间存在着一定的矛盾关系，因此如何在不影响放大器线性度的前提下提高功率效率是微波功率放大器设计的关键挑战之一。
二、微波功率放大器的基本原理和常见设计微波功率放大器是一种重要的微波器件，其主要作用是将微波信号放大到足够的功率水平，以满足无线通信系统对于信号的传输和覆盖需求。
微波功率放大器的性能对整个无线通信系统的性能至关重要，因此其设计和优化是微波器件领域的一个研究热点。
本文将介绍微波功率放大器的基本原理和常见设计方法。
1、微波功率放大器的基本原理微波功率放大器是一种电子器件，它主要由放大器管、负载电阻、匹配网络和供电电路等组成。
其工作原理是将微波信号加到放大器管的栅极上，通过放大器管内部的电场和电流作用将信号放大，最后通过输出端口输出到负载电阻上。
微波功率放大器的主要性能指标包括输出功率、功率增益、功率效率、线性度等。
2、微波功率放大器的常见设计方法1.分级放大器设计方法分级放大器是一种将多个级联的小功率放大器组合起来以实现高功率放大的方法。
常见的分级放大器包括A级放大器、B级放大器、C级放大器和D级放大器等。
其中，B级和C级放大器是目前应用最广泛的两种放大器类型。
B级放大器的工作原理是在放大器管的栅极和源极之间加入一个谐振电路，使得输入信号只能在一定的时间段内进行放大，从而提高功率效率。
WCDMA直放站功率放大器预失真线性化技术研究
ｌｐ ｄｕａ ｉｎ．Ｃｏ ａ ｅ ｔ ｔ ｒｌｎ ａ ｉａｉ ｎ ｔｃ ｎ ｑ ｅ ｏ ｅ ｍｏ ｌ ｔ ｏ ｍｐ ｒ ｄ ｗｉｈ ｏｈｅ ｉ ｅ ｒｚ ｔ ｅ ｈ ｉ ｕ ｓ，ｐ ｅ ｓｏ ｔ ｎ ｔｃ ｎ ｑ ｅ ｐｒｖ ｄ ｓ ｓｍｐ ｅ ｃ ｒ ｕｔ ｏ ｒ ｄｉｔｒｉ ｅ ｈ ｉ ｕ ｏ ｉ ｅ ｉ ｌ ｉｃ ｉ ｏ
频信号 。本文设 计 了一种 可以较 大程 度抵 消预 失真 器残存 基 频分 量 的预 失真 结 构 ， 明显 可 改善功放 交调 失真 ， 并使 得基频 信 号得到较 为 完整的保 留 。仿 真结 果显示 ， 该结构 有效 改善 了功放 产生的 交调失真 ， 将三 阶交调 改善 到 ４ Ｂ以上 。 ５ｄ 关键词： 率放 大器 ， 功 线性化 ， 失真 ， 预 三阶 交调
第２ 期
２１年 ０ ０１ ６月 电光 系 Nhomakorabea统
Ｎｏ． ２
Ｅｌ ｃｒ ｎ ｃ ａ ｄ Ｅｌｃｒ —ｐｔ ａ ｙ ｔｍｓ ｅ ｔｏ ｉ ｎ ｅ ｔｏ ｏ ｉ ｌＳ ｓｅ ｃ
Ｊｎ ０ １ ｕ ．２ １
ＷＣ ＭＡ直 放 站 功 率 放 大 器 预 失 真 线 性 化 技 术 研 究 Ｄ
张 翼
重庆邮 电大 学通信与信 息 工程 学院 ， 重庆 ４ ０ ６ ００５ 摘 要： ＷＣ ＭＡ直放站 中， 在 Ｄ 由于 ＷＣ ＭＡ 系统使 用 了非恒 定 包络调 制 方 式 ， 以对 于其 Ｄ 所 所使 用的功 率放 大器线性 度要 求较 高。在 众 多线性化 手段 中， 失真技 术 由于其结构 简单 、 预 性能优 良、 成本 低等特 点成 为较 受欢迎 的一种 改善 功放 非线性 的方 法。但 是 传统 的模 拟预 失真 电路 结构 对预 失真器所在 支路 产生 的基 频 分 量抑 制 并不彻 底 ， 一 定程度 上 削 弱 了基 在
Advanced Analog Predistortion 技术交流分解
A
A
A
AB
AB
J4 J4
A
+ +
VIN_OVD PWR_IN VREF AGC_ALM
ECG055
Sample
A
Cable
J3 J3
L3A L3P
A
A
A
AB
AB
L2
14.5
-15 dBm
PWR_C
ARRCAN
L2P
Cable ERROR PATH
A2
L2A
Main Amp
A1
Correction/Control/PSU
A
A
IF RF LO
20 MHz
PWR_IMD Ref CLK
PLL_CLK
1865-1965 MHz
PLL_LE PLL_DAT
Frequency Synthesizer
A
VCO
PWR_ISO
RF J5 Out
PWR_REV PWR_OUT
MTEMP MTEMP_RTN
+28V +6.5V GND DAC_CLK DAC_DAT DAC_SEL
射频预失真的原理
图6
图6为一个基本的预失真器，即互调产生单元的基本结构。预失真 技术的基本思想是在PA前面产生一个失真特性与主功放特性相近 的失真信号，将其反相后对主功放的非线性做补偿。预失真信号 产生于一个工作在非线性区的小信号管子，此小信号管子的非线 性特性应该和后面主功放的特性相一致。预失真技术的主要优势 有：结构简单，易于实现，成本低廉，可生产性强。其主要缺陷 在于：预失真器的失真特性很难和主功放完全一致，所以其误差 对消效果要稍差；预失真器和主功放的多载波特性、宽带特性会 有更大不同，所以其无法支持多载波，使用带宽也较窄。
RF功率放大器的设计与优化
RF功率放大器的设计与优化RF功率放大器是无线通信系统中不可或缺的重要组成部分，主要用于对信号进行放大，以满足通信系统对于高功率、低失真、高效率等多种要求。
而其设计与优化则直接关系着整个通信系统的性能和效率。
本文将从介绍功率放大器工作原理、设备特点和设计原则入手，结合实际案例，探讨RF功率放大器设计与优化的过程和技巧，以期为读者提供一定的参考和帮助。
一、功率放大器工作原理及特点功率放大器是一种将信号输入端的小信号放大成输出端的大信号的电子设备，其工作原理为将幅度较小的输入信号进行放大实现增强信号功率。
一般情况下，功率放大器被广泛应用于各种无线通信系统中，如手机、基站、卫星通信等。
功率放大器具有以下几个特点：（1）高输出功率：功率放大器的主要功能是对输入信号进行放大，从而达到提高功率的效果。
因此，功率放大器的输出功率必须要高，这也是它被广泛应用于无线通信系统中的原因之一。
（2）低失真：在功率放大器中，由于信号的放大不可避免地会伴随着失真，因此要求功率放大器的失真尽可能小。
否则，失真信号将会影响整个通信系统的运行质量。
（3）高效率：功率放大器是消耗电能的电子设备，因此高效率的功率放大器不仅可以使整个通信系统的工作更长寿，而且还可以节省用户的能源消耗。
二、功放设计原则在进行功放设计时，需要遵守以下的设计原则：（1）功率放大器的稳定性：功放的稳定性是功放设计的首要原则，任何放大器都不应该存在不稳定的现象，从而保证提供良好的信号放大性能。
（2）低失真：功率放大器的失真对于信号质量来讲有很大的影响，因此尽量减少失真是功放设计的目标之一。
（3）高效率：功率放大器在输入功率不变的情况下，输出功率越大则耗能也就越大，因此设计功放的时候需要在功率输出和能源消耗之间做一个平衡，以提高功放的效率。
三、功放设计流程在进行功放设计时，需要按照一定流程进行操作：（1）确定功率放大器的频带：功放工作的频带范围决定了器件的性能特征，因此功放设计开始之前需要明确出功放的频带范围。
W—CDMA手机用功放的临道泄漏的低频因素分析
输出时低频因素引起的临近信道功率比的恶化可达 ３４ｄ 。 ． Ｂ
关 键词 ： 低频因素ｌ 三阶交调ｌ 临近信道功率泄漏 ； 临近信道功率 比
中围分类号 ： 田 ２． ２７
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：Ｏ５９ ９ （Ｏ６Ｏ － ７－４ １Ｏ—４ Ｏ２ ｏ ）２ ４ ６０ ０
随着移动通信技术的蓬勃发展 ， 在第 ３ 代移动通
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ａ ｉｔ ｒｉｎ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｏ ｏ ｒａ ｌ ｉｒ（ ｄｓｏ ｔｏ ｃ ａ ｉｍ ｆｐ ｗｅ ｍｐｉ ｅ ＰＡ）ｏ ｅａ ｉｇ ａ ｌｓ ｆ ｐ ｒ ｔｎ ｔｃａ ｓＡＢ ｔｔ ａ ｓ ｄ ｂ ｏ ｆｅ ｓ ａｅｃ ｕ ｅ ｙ １ｗ － ｉ ｑ ｅ ｃ ａ ｔ ｒｉ ａ ａ ｙ ｅ ． Ａ ｔ ｅ ｔｃ ｍｏ ｅ ｆＰＡ ｓ ｄ ｆｒＷ ｉｅｂ ｎ ｕ ｎ ｙ ｆｃｏ ｎ ｌ ｚ ｄ ｓ ｍａ ｈ ｍａｉ ｄ １ｏ ｕ ｅ ｏ ｄ － ａ ｄ ＣＤＭＡ （ － ｗ ＣＤＭ＿ Ａ）ｉ ｓ ｔｕ ｓ ｅ ｐ
态工作电流为 Ｌ 的放大器进入截止 区时集电极电
制并分析低频因素对 Ａ Ｐ Ｃ Ｌ的影响。
流波形。可以看出当输 出信号 （ｏ（） ＣＳ ） Ｓｕ ｔ＝ Ｏ ，
幅度 （ ） 大于 Ｉ 时， Ａ会被驱动进入截止 区。将 Ｐ
收稿 日期 ：０ ５ ８１ ２ ０－ － ５ ０
作者简介： 李井龙（９０）男， １８ －， 辽宁。 硕士研究生， 从事 Ｗ－Ｄ Ａ移动终端用功率放大器效率和改善其线性的设计方法的研 ＣＭ
信标准 中 Ｗ－Ｄ Ｃ ＭＡ 以其优异的性能被越来越广泛
地认同， ） Ｗ． ＭＡ技术也成为研究 的热点，Ａ设计 Ｐ
１ 功率放大器的数学模 型
１１ Ｐ ． Ａ输出信号的数学分析
光功放大器在不同跨段数应用和光放输出功率调整方案
光功放大器在不同跨段数应用和光放输出功率调整方案1.引言1.1 概述光功放大器是一种关键的光通信设备，用于放大光信号以增强传输距离和提高信号质量。
随着光通信技术的发展，多跨段的光通信系统已经成为一种普遍应用的方式。
在不同跨段数下，光功放大器的应用方式和性能特点也存在一定差异。
本文将重点探讨光功放大器在不同跨段数应用以及光放输出功率调整方案。
首先，我们将介绍跨段数的定义和意义，深入了解为何多跨段的光通信系统如此重要。
其次，我们将详细分析不同跨段数下光功放大器的性能特点，包括增益、噪声指数、非线性效应等影响因素。
同时，我们还将讨论不同跨段数下的光功放大器的应用前景，探索其在实际光通信系统中的优势和潜力。
此外，本文还将探讨光放输出功率调整方案。
我们将分析光放输出功率的调整需求，并详细介绍光放输出功率调整的方法和技术。
对于不同跨段数的光通信系统，各种调整方案的优劣将进行比较和评估，为光放输出功率的调整提供指导和参考。
通过对光功放大器在不同跨段数应用和光放输出功率调整方案的深入研究，本文旨在为光通信领域的研究和工程实践提供有益的参考和指导。
接下来的章节将进一步展开具体内容，希望读者能从中获得有关光功放大器在不同跨段数应用和光放输出功率调整方案方面的全面了解。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将分为三个主要部分，即引言、正文和结论，每个部分包含若干小节。
在引言部分，我们将对光功放大器在不同跨段数应用和光放输出功率调整方案进行概述，明确文章的主要研究内容和意义。
同时，我们将介绍本文的结构安排，以使读者更好地理解整篇文章的布局。
在正文部分，我们将深入探讨光功放大器在不同跨段数应用的背景和重要性。
首先，我们将定义并解释跨段数的概念，以及它在光功放大器中的意义。
接着，我们将分析在不同跨段数下光功放大器的性能特点，比较它们在增益、噪声等方面的差异，以及对系统性能的影响。
随后，我们将重点研究光放输出功率调整方案。
首先，我们将介绍光放输出功率调整的需求，包括在光通信和光传感等领域的应用中对功率调整的要求。
功率放大器线性化技术（可编辑）
第3章功率放大器线性化技术第2章已经探讨了功率放大器的基本知识和指标，并对此类放大器的非线性特性进行了较为详细的分析。
由于功率放大器线性指标对GSM-R 直放站的性能影响较大，在研制GSM-R 直放站功率放大器电路前，对各种功率放大器线性化技术进行分析和仿真是必要的。
本章分析了现存的主要几种功放线性化技术原理，并着重对正交平衡放大器技术及模拟预失真技术进行了方案设计和仿真。
仿真结果表明正交平衡式功率放大器相较于单管功率放大器以及基于单管功率放大器具有同等复杂度的线性化功率放大电路具有更加好的三阶互调抑制。
而模拟预失真技术则可以进一步提高功率放大器的线性性能。
3.1 经典功率放大器线性化技术作为移动通信发射机的关键部件，射频放大器直接影响着发射机性能的优劣。
不同于理想线性放大器，由于需要工作在大信号状态，功率放大器特别是非A 类功率放大器都不满足线性叠加定理。
功率放大器的输出信号是输入信号的非线性变换结果，该信号在带内会产生波形失真（一般用EVM 指标衡量），在频带外会产生多余的频率分量（如谐波分量、三阶互调分量）。
这些影响随着输出信号功率的增加而增加。
正如第2章第2节所述，功率放大器非线性特性对单载波信号的影响主要表现为AM-PM 调制，对多载波信号或其他宽带信号的影响则表现为三阶互调和频谱扩展问题。
另外，功率放大器的非线性形式及参数还具有记忆效应，对温度湿度历史输入信号等因素敏感，随着这些因素而变。
需要说明的是，功率放大器的非线性参量随着功率放大器元器件的差异而具有很不相同的情况，这导致功率放大器始终不能有一个大统一的线性化方法，很多古老的折中方法依然具有重要的指导价值。
3.1.1功率回退法功率放大器的非线性随着输出功率的增加而变坏，将功率放大器的输入信号功率降低可以有效的降低功放电路的非线性。
以等幅双音信号输入为例，根据第2章中关于输出信号幂级数分析式（2.11）的分析，一个典型功率放大器输出基频分量功率曲线和输出三阶互调分量功率曲线如图3-1所示，也即：,13()2()23.75()in in dB IMD dBc P P dBc ⎡⎤≈--⎣⎦ (3.1)图3-1 三阶互调截断点当in P 超过,1in dB P 之后，in P 继续增加，输出功率虽然略有增加，但是三阶互调却急剧恶化，in P 每增加1dB ，IMD3就恶化2dB 。
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一种改善W-CDMA手机用功率放大器线性度的新方法肖婷婷 周东平（公安部第一研究所，北京，100044）摘要：分析了偶次交调产生的低频因素对临近信道泄漏功率比(ACPR)不对称性的影响；根据实际功率放大器结构提出了一种等效低通滤波器模型；仿真验证了该低通滤波器的带宽和阶数对ACPR不对称性的影响；测试中通过改变该低通滤波器的带宽和阶数，使得ACPR不对称性改善了3.72dB，同时ACPR降低了2.95dB，有效地改善了功率放大器的线性度。
关键词：W-CDMA；线性度；ACPR不对称性；低频因素中图分类号：TN722.7A New Method to Improve the Linearity of PowerAmplifiers used for W-CDMA HandsetsXiao Tingting, Zhou Dongping(The First Research Institute of Ministry of Public Security, Beijing, 100044 ) Abstract: The influence of low frequency factors created by the even order distortion to the adjacent channel power ratio (ACPR) asymmetry is analyzed. An equivalent low pass filter model is presented according to the actual power amplifier structure. We simulated and confirmed the influences of the band and order of the low pass filter to the ACPR asymmetry. In the test, the ACPR asymmetry was improved by 3.72dB and the ACPR was decreased by 2.95dB through changing the band and order of the low pass filter. The linearity of power amplifier was improved effectively.Key words：W-CDMA; linearity; ACPR asymmetry; low frequency factors EEACC : 12201引言第三代移动通信（3rd-Generation，简称3G）系统[1]具有更大的容量、更好的通讯品质、更高的频带利用率，这些特点使得它能为高速和低速移动用户提供语音、数据、电视会议及多媒体等多种业务。
但这些出色的性能也对硬件电路系统提出了更高的要求，尤其是发射子系统的功率放大器单元。
W-CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)作为第三代移动通信(3G)的标准之一已经在欧洲和日本获得了成功的商业应用[2]。
W-CDMA系统的PA具有如下新的特点：第一：在3G手机中，最关键的是高速数据传送要求具有更高的带宽和发送功率。
在W-CDMA中采用带宽为3.84MHz的伪随机噪声码（Pseudo-Noise code，PN码），因此用户信号带宽也为3.84MHz，由放大器IMX产生的非线性失真分布在更宽的范围内。
第二：为了提高数据发送速率和增加频谱利用效率，采用混合相移键控HPSK（Hybrid Phase Shift Keying）调制方法，要求PA必须有良好的线性度。
功放的AM-PM特性会导致调制信号的相位失真，从而接收系统的误码率会上升，导致系统通信品质的降低。
第三：由于远近效应的存在，PA的输出动态范围大。
按照第三代合作伙伴计划（3rd Generation Partnership Project，简称3GPP）推出的W-CDMA标准，要求发射机可控发射功率范围为+24dBm到-50dBm，共74dB的动态范围，如果再考虑一些余量，整个发射机应具有超过80dB的动态范围。
发射机芯片动态指标往往受限于高功率时的ACPR指标和低功率时的噪声底，而临近信道泄漏功率的大小与输入功率的三次方成正比，为避免对临近信道用户产生过大干扰，最大功率输出时ACPR不应大于-37dBc。
2 第三代移动通信W-CDMA功率放大器电路中效率与线性特性的关系在3GPP制定的W-CDMA标准中，只有对PA的线性度和发射功率的要求，所以它们是第一位的。
对线性度近乎苛刻的要求，就需要与其它参数进行折中，例如效率。
W-CDMA系统的射频信号为非恒定包络，这决定了只能利用工作效率在25%至35%之间的线性放大器，而采用非线性功率放大器的第二代GSM电话发射机的典型工作效率约为50%。
由于W-CDMA的射频信号为多种业务数据的叠加，因此不同于恒定包络信号，射频功率放大器不能被驱动至压缩区，而必须采用功率回退的方法使功率放大器工作于线性区。
回退越多，线性越好，但功率放大器的效率也越低。
为了兼顾线性和效率，W-CDMA功率放大器的设计一般都会采用各种线性化技术来达到线性和效率之间的平衡。
3 目前常用的几种改善功率放大器线性度的方法实现射频功放线性化的技术很多，常见的有以下三种：功率回退(back-off)法、前馈(feedforward)法和预失真(predistortion)法。
3.1 功率回退法在众多线性化技术中，功率回退技术是最常用的方法，即把功率放大器的输入功率从1dB压缩点向后回退几个分贝，工作在远小于1dB压缩点的电平上，使功率放大器远离饱和区，进入线性工作区，从而改善功率放大器的三阶交调系数。
即选用功率较大的管子作小功率管使用，实际上是以牺牲直流功耗来提高功放的线性度。
功率回退法简单且易实现，不需要增加任何附加设备，是改善放大器线性度行之有效的方法，缺点是功率放大器的效率大为降低。
另外，当功率回退到一定程度，即当IM3达到-40dBc以下时，继续回退将不再改善放大器的线性度。
因此，在线性度要求很高的场合，完全靠功率回退是不够的。
3.2 前馈法前馈线性化技术原理如图1[3][4]所示。
射频信号输入后，经功分器(Splitter)分成两路。
一路进入主功率放大器A1，由于其非线性失真，输出端除了有需要放大的主频信号外，还有三阶交调干扰。
从主功放的输出中耦合一部分信号与另一路经过延时线TD1延时的输入信号在合成器(Subtracter)中叠加，使主载频信号完全抵消，只剩下反相的三阶交调分量。
三阶交调分量经辅助放大器放大后与经延时线TD2延时的主功放输出信号在耦合器C2中叠加，抵消主功放的三阶交调干扰，从而得到线性的放大信号。
前馈技术既提供了较高校准精度的优点，又没有不稳定和带宽受限的缺点；但是，这些优点是用高成本换来的。
由于在输出端进行校准时，功率电平较大，校准信号需放大到较高的功率电平，这就需要额外的辅助放大器，而且要求这个辅助放大器本身的失真特性应处在前馈系统的指标之上，并且由于在校准环中添加了一辅助功率放大器，因而总效率有所降低。
前馈功放的抵消要求是很高的，需获得幅度、相位和时延的匹配，如果出现功率变化、温度变化及器件老化等情况均会造成抵消失灵。
为此需要在系统中考虑自适应抵消技术，使抵消能够跟得上内外环境的变化。
3.3 预失真法预失真就是在功率放大器前增加一个非线性电路用以补偿功率放大器的非线性[5]。
预失真线性化技术的原理如图2所示。
预失真线性化技术，它的优点在于不存在稳定性问题、有更宽的信号频带、能够处理含多载波的信号。
预失真技术成本较低，由几个仔细选取的元件封装成单一模块，连在信号源与功放之间，就构成预失真线性功放。
手持移动台中的功放已采用了预失真技术，它仅用少量的元件就降低了互调IM 产物几dB ，但却是很关键的几dB 。
图1 前馈技术原理框图图2 预失真线性化技术原理框图预失真技术分为RF预失真和数字基带预失真两种基本类型。
RF预失真一般采用模拟电路来实现，具有电路结构简单、成本低、易于高频、宽带应用等优点，缺点是频谱再生分量改善较少、高阶频谱分量抵消较困难。
基带预失真由于工作频率低，可以用数字电路实现，适应性强，而且可以通过增加采样率和增大量化阶数的办法来抵消高阶互调失真，是一种很有发展前途的方法。
数字基带预失真原理如图3所示。
图3 数字预失真线性化技术原理框图数字预失真器由一个矢量增益调节器组成，根据查找表LUT的内容来控制输入信号的幅度和相位，预失真的大小由查找表LUT的输入来控制。
矢量增益调节器一旦被优化，将提供一个与功放相反的非线性特性。
理想情况下，这时输出的互调产物应该与双音信号通过功放的输出幅度相等而相位相反，即自适应调节模块就是要调节查找表的输入，从而使输入信号与功放输出信号的差别最小。
注意到输入信号的包络也是查找表LUT的一个输入，反馈路径来取样功放的失真输出，然后经过A/D变换送入自适应调节DSP中，进而来更新查找表LUT。
实验结果表明在输出功率为27dBm时，应用数字预失真技术的放大器功率附加效率(PAE)可以提高20%，ACPR可以改善6dB。
然而，从成本和体积两方面来考虑，前馈技术和预失真技术只能应用于基站，不适合应用于手机功放。
4利用等效低通滤波器模型改善W-CDMA手机用功率放大器线性度的新方法W-CDMA系统采用非恒定包络的调制方法使得对功率放大器的设计提出了高线性的要求。
衡量W-CDMA功率放大器线性度的指标是临近信道泄漏功率比(ACPR) [6]，其定义为临近信道内泄漏功率与主信道内信号功率的比值（以dBc 为单位）。
W-CDMA采用5MHz的信道带宽，信号集中在信道内3.84MHz的中心带宽内。
对于我们研究的主信道来说，其两边5MHz间隔处有左右两个信道，分别对应为lower channel和upper channel。
在实际测试中经常会观察到左右两边两个信道所对应的ACPR值不同，也就是产生了ACPR的不对称性。
ACPR不对称性会使ACPR的指标恶化，致使功放的线性度大幅度降低。
在数字预失真线性化[7]技术中ACPR不对称性的影响是十分严重的。
因此研究ACPR不对称性产生的原因以及如何减小这种不对称性的方法对改善功放的线性度具有十分重要的意义。
已有研究表明偶次交调产生的低频因素对功放的线性度有重要影响[8]，本文在此研究的基础上，分析了低频因素对ACPR不对称性的影响；根据实际功率放大器结构提出了一种等效低通滤波器模型；仿真验证了该低通滤波器的带宽和阶数对ACPR不对称性的影响；测试中通过改变该低通滤波器的带宽和阶数，使得 ACPR不对称性改善了3.72dB，同时ACPR降低了2.95dB，大大提高了功放的线性度。