功率放大器的线性化技术

N/A 3.6-6.0 30
Typical efficiency (%)
>50
>50
>50
Several 2G Digital Wireless Systems
Standard
GSM
IS-54
IS-95
PDC
PHS
Year introduced
1990
1991
1993
1991
1993
Uplink frequency band
频率范围 MHz
GS M
890∼1900
PCS
1850∼191 0
Pout(dB m)
32∼35
28∼32
增益 (dB)
功率附加效率(%)
偏置 (V)
>30 50∼55
3∼5.8
>24 30∼42
3∼5.8
蜂窝 824∼928 28∼32.5 >27 30∼60
3∼5.8
数字移动通信对非线性分析的影响 ➢非恒包络信号—对非线性敏感
射频及微波固态功率放大器
内容
1 射频及微波功率放大器发展动态
2
射频及微波功率放大器设计
3
功率放大器的线性化技术
4 射频及微波固态功率放大器中的新颖技术
绪论 射频及微波固态功率放大器发展动态
Several 1G Analog Wireless Systems
Standard
AMPS/NAMP S
ETACS
JTACS/NTA CS
Year introduced
1983/1988
1985
1988/1993
Uplink frequency band (MHz)
North America
United Kingdom
824－49
890－15
Japan 915－25
Channel bandwidth (kHz)
33
19
Long-term mean power (dBm)
21
23
17
28
10
Peak-to-average power ratio (dB)
0
3.2
5.1
2.6
2.6
Transmit duty ratio (% )
12.5
33.3
Variable
33.3
33.3
PA voltage (V)
3.5-6.0
NADC(π/4-QPSK)、CDMA(QPSK、OQPSK) ➢高功率附加效率—非线性状态较强 ➢低邻信道干扰—要求线性好 ➢挑战
解决高功率附加效率与低邻信道干扰的矛盾
如何在线性度和效率之间做到较好的兼顾？
高功放的发展现状
❖ 功率回退：
传统的功率放大器一般采用回退技术来实现不同 功放要求，是目前主要采用的技术。
基带数字预失真的硬件原理
❖ 极性环
VCO
PA
视频放大器 AGC
定向耦合器 线性化输出
信号 （1.F.)
峰值检波
LPF
鉴相器 （1.F.)
峰值检波 下变频源自文库
RF频综源
❖ 笛卡儿环
Iin Qin
I-Q调制器 90o移相
IOUT QOUT
90o移相 I-Q解调器
定向耦合器 PA
线性化输出
LO
衰减器
新一代基站功放和传统功放的技术比较
这种技术优点是实现简单、技术难度小、成本低； 缺点是线性度改善不高。
NG (预失真器）
PA
2、基带数字预失真技术
基带数字预失真技术是近几年发展起来的一种 新型技术，是线性功放发展的主流。这项技 术目前还不是很成熟、是未来线性功放发展 的方向。其优点是线性度高、效率高；缺点 是电路复杂、实现难度较大。原理是将功放 输入的信号取样，下变频到中频、经数字中 频处理后、提取基带数字信号的辐度和相位 信息，再将输出的非线性的信号同样变频到 基带，并提取相应的信息，两者相比较，再 通过相位和辐度调整电路将输入信号进行动 态地矫正。
Europe
North America North America Japan
Japan
(MHz)
890-915 824-849
824-849
940-959
1,895-1,907
Carrier spacing (kHz)
200
30
1,250
25
300
Multiple access Modulation
3.5-6.0
3.5-6.0
3.5-4.8
3.1-3.6
ACPR (dBc)
N/A
-26
-26
-48
-50
Typical PA quiescent current (mA) 20
180
200
150
100
Typical efficiency (% )
>50
>40
>30
>50
>50
用于移动通信的功率放大器
基本原理: 输入功率减小1dB时，三阶交调系数改 善 2dB，通过减小输入功率的方法改善功率 放大 器的线性。 优缺点:简单、易实现
降低效率、增大成本 小功率、适用于线性要求不很高的系统
❖ 负反馈法
B
+ - BVo+ A
+
Vi
Vi BVo
Vo
-
-
-
优缺点:简单、易实现 频带较窄、稳定性较差 适用于线性要求不高的系统
TDMA/F DMA
TDMA/FDMA
GMSK
p /4-DQPSK
CDMA/FDMA OQPSK
TDMA/FD MA
p /4DQPS K
TDMA/FD MA
p /4DQPS K
Duplex mode
FDD
FDD
FDD
FDD
TDD
Maximum transmit power (dBm)
30
27.8
27.8
❖ 前馈技术：
采用前馈技术优点是能大大改善功放的线性度， 缺点是成本较高、难度大、功放的效率会比较 低，这种技术近几年在国内外已经得到了广泛 的应用。
❖ 预失真技术
预失真又分这模拟预失真（APD）和数字预失真 （DPD）
1、模拟预失真是指在功放输入前加入一个预失真 器，这种预失真器产生的非线性与功放产生的 非线性相们相反，从而可以实验非线性的矫正， 模拟预失真又分为射频预失真和中频预失真。
技术 类型
基于 前馈 技术 的功 放
基于 DPD 技术 的功
放
基于 DPD
加 Dohe rty技 术的
技术成 熟度 成熟
步入成 熟
试验阶 段
技术 难度 中
难
难
功放 效率
低于 10％
是否获得 商用
是
生产 难度
难
体积 大
可靠 性
低
成本 高
高，
是
典型
值19
％
高，
否
典型
值27
％
易小高低 易小高低
第二章 射频及微波功率放大器设计
30/10
25
25/12.5
Multiple access
FDMA
FDMA
FDMA
Modulation
FM
FM
FM
Maximum transmit power (dBm) 27.8
PA voltage (V)
3.6-6.0
Typical PA quiescent current (mA) 30
N/A 3.6-6.0 30