线性化技术

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L波段行波管预失真线性化技术的研究的开题报告

L波段行波管预失真线性化技术的研究的开题报告

L波段行波管预失真线性化技术的研究的开题报告一、选题背景在现代通信系统中,高速传输的需求越来越高,而传输中的非线性问题也日益突出,其中非线性失真是产生系统性能下降的主要原因。

行波管作为一种高功率的微波放大器,其输出信号往往会出现非线性失真现象,导致无线信号的带宽和传播距离受限。

因此,如何对行波管进行预失真线性化是非常关键的问题。

本文将研究L波段行波管预失真线性化技术,通过对行波管的预失真来改善其输出信号的质量,从而提高无线通信系统的性能。

二、研究目的和意义行波管的预失真线性化技术作为一种通信系统中重要的信号处理技术,可以有效地抑制行波管带来的非线性失真,并提高信号的传输带宽和传播距离。

研究其预失真线性化技术在L波段的应用,可为无线通信系统提供更高效、更快速、更可靠的通信服务,为实现“5G+”时代的无线通信技术做出积极贡献。

三、研究方法和计划本文的研究方法主要包括:1.对行波管的非线性特性进行实验分析,建立数学模型。

2.探究预失真技术的原理和方法,比较不同预失真技术的优缺点。

3.基于所建立的数学模型,分析不同预失真技术在L波段行波管中的应用,重点研究以数字信号处理为核心的直接数字预失真技术和统计预失真技术。

4.利用matlab等仿真工具对所提出的预失真技术进行仿真分析,比较其效果。

本研究的计划如下:1.第一阶段:查阅大量文献,了解目前行波管预失真线性化技术研究的现状和发展趋势。

2.第二阶段:对行波管的非线性特性进行实验分析,建立数学模型。

3.第三阶段:探究预失真技术的原理和方法,比较不同预失真技术的优缺点。

4.第四阶段:基于所建立的数学模型,分析不同预失真技术在L波段行波管中的应用,重点研究以数字信号处理为核心的直接数字预失真技术和统计预失真技术。

5.第五阶段:利用matlab等仿真工具对所提出的预失真技术进行仿真分析,比较其效果。

6.第六阶段:总结、分析研究结果,撰写毕业论文。

四、预期成果与创新点本研究的预期成果有:1.深入研究和掌握行波管预失真线性化的基本原理和技术应用,为行波管的预失真线性化提供一种新的思路和方法。

射频信道非线性失真对多载波数字通信的影响及常用线性化技术分析

射频信道非线性失真对多载波数字通信的影响及常用线性化技术分析

射频信道非线性失真对多载波数字通信的影响及常用线性化技
术分析
射频信道的非线性失真是数字通信系统中重要的问题之一,尤其在多载波通信中更为显著。

非线性失真会造成信号畸变、相位偏移、噪声增加等影响,对系统的性能和可靠性产生影响。

影响:
非线性失真对多载波数字通信的影响主要体现在两方面:系统性能和频谱效率。

非线性失真造成的信号畸变导致误码率增加,降低了系统的数据传输速率和可靠性。

此外,非线性失真还会增加系统的带内噪声,导致频谱效率下降。

常用线性化技术:
为了解决射频信道的非线性失真问题,常用的线性化技术包括预失真、自适应预失真、数字预失真等方法。

预失真法:预失真法通过提前对信号进行逆向畸变处理,使信号被传输到接收端时能够补偿信号由于传输过程中产生的失真。

预失真法主要有模拟预失真和数字预失真两种方式,模拟预失真使用模拟电路对信号进行处理,数字预失真使用数字信号处理器对信号进行处理。

自适应预失真法:自适应预失真法适用于信道中存在时变效应的情况,通过实时测量信道的非线性特性变化,使信号能够适应信道传输过程中的非线性失真。

数字预失真法:数字预失真法使用数字信号处理器精确计算出信号经过通信链路后预计的失真程度,并对信号进行逆向的处理,以实现与预计失真程度的误差最小化。

总之,射频信道非线性失真对多载波数字通信的影响不可忽视。

采用常用的线性化技术对信号进行处理是解决这一问题的有效手段。

自动控制原理反馈线性化知识点总结

自动控制原理反馈线性化知识点总结

自动控制原理反馈线性化知识点总结自动控制原理中,反馈线性化是一种重要的技术手段,用于对非线性系统进行线性化处理,以便于运用线性控制理论进行分析和设计。

本文将对反馈线性化的知识点进行总结。

一、反馈控制的基本原理反馈控制是指系统通过测量输出信号并与期望信号进行比较,从而产生控制信号作用于系统,使其输出信号趋近于期望值。

反馈控制可以提高系统的稳定性、精度和鲁棒性。

二、非线性系统的线性化1. 线性化的概念线性化是指通过近似处理使非线性系统在某一工作点附近表现出线性系统的特性。

线性化可以使非线性系统的分析和设计更加简化。

2. 线性化方法(1)泰勒级数展开法:通过对非线性函数进行泰勒级数展开,并保留一阶或二阶项,得到线性化后的系统模型。

(2)局部仿射变换法:通过适当的仿射变换,将非线性系统线性化为线性系统。

(3)偏微分方程法:对非线性系统的偏微分方程进行线性化处理,得到线性系统的模型。

三、反馈线性化的基本原理1. 概念反馈线性化是指通过设计反馈控制器,将非线性系统转化为线性系统。

2. 反馈线性化的步骤(1)选择工作点:选择一个具有良好控制性能的工作点作为线性化的基准。

(2)线性化建模:使用线性化方法得到系统在工作点附近的线性模型。

(3)设计反馈控制器:设计合适的反馈控制器,使得线性化后的系统具有期望的响应特性。

(4)验证和优化:通过仿真或实验验证线性化的效果,并对控制器进行优化。

四、反馈线性化的应用1. 飞行器控制在飞行器自动控制系统中,应用反馈线性化技术可以将飞行器的动力学模型线性化,从而进行姿态控制、航迹控制等任务。

2. 汽车悬挂系统控制反馈线性化技术可以将汽车悬挂系统的非线性特性线性化,实现对车身姿态的控制,提高汽车行驶的稳定性和舒适性。

3. 机器人控制在机器人的运动控制中,通过反馈线性化技术可以实现对机器人姿态和轨迹的精确控制,提高机器人的定位和导航能力。

五、反馈线性化的优缺点1. 优点(1)能够将非线性系统转化为线性系统,利用线性控制理论进行设计和分析。

电子设计中的电源线性化技术

电子设计中的电源线性化技术

电子设计中的电源线性化技术电源线性化技术在电子设计中起着非常重要的作用,它能够帮助我们减小电源噪声、提升系统性能、改善信号质量等。

下面我们将深入探讨电子设计中的电源线性化技术及其应用。

首先,电源线性化技术主要是针对电源系统中可能存在的不稳定、不纯净的直流电进行处理,以保证直流电的稳定性和纯净性。

在电子系统中,电源的稳定性对系统整体性能有着至关重要的影响。

由于电源可能受到外部干扰、电磁干扰、载波干扰等影响,因此需要采用一些线性化技术来提高电源的稳定度。

一种常见的电源线性化技术是采用线性稳压器。

线性稳压器能够将输入电压的波动降低到一个较小的幅度,从而提供一个稳定的输出电压给后续的电路使用。

它通过负反馈原理来实现对输出电压的调节,保证输出端处于稳定状态。

而且线性稳压器的响应速度比较快,可以很好地抑制电源噪声。

另外,还有一种常见的电源线性化技术是使用滤波器。

滤波器可以滤除电源中的高频噪声,提高电源的纯净度。

在设计中,可以采用LC滤波器、π型滤波器等来实现对电源的滤波处理。

这些滤波器可以有效降低电源波动和噪声,提高系统的可靠性和稳定性。

此外,还有一些高级的电源线性化技术,如使用开关稳压器、集成电源管理芯片等。

开关稳压器相对于传统的线性稳压器,在效率和性能上有较大的提升。

它能够通过PWM控制来实现更高的效率和更快的响应速度。

而集成电源管理芯片集成了多种功能,如电压监测、电流限制、短路保护等,可以提供更全面的电源管理功能。

在电子设计中,选择适合的电源线性化技术非常重要。

不同的应用场景需要不同的电源线性化技术来进行处理。

在设计之初,需要充分考虑系统的稳定性、功耗、成本等因素,选择最合适的电源线性化技术。

同时,在实际应用中,还需要对电源进行充分的测试和验证,以确保系统的稳定性和可靠性。

总的来说,电源线性化技术在电子设计中扮演着重要的角色。

通过合理选择和应用电源线性化技术,可以提高系统的性能和可靠性,为电子产品的发展提供更好的支持。

功率放大器的线性化技术

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

电磁阀的线性化控制技术研究

电磁阀的线性化控制技术研究

电磁阀的线性化控制技术研究近年来,随着自动化领域的不断发展,电磁阀在机械自动控制系统中扮演着重要的角色。

而电磁阀的线性化控制技术则是电磁阀控制技术的重要一环,其在提高自动化机械的精度、响应速度和稳定性等方面具有不可替代的作用。

电磁阀是一种基于电磁原理工作的机电元件,通过电磁感应作用产生磁场,从而带动传动机构实现机械运动。

传统的电磁阀控制技术通常采用PWM调制和PID控制等方法,但是这种控制方式仅能实现阀的二值控制,无法精确控制阀的输出流量和压力等参数。

这就要求我们需要开发一种更为精确、线性的电磁阀控制技术,以满足工业自动化的具体需求。

电磁阀的线性化控制技术是指将阀门的流量、压力等物理量线性地与电流或电压相对应,以实现对流量、压力等输出参数的精确控制。

其中,线性化控制的关键在于建立阀门行为的数学模型,使得该模型具有精确的线性属性和良好的控制特性。

针对不同类型的电磁阀,我们需要采用不同的模型建模和控制算法,以实现最佳的控制效果。

以流量为例,电磁阀的流量输出通常与阀门开度呈非线性关系。

为了线性化控制阀门的流量输出,我们需要通过前馈和反馈控制相结合的方式,对阀门进行控制。

具体来说,我们需要通过前馈控制方式获取阀门工作状态,包括阀门的开度、时间等参数,并根据这些参数来控制阀门的输出流量;同时,我们也需要采用反馈控制技术对输出流量进行监测和调整,以消除由于系统误差等因素导致的偏差。

在电磁阀的线性化控制技术中,PID反馈控制往往是最为常见和有效的控制算法。

PID控制算法可以通过对误差信号进行比例、积分和微分控制,来实现对系统状态的精确调节。

通过PID反馈控制算法,我们可以精确控制电磁阀的输出参数,使其具有更高的精度、响应速度和稳定性。

除了PID反馈控制算法,还有一些其他的控制算法也适用于电磁阀的线性化控制技术。

例如,模糊控制算法可以通过定义一组模糊集合来达到控制目的;神经网络控制算法则可以通过训练神经网络,学习电磁阀输出特性来实现控制。

线性化

线性化

2.9.2 数字线性化 数字化之后,主要的 线性化技术包括存储器 和一些计算方法. 例: 构成: 1 R/V变换 2 A/D 3 地址锁存 4 EEPROM非线性校正 结论 (1) (2) 其他方法:
2.9.3 模拟线性化 1.无源线性化 特点: 方法: 1)湿敏无源线性化电路
多元线性化
2) 热敏电阻无源线形化 A热敏电阻与电阻的串联
灵敏度温度补偿的常用方法: 方法1:根据灵敏度与激励电源有关,当温度改变 时调整供电电源的方法来补偿。 举例:
方法2: 是调整桥路电阻的温度系数
方法3: 使接口电路的增益随温度变化 方法4: 利用数学算法进行温度补偿
2.11 传感器接口电路设计 设计依据: (1)敏感元件 (2)信号传输、处理、记录、显示和控制等要求。
2.11.1. 设计传感器接口电路需解决的问题 设计接口电路,首先要解决的问题: (1)测量的是何量? (2)选用的何敏感元件? (3)需要传感器输出是何形式? 根据上述情况,选择、设计接口电路或系统。
需考虑的问题:(P69) (1)精、灵、稳,温度范围; (2)输出方式、能力; (3)敏感元件的误差源; (4)偏置和线性化方法; (5) 激励源; (6)功能扩展; (7)数学算法。
2.11.2 传感器接口电路设计实例 [例]设计一个数字温度计,测量范围0~100℃,精度 1.0 ℃以内,可以远距离测量。仪器附近的环境温度 范围:25 ℃±15 ℃。 1.敏感元件的选择
2.放大器和偏置的选择
2.9 线性化 2.9.1 线性化的概念 线形化:对于传感器,如果输出与输入非线性不 太大,在输入量变化范围不大的条件下,可以用切线 或割线等直线近似代表实际曲线的一段,这称为线性 化。所采用的直线成为拟合曲线或工作直线。 分类: 无源性线化 有源线性化(按使用的元件) 数字线性化 模拟线性化(按线性化所处的阶段)

质粒线性化

质粒线性化

质粒线性化
质粒线性化是一种分子遗传学技术,它可以分子组装一个基因组质粒(称为“关联质粒”),以短片段和其他链接片段的形式标记和复制,以及生物学实验中基因组质粒之间
的物理连接在一起。

质粒线性化可以解决任何基因组中,任何连接片段和序列之间传递信
息的问题。

质粒线性化是基因组研究中非常重要的技术,它可以帮助人们理解基因组背后的复杂
连接关系。

例如,运用质粒线性化可以在研究某种基因的功能时发现与其有关的结构和序列。

同时,质粒线性化也可以为人们提供一种获得变异基因的有效方法,在研究遗传病及
其机制方面具有重要作用。

质粒线性化技术通常采用假定简化连接关系的方式来实现,因此从基因组出发,实际
上是从一个线性序列化质粒出发,而不是一个更加复杂的网状结构。

通常,这些线性序列
化质粒会通过基因分析软件或基因编辑工具编写和编辑,以及有些其他方式来生成线性质粒,进一步的理解和预测基因的功能。

质粒线性化技术也能用于促进基因治疗,可以利用新的质粒线性化技术来建立沉默特
定基因的方法。

此外,质粒线性化技术也被广泛用于制药和蛋白质工程中,以精确修改和
表达基因,使它们具有更高的可控性和设计性。

随着质粒线性化技术的日趋成熟,它将为
基因分析提供更加详细的结构和连接信息,以及更好的分子模型,来实现可行的基因改造。

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

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。

射频功率放大器的线性化技术

射频功率放大器的线性化技术

射频功率放大器的线性化技术摘要:本文分析了射频功率放大器的非线性特性,给出了几种射频功放线性化技术的工作原理,简述了各自的优缺点,以便于射频功率放大器的设计者参考。

关键词:功放非线性功率回退前馈引言功率放大器是现代通信中一个重要的元件,现代通信系统趋向于使用线性调制方式,这就要求射频系统具有很好的线性特性,因此对功放的输出进行线性化成为现代通信中一个重要的课题。

功率放大器的非线性分析功放的线性化技术功放的线性化技术除功率回退技术外,可分为两类,其一是获取功放的非线性特性进而来消除功放输出信号中的非线性成分,如前馈技术;其二是给功放输入恒定幅度的信号来避免功放的非线性失真,如EE&R技术。

下面将分别阐述。

功率回退技术功率回退技术是选用功率较大的管子让其工作在小功率状态。

图1是功放基波与三阶交调特性曲线,当Pin超过Pin(1dB)以后,继续增加输入功率,输出功率虽然会略有增加,但三阶交调会急剧恶化,Pin每增加1dB, IMD3就会恶化2dB:而如果从Pin(1dB)每回退1dB, IMD3可以改善2dB,但是当功率回退到某种程度,继续回退将不再改善功放的线性度。

1这项技术的缺点:效率低,常用于对线性度要求不高的场合。

前馈技术如图2所示,主功放输出信号耦合到下支路,被放大的基波信号经过衰减后跟经过延迟的输入信号时等幅、反相的,经过叠加后获得失真信号。

失真信号在失真消除回路中被线性放大,经过输出耦合器和主功放输出的失真信号进行等幅、反相的叠加,从而消除了失真分量,只剩下被线性放大的信号。

前馈系统可以很好的改善功放的非线性,但系统复杂,成本高。

EE&R技术其中输入的中频信号经过包络检测器与限幅器,从而得到幅度形式与相位形式的信号。

其中恒定包络的信号经过混频器变频为射频信号,通过非线性射频功放输出。

另一路中频的包络信号调制供给电压信号,之后得到的调制信号用来控制功放。

综上所述:单一的线性化技术总会存在一定的不足,在工程实践中可以融合借鉴各种线性化技术,如前馈技术的信号消除环路中就经常用到预失真技术,而预失真技术中也常常加入了反馈的思想。

辐射剂量仪的线性化校正技术研究

辐射剂量仪的线性化校正技术研究

辐射剂量仪的线性化校正技术研究辐射剂量仪是一种用于测量辐射剂量的仪器,广泛应用于医疗诊断、放射治疗、辐射防护等领域。

然而,由于辐射剂量的测量涉及到复杂的物理过程和仪器响应特性,因此在实际应用中,辐射剂量仪存在一定的线性度误差。

为了提高辐射剂量测量的准确性,需要对辐射剂量仪进行线性化校正。

线性化校正技术是通过对辐射剂量仪的响应进行校正,使其与真实剂量值之间存在线性关系。

这样,在测量辐射剂量时,辐射剂量仪的响应就可以更准确地反映真实的剂量值,提高测量的可靠性和准确性。

线性化校正技术的研究主要涉及以下几个方面:1. 校正曲线的建立:校正曲线是进行线性化校正的基础。

校正曲线是通过一系列标准剂量值和辐射剂量仪的响应值的对应关系来建立的。

这些标准剂量值可以通过独立的测量方法、参考剂量仪或模拟计算等手段获取。

建立校正曲线时,需要考虑不同能量、不同位置和不同场景下的响应变化,以获得更全面和准确的校正曲线。

2. 校正系数的计算:校正曲线通过数学模型进行描述,可用多项式函数、指数函数等函数形式来拟合。

在拟合校正曲线时,需要确定各项的系数。

计算校正系数时,常采用最小二乘法或其他优化算法,以求得最佳拟合效果。

校正系数的准确性直接影响到校正曲线的精度和可靠性。

3. 校正方法的选择:线性化校正可以通过硬件校正和软件校正两种方式实现。

硬件校正是通过对辐射剂量仪进行物理结构调整或叠加附件来改变响应特性,从而实现线性化校正。

软件校正则通过对仪器响应值进行数学计算和处理,使其满足线性关系。

选择合适的校正方法,需要考虑校正的效果、成本和实施的便利性。

4. 校正的验证与确认:线性化校正技术的研究还包括校正的验证与确认。

在校正之后,需要对辐射剂量仪的性能进行测试和评估,以验证线性化校正的效果,并确认校正后的仪器响应和真实剂量值之间的误差范围。

验证与确认的过程需要建立可靠的实验方法和标准,以确保结果的准确性和可重复性。

线性化校正技术的研究对于辐射剂量测量的准确性和可靠性具有重要意义。

linearization数学含义

linearization数学含义

linearization数学含义一、引言线性化是数学中一个非常重要的概念,它是指将非线性函数或方程转化为线性函数或方程的过程。

通过线性化,我们可以对非线性问题进行近似求解,从而更好地理解和分析问题的本质。

本文将详细解析线性化的数学含义及其应用。

二、线性化的定义线性化是指将一个非线性函数或方程转化为线性函数或方程的过程。

在数学中,线性函数是指函数或方程的输出与输入成正比,而与输入的量纲无关。

而非线性函数则是指函数或方程的输出与输入不成正比,或者与输入的量纲有关。

三、线性化的方法1.泰勒级数展开法泰勒级数展开法是一种常用的线性化方法。

该方法是将一个非线性函数在某一点处展开成泰勒级数,并截取其中线性部分,从而得到该点的局部线性化模型。

截取的项数越多,线性化模型越精确。

2.分段插值法分段插值法是一种基于插值理论的线性化方法。

该方法是将一个非线性函数在每一段区间内用插值多项式进行逼近,从而得到每一段区间的局部线性化模型。

这种方法通常适用于具有明显分段特性的非线性函数。

3.牛顿插值法牛顿插值法是一种利用牛顿差分公式构造插值多项式的方法。

该方法首先需要在数据点处构造差分表,然后利用差分表中的数据构造插值多项式,从而得到局部线性化模型。

牛顿插值法具有较高的计算效率,适用于需要快速求解的情况。

四、线性化的应用1.控制系统设计在控制系统设计中,通常需要将复杂的非线性系统转化为线性系统进行处理。

通过线性化技术,我们可以对非线性系统进行近似处理,从而简化控制器的设计和分析过程。

2.金融风险管理在金融风险管理中,通常需要利用非线性模型对风险进行评估和预测。

通过线性化技术,我们可以将非线性模型转化为线性模型进行计算和分析,从而简化风险管理的过程并提高计算效率。

3.图像处理和计算机视觉在图像处理和计算机视觉领域,非线性模型通常被用于图像增强、特征提取和目标检测等方面。

通过线性化技术,我们可以将非线性模型转化为线性模型进行优化和分析,从而提高图像处理和计算机视觉的性能和精度。

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

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与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。

BTS中功放线性化技术比较

BTS中功放线性化技术比较

BTS中功放线性化技术比较目前,在功放的各种线性化技术中,最主要的线性化技术是输出功率回退法(OutputPowerBackOff)、前馈法(FeedForward)、预失真法(PreDistortion)。

而效率增强技术即基于提高线性功放效率的技术主要有:Dorhert y技术、包络跟踪、包络消除再生技术和自适应偏置技术等。

前馈技术FF(FeedForward):前馈的基本原理是,通过比较输入输出信号,获得非线性产物的波形,然后在输出端,将非线性产物对消掉,从而在输出端获得纯净的信号。

前馈技术既具有较高校准精度的优点,又没有不稳定和带宽受限的缺点。

当然,这些优点是用高成本换来的,由于在输出校准时,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。

当然,校准环中添加一辅助功率放大器,总效率会降低,体积增大[效率低于10%(内部存在两个功放模块,环路2引入了一定损耗)]。

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均会造成抵消失灵,生产工艺较为复杂。

预失真原理:通过一个预失真元件(Predistorter)来和功放元件(PA)级联,非线性失真功能内置于数字、数码基带信号处理域中,其与放大器展示的失真数量相当(“相等”),但功能却相反。

将这两个非线性失真功能相结合,便能够实现高度线性、无失真的系统。

数字预失真技术的挑战在于PA的失真(即非线性)特性会随时间、温度以及偏压(biasing)的变化而变化,因器件的不同而不同。

因此,尽管能为一个器件确定特性并设计正确的预失真算法,但要对每个器件都进行上述工作在经济上则是不可行的。

为了解决上述偏差,我们须使用反馈机制,对输出信号进行采样,并用以校正预失真算法。

数字预失真采用数字电路实现这个预失真器(Predistorter),通常采用数字信号处理来完成。

功率放大器线性化技术(可编辑)

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 。

高线性功率放大器的线性化技术

高线性功率放大器的线性化技术
to ft o ra lfe . i n o p we mp i r he i
Ke wo d : o r y r s P we Amp i e; rp ris L n aiain l r P o et ; ie rz t i f e o
0 引言 在 通信 系统 中 ,功率放 大器是 极其 重要 的组 成
中图分类 号 : N7 2 T 2 文 献标识 码 : B 文章 编号 :6 1 7 2(0 2 10 9 .4 1 7 — 9 一 1). 150 4 2
Ab ta t n t e c mm u i ai n t n c ie y t m, h o ra l e n t e e d o e ta s t r I s r c :I h o n c t r s ev rs s o a e t e p we mp i ri o h n f h r n mi e . t i f s t t s
字调 制和 实现 方式 ,需 要高 效率 和高 线性 的功 率放
功率放大器 , 获得足够的射频输 出功率 , 必须采用射 频功率放大器。射频功率放大器 电路在设计时需要
对输出功率 、 激励电平 、 功耗 、 失真 、 效率 、 尺寸和重 量等问题综合考虑,射频功率放大器的主要技术指 标是输出功率与效率 , 而对功率晶体管的要求 , 主要
需要 经过 一系列 的放 大如缓 冲级 、 中问放 大级 、 级 末
求有高增益、 高线性度 、 高功率附加效率(A )高可 P E、 靠性 、 小尺寸和低成本。通常, 通信系统应用要求线 性工作 , 而雷达应用要求高功率附加效率。 个人通信 系统工作在 8 0 z2 G z 0MH - . H 范围,使用不同的数 5
包括 击穿 电压 、 大集 电极 电流 和最 大管 耗等参 数 。 最

短波发射机数字线性化技术

短波发射机数字线性化技术
应用前景
随着通信技术的不断发展,短波通信作为一种重要的通信方式,在军事、民用等领域有着广泛的应用 。而短波发射机数字线性化技术的应用,可以进一步提高短波通信的传输质量和可靠性,满足不断增 长的通信需求。未来,该技术有望在短波通信领域得到更广泛的应用和推广。
技术优势与局限性分析
技术优势
• 高线性度:通过数字信号处理技术,短波发射机数字线性化技术可以实现较高的 线性度,降低发射机的非线性失真。

前馈线性化技术
01 02
原理
前馈线性化技术是通过在发射机输出端引入一个前馈路径,将失真信号 与原始信号进行比较,从而得到误差信号,再将误差信号反馈到发射机 的输入端进行修正。
优点
前馈线性化技术具有较高的线性化精度,同时能够避免本地振荡器引入 的相位噪声。
03
缺点
需要精确控制前馈路径的幅度和相位,实现起来较为复杂。
短波发射机数字线性化技术
汇报人: 日期:
目录
• 引言 • 短波发射机工作原理及挑战 • 数字线性化技术原理及分类 • 数字线性化技术应用和实现 • 数字线性化技术的性能评估与优化 • 总结与展望
01
引言
短波发射机概述
01
02
03
定义与原理
短波发射机是利用短波频 段进行无线通信的发射设 备,工作原理主要基于电 磁辐射和调制技术。
反馈线性化技术
原理
反馈线性化技术是通过在发射机输出端引入一个反馈路径,将输出信号的一部分反馈回发 射机的输入端,与原始输入信号进行比较,从而调整发射机的工作状态,达到线性化的目 的。
优点
反馈线性化技术实现简单,成本较低。
缺点
线性化精度受限于反馈路径的精度和稳定性,且可能引入额外的相位噪声。

面向5G_光载通信系统的数字预失真线性化技术应用

面向5G_光载通信系统的数字预失真线性化技术应用

第6期2024年3月无线互联科技Wireless Internet Science and TechnologyNo.6March,2024作者简介:宋莉(1979 ),女,副教授,博士;研究方向:移动通信,数字预失真技术,移动互联网络㊂面向5G 光载通信系统的数字预失真线性化技术应用宋㊀莉(兰州文理学院,甘肃兰州730000)摘要:随着5G 通信技术的迅猛发展,光载无线(Radio -over -Fiber ,RoF )通信系统在实现高数据传输率和低延迟方面日益发挥出重要作用㊂然而,该系统在处理高频宽带5G 信号时,常受到射频功率放大器和光电组件非线性特性的影响,导致信号产生失真问题㊂为解决这一问题,文章深入探讨了数字预失真(Digital Predistortion ,DPD )技术在5G RoF 通信系统中的应用及其效果㊂关键词:5G 通信;光载无线;数字预失真中图分类号:TP18㊀㊀文献标志码:A0㊀引言㊀㊀5G 网络必须支持更高的数据速率和更大的连接密度,同时需要保持较低的延迟和高可靠性[1-2]㊂RoF 通信是5G 通信系统中一种高效的前传技术,其通过光纤传输无线信号,有效结合了光纤通信的高带宽和无线通信的灵活性优势㊂但RoF 通信系统在传输过程中容易受到非线性失真的影响㊂DPD 技术是一种减少该非线性失真影响的有效解决方案,其可以抵消传输链路中的非线性效应,从而保证信号质量的稳定性㊂1㊀5G RoF 通信系统的非线性失真1.1㊀5G 通信系统的非线性失真㊀㊀在5G 通信系统中,非线性失真问题尤为突出,其主要来源于无线通信系统中的射频功率放大器和光电组件㊂在高频㊁高功率运作条件下,这些组件的非线性特性会导致信号失真,影响整个系统的性能和效率[3]㊂受非线性失真影响的输出信号可以简化表示为:y (t )=ðNn =1a n x n (t )(1)其中,y (t )代表放大器的输出,x (t )为输入信号,a n 是非线性系数,n 是多项式的阶数㊂由于5G 信号通常采用正交频分多址(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术等较为复杂的调制方案,而OFDM 信号的高峰均功率比(Peak to Average Power Ratio,PAPR)特性使其在经过非线性组件时更易受到失真的影响㊂因此,5G 通信系统需要更为高效的非线性问题处理策略㊂1.2㊀光载无线系统的非线性特性㊀㊀RoF 技术作为一种将无线信号通过光纤传输的方法,为5G 网络的发展提供了重要支持㊂然而,RoF 通信系统在处理高频宽带5G 信号时,会面临由于光电转换组件(如激光器和光电探测器)的非线性特性而引起的失真问题㊂这些非线性特性具体表现为幅度调制和相位调制失真,它们会降低信号的质量和系统的整体性能㊂RoF 通信系统的非线性特性可通过一个多项式模型来描述,公式如下:Y (f )=ðMm =1b m X m (f )(2)其中,Y (f )和X (f )分别代表频域中的输出和输入信号,b m 是频域非线性系数,M 是最高阶数㊂1.3㊀数字预失真技术原理及应用㊀㊀DPD 技术通过在发射端对信号进行预处理,以此来抵消传输链路中的非线性效应㊂该技术要求对RoF 通信系统的非线性特性进行深入分析,需要能够准确地对非线性效应进行建模㊂预失真处理过程可通过逆多项式来实现,公式如下:x dpd (t )=ðPp =1c p x p (t )(3)其中,x dpd (t )是预失真处理后的信号,c p 是预失真系数,P 是DPD 多项式的阶数㊂DPD 技术的核心在于开发有效的预失真算法,在不增加过多计算复杂度的情况下,能够准确地抵消由非线性组件引起的失真㊂这些算法基于对系统非线性行为进行精确建模,包括对幅度和相位失真的识别和量化㊂理想情况下,预失真算法会生成一个与系统非线性特性相反的信号,使得该预失真信号在通过非线性系统时被准确校正,从而在系统的输出端得到一个线性的㊁不失真的信号㊂1.4㊀建模方法㊀㊀在DPD技术中,非线性建模是一个关键步骤㊂这一过程不仅涉及对无线通信系统中各种非线性效应的理解,还需要对其进行准确的数学描述㊂常见的非线性建模方法包括存储多项式MP(Memory Polynomial,MP)模型㊁广义存储多项式(General Memory Polynomial,GMP)模型以及一些更复杂的自适应算法模型,它们根据系统的特定需求和性能指标进行调整,以实现信号处理后呈现的最佳线性化效果㊂1.4.1㊀MP模型㊀㊀MP模型是DPD中最常用的一种基本模型,通过多项式来表达信号的非线性特性,包括信号的幅度和相位成分,其优势在于实现简单㊁计算效率较高,可适用于多种通信系统㊂模型的一般形式为:y mp(t)= Q q=0d q x q(t-τq)(4)其中,y mp(t)表示MP模型的输出,d q是MP模型的系数,τq表示延迟,Q是MP模型的阶数㊂1.4.2㊀GMP模型㊀㊀GMP模型是MP模型的一个扩展,该模型充分考虑了信号的记忆效应,它通过引入额外的参数来描述信号的时间依赖性,从而更准确地模拟实际通信系统中遇到的复杂非线性效应㊂可以表示为:y gmp(t)=ðR r=0ðS s=0e rs x r(t-τr)x s(t-τs)(5)其中,y gmp(t)是GMP模型的输出,e rs是GMP模型的系数,τr和τs是延迟项,R和S表示GMP模型在不同延迟项上的阶数㊂2㊀数字预失真技术解决方案和应用分析2.1㊀解决方案㊀㊀尽管DPD技术在理论方面的验证非常有效,但在实际应用中仍面临诸多挑战,包括算法复杂性㊁计算资源需求以及实时处理能力的限制等㊂对于算法复杂性问题,高级DPD模型虽然能提供更精确的非线性补偿,但也引入了更高的计算复杂度,因此要求在算法的精确性和计算效率之间找到平衡点,这可以通过使用简化模型㊁近似方法或者高效的算法设计来解决㊂对于计算资源需求问题,随着5G通信系统的高速发展,DPD算法需要在更短的时间内处理更多的数据,这对计算资源提出了更高的要求㊂因此,开发低功耗㊁高效能的硬件成为实现这一目标的关键㊂对于实时处理能力的限制问题,由于5G通信系统对实时性有着严格要求,所以DPD算法不仅需要计算准确,还必须能够在极短的时间内完成处理㊂这就要求算法不仅在设计上高效,还需要在硬件上得到适当支持,以满足实时处理的需求㊂在上述解决方案中,关于DPD算法的优化,关键挑战之一是确定预失真多项式的系数c p,通常由自适应算法来实现,其目标是最小化系统输出与理想线性响应之间的差异㊂可以通过最小化以下代价函数来实现:J=ðt|y(t)-y ideal(t)|2(6)其中,y ideal是理想的线性响应,y(t)是实际系统输出㊂2.2㊀数字预失真应用效果分析㊀㊀在5G光载无线通信前传系统中应用DPD技术后,通常通过分析预失真信号输出和非线性系统响应,来评估实验过程和应用效果㊂设原始信号x(t)经DPD处理后变为x dpd(t),由前文提到的DPD逆多项式可以给出:x dpd(t)=ðP p=1c p x p(t)(7)使用简化的非线性系统模型表示非线性系统的响应,系统输出y(t)可以表示为输入信号的非线性函数:y(t)=ðN n=1a n x n dpd(t)(8)理想情况下,DPD处理后的系统输出y(t)应接近于一个线性系统响应㊂当应用DPD技术处理后,通过比较DPD处理前后系统输出的相邻通道功率比(Adjacent Channel Power Ratio,ACPR),来评估线性失真的补偿效果,其是衡量非线性失真程度的一个重要指标,可通过分析系统输出信号的功率谱密度计算,如式(9)所示㊂ACPR=10lg(P adjacentP carrier)(9)其中,P adjacent是相邻频道的功率,P carrier是载波频道的功率㊂DPD处理后,如果预期的ACPR值降低,则表示非线性失真相应减少㊂3㊀实验设计与测试㊀㊀为验证不同DPD模型在5G RoF前传系统中应用后的效果,建立以下实验环境,主要目标是评估MP 和GMP模型降低非线性失真的能力㊂实验设置如下㊂(1)5G信号发生器:生成高PAPR的5G新无线(New Radio,NR)信号㊂(2)RoF前传系统:包括光纤链路㊁激光器㊁光调制器和光电探测器㊂(3)DPD处理单元:实现MP和GMP模型的数字预失真处理㊂(4)性能分析仪器:用于测量系统的线性化效果,重点是测量非线性失真指标,如相邻通道功率比㊂4㊀实验数据与结果分析4.1㊀实验数据㊀㊀为评估不同DPD模型的应用效果,实验收集了以下数据㊂(1)基线性能:在未应用DPD模型的情况下,测量RoF通信系统的ACPR㊂(2)MP模型应用:应用MP模型后,重新测量RoF通信系统的ACPR㊂(3)GMP模型应用:应用GMP模型后,重新测量RoF通信系统的ACPR㊂实验数据收集遵循严格的测试流程,确保DPD 模型的准确性和可重复性㊂4.2㊀结果分析㊀㊀实验通过比较不同DPD模型应用前后的ACPR 值,对非线性失真的减少程度进行评估,对比MP模型和GMP模型的性能,从而确定其在线性化5G RoF 通信系统方面的有效性㊂实验还分析了模型的计算复杂度和实时处理能力,评估了其在实际5G RoF通信系统中的可行性㊂从测试结果可以看出,在应用DPD技术后,特别是采用GMP模型后,ACPR值获得了显著改善㊂对比MP模型和GMP模型,结果显示从基线性能到MP 模型的ACPR的性能改善为10dB,采用GMP模型的ACPR改善为15dB,这表明GMP模型在改善ACPR 方面比MP模型更有效㊂5㊀结语㊀㊀本文探讨了数字预失真技术在5G光载无线前传系统中的应用,评估了存储多项式模型和广义存储多项式模型在改善RoF通信系统非线性失真方面的效果㊂实验结果显示,2种模型均能显著改善系统的非线性失真问题,尤其是GMP模型,在处理更复杂的非线性失真方面表现更佳㊂考虑到5G通信系统对实时处理性能的需求,在实际应用中,设计者需要通过选择合适的DPD模型,以实现系统性能和复杂度之间的良好平衡㊂未来DPD技术的发展方向可概括为以下几个方面:一是通过算法优化设计更高效的DPD算法,使用深度学习来优化DPD模型的参数,提高算法的效率和适应性;二是通过探索DPD技术在长距离RoF系统中的应用,提升长距离传输时的系统性能;三是考虑DPD技术在复杂多用户环境中的应用,特别是在频谱共享和多径传播条件下的应用,以提升系统应用效能;四是研究将DPD技术与其他5G网络优化技术结合,实现随着通信环境的不断变化,自适应DPD算法能够实时调整参数,以适应不同的传输条件和非线性特性,从而获得更高效的网络性能㊂参考文献[1]FEDERICO B,ROBERT W H,ANGEL L.Five disruptive technology directions for5G[J].IEEE Communications Magazine,2014(2):74-80. [2]CHEN H D,TSAI Y C,KUO C.Broadband eight-antenna array design for sub-6GHz5G NR bands metal-frame smartphone applications[J].IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters,2020(7): 1078-1082.[3]李草禹.宽带通信系统中的线性化技术研究[D].成都:电子科技大学,2021.(编辑㊀王永超)Application of digital predistortion linearization technology for5G radio-over-fiber communication systemsSong LiLanzhou University of Arts and Science Lanzhou730000 ChinaAbstract With the development of5G communication technology rapidly radio-over-fiber communication systems play a crucial role in achieving high data transmission rate and low latency.However it is often affected in this system by the nonlinear characteristics of radio frequency power amplifiers and optoelectronic components when processing high-frequency broadband5G signals leading to signal distortion problems.To solve this problem the application and effectiveness of digital predistortion technology is deeply investigated in this paper.Key words 5G communication radio-over-fiber digital predistortion。

自动控制原理第二第二章数学模型线性化

自动控制原理第二第二章数学模型线性化
自动控制原理第二章 数学模型线性化
目录
• 线性化基础 • 线性化方法 • 线性化应用 • 线性化案例分析
01
线性化基础
线性化的定义
线性化是指将非线性系统在平衡点附 近近似表示为线性系统的过程。
在自动控制原理中,线性化主要用于 分析系统的动态特性和稳定性。
线性化的过程
确定系统的平衡点
找到非线性系统的平衡点,这是线性化的起点。
高阶项的影响
在泰勒级数展开中,高阶项被忽略,因此线性化可能 引入误差。
02
线性化方法
泰勒级数展开法
总结词
泰勒级数展开法是一种通过将非线性函数在某一点处展开成幂级数来线性化非线性系统的有效方法。
详细描述
泰勒级数展开法基于数学中的泰勒级数,通过将非线性函数在某一参考点处展开成无穷级数的形式, 可以近似地表示该非线性函数。在自动控制系统中,选取适当的参考点,将非线性函数进行泰勒级数 展开,然后保留前几项,可以得到近似的线性化模型。
案例二:复杂控制系统线性化
总结词
对复杂控制系统进行线性化处理,以简化分析过程。
详细描述
复杂控制系统通常由多个相互耦合的动态元件组成,其数学模型通常为高阶非线性微分 方程。通过适当的线性化处理,可以将非线性模型简化为线性模型,从而简化分析过程。
案例三:多变量控制系统线性化
总结词
对多变量控制系统进行线性化处理,以实现 多变量控制。
幂级数展开法
总结词
幂级数展开法是一种将非线性函数表示为幂次函数的级数展开式的线性化方法。
详细描述
幂级数展开法的基本思想是将非线性函数表示为一系列幂次函数的和,通过选取适当的幂次函数,可以近似地表 示非线性函数。在自动控制系统中,利用幂级数展开法可以将非线性函数进行近似线性化,从而方便建立系统的 数学模型。
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◆ 负反馈法(feedback):(差频反馈、失真反馈、包络反馈、笛卡尔反馈、极化反馈等)
负反馈是将功率放大器输出的非线性失真信号反馈到输入端,与原输入信号共同作为功率放 大器的输入信号,以减少功率放大器的非线性。
◆前馈法(feedforward): (双环、多环、附加环等)
前馈技术是把主功放失真信号提取出来,并用误差环路把其放大,在功放输出端进行反相功 率合成,从而达到把主功放失真频谱功率抵消的效果。
应用特点 方法类 型 直 接 积 分 法 散 射 法 外 推 法 主要内容 用电容上的电压、电感上的 电流、非线性电阻和受控源 的控制变量来描述电路;由希 尔霍夫定理建立电路的时一 域状态方程,然后用积分的 方法直接在时一域内求解。 建立电路的时一域状态方程 后,利用寻优过程找出适当 的起始条件,从而跳过瞬态 过程直接求稳态解。 利用积分法算出电路在一些 周期倍数时间点上的响应, 再用适当的数学外推得出稳 态解。 多频输入相应 分析
非线性放大器的数学模型
SSPA模型
SSPA模型只描述了增益的非线性
反正切模型
Vout
2

Vs arctan (Vin V0 ) Vd
Vin、VouT分别是输入、输出信号的幅度,α、Vin、V0、Vd是模型中的四个待定参数。
非线性放大器的数学模型

vL (t )
Volterra级数 准确度高、计算量大
POUT(dBm) OIP3 IP3
P1dB
1dB IMD Pout(2f1-f2) 1 1 1 3 dR
Pout.mds PIN(dBm) Pin.mds IIP3
非线性放大器的数学模型
无(非)记忆放大器模型 在窄带应用中,PA的非线性通常可以用幅度失真(AM-AM)和相位失真(AM-PM)来 描述,它们都只是输入信号幅度的函数,与输入信号的包络频率无关。此时PA为无记 忆性的,即PA的输出只取决于瞬时的输入。
应用特点 方法类型 主要内容 强非线性分析 多频输入相应 分析 当给定幂级数 的具体描述形 式和输入的频 域表示式,就 可用频域表示 输出;在数值 分析中应考虑 适当截取频率 成份。
广义幂 级数法 全 频 域 分 析 法 Volterra 级数法
把电路分为线性和非线性两 部分,令其公共节点上同一 节点电压的节点电流在何一 频率都是连续的来确定稳态 解;线性网络中的节点电流 用频域电路方法求解;非线 性器件用广义幂级数表示。
衰减器3
衰减器3
要求非线性能 够用单变量的 广义幂级数展 开,应用上受 到一定限制
用不同阶次的Volterra级数描 述非线性器件的特性,通过 多维傅立叶变换求出其各阶 Volterra传输函数,从而计算 出不同激励下的响应。
当Volterra非线 性传递函数高 于三阶时,有 关的代数运算 过于复杂且可 能不收敛,不 适用于强非线 性电路分析。
小结
线性化技术 RF 带宽 线性提高程度 效率 复杂程度/风险 功率回退 宽 高 低 低
RF直接反馈
窄→一般


一般
包络反馈
一般

一般

包络消除与恢复

一般

一般
极化环
窄→一般



笛卡尔环
窄→一般


一般→高
前馈

一般

一般
前馈(附加环)




模拟预失真
一般


一般
数字预失真

一般


非线性发生器
2
2
1 2 1 Re Z L (21 2 ) VS H 3 (1 , 1 , 2 ) vo3YL (21 2 ) 2 2 2 Z L (21 2 )
双音测试信号
2
H ( , ) IM 2 20 lg VS 2 1 2 H1 (1 )
强非线性分析
全 时 域 分 析 法
非线性的强弱 不影响分析问 题所需计算机 的时间和内存, 不会引起发散, 适用于分析开 关电 路等非线性电 路响 应分析。
由于多频激励 的响应是周期 信号,在整个 周期或多个周 期内对状态方 程进行积分运 算或利用FFT 转换到频域计 算都很费时。
非线性分析方法(2)
非线性放大器的数学模型
k Vout (t ) ak vm (t ) k 0 N
Taylor级数
式中ak是常系数。用Taylor级数描述功率放大器的非线性物理含义比较明确, 下标k指明了谐波阶次,增加谐波项数N可有效提高模型的数度。但Taylor级 数模型仅描述了功率放大器的AM-AM失真特性,不能体现出AM-PM失真。
记忆放大器模型 随着输入信号带宽的增加,功率放大器会逐步明显地表现出记忆性非线性行为。 级记忆性非线性是指PA的输出不仅取决于瞬时的输入,还与之前时间的输入有关。其 表现在于不同频率处表现出的失真特性不同,并且输出频谱不再具有对称性。
产 长时间(温度)记忆效应,主要是由有源器件的自热引起。 生 原 短时间(电)记忆效应,主要由有源器件、匹配网络和偏 置网络的包络频率相关特性引起。 因
计算效率较高, 更适用于分析 多频响应
非线性分析方法(3)
应用特点 方法类 型 主要内容 强非线性分 析 多频输入相 应分析
线性网络中的节点电流用 频域电路方法求解;非线 对于强非线 性器件用广义幂级数表示; 性必须取基 非线性部分在时域分析; 波的许多次 时 谐波 当给定输入频域电压时, 谐波分量来 / 平衡 先用傅立叶变换将其转换 模拟,使计 频 法 为时域信号,用时域法计 算时间大增 域 算非线性网络的时域电流, 并有可能发 混 再用傅立叶变换将其转换 散 合 到频域,最后计算各谐波 分 的平衡误差 析 法 改进 利用各种方法提高HB法的 相对于一般 的谐 效率和精度。如广义傅立 的HB法有不 波平 叶变换求最小二乘意义下 同程度的改 衡法 的近似解可提高效率等 善
Hammerstein模型 由同样两个模块组成的Hammerstein模型可以称为Wiener模型的倒置模型。 在H模型中信号先通过无记忆非线性模块输出后再进入线性时不变系统模块。 W-H模型 这种模型通常适合于卫星通信中的功率放大器,卫星通信转发器因为对下行 链路信号强度的要求较高,一般其功率放大器都工作在饱和区域。
一般→宽


一般→高
第三部分:功放线性化ADS仿真
• 提出一种前馈和反馈相结合的RF功放线性化方案。
• 利用ADS搭建顶层原理框图,通过仿真分析线性化技 术的关键点及难点
耦合器1
延时线2
耦合器2 输出
主放大器
衰减器1 输入
相移器2
第一环路
功分器 相移器1
第二环路
衰减器2
延时线1
合成器
辅助放大器
H ( , , 2 ) IM 3 20 lg VS2 3 1 1 H1 (1 )
3 2 Re( Z ) H1 (1 ) L IP3 20lg 30dBm 3 Z L 2 H 3 (1 , 1 , 2 )
非线性分析方法(1)
主要类容
• 非线性电路的一些基础知识,及射频功放的非线性建 模。 • 在查阅文献基础上,对各种线性化技术进行分类和比 较。 • 例举各种线性化技术的应用实例,并利用ADS技术进 行仿真分析。 • 讨论:在各种线性化技术中选定一种(多种技术综合) 进行深入研究。 • 总结
第一部分:基础知识
放大器的失真

h ( )v (t )d h ( ,
1 1 s
)vs (t 1 )vs (t 2 ) d 1d 2



h ( ,
, 3 )vs (t 1 )vs (t 2 )vs (t 3 ) d 1d 2 d 3
Blum-Jeruchim模型
FFT A(m∆t,P) Inverse FFT
D1(t) D(t)
x(t)
Average Power detector
x(f)
D1(f)
IMD noise generator
Average power,P
D2(t)
非线性放大器的数学模型
Wiener模型 由线性时不变系统模块和无记忆非线性模块组成的Wiener模型.
◆预失真法(predistortion): (RF and IF 预失真、基带预失真环等)
所谓预失真法就是在功率放大器前增加一个非线性电路用于补偿功率放大器的非线性。
◆单管(二极管)预失真器(single-diode predistorter) ◆反向并联二极管对预失真器(Anti-parallel diode-based) ◆FET预失真器(FET-based predistorter) ◆谐波预失真器(predistortion using harmonics)
关于数学模型的讨论
放大器的数学模型多种多样,主要流行的模型有 Taylor,Volterra,Saleh,W-H等。 能否提出新的简洁的功放模型是功放线性化模块提高 效率、控制成本及提高线性度的关键。 功放的数学模型仅仅是从数学的方式去模拟(逼真) 功放的非线性失真。更根本的线性化方式应该从功放 的失真机理入手,即需提出更合理、更简化的物理等 效模型。
在线性化的工程应用中,均是在典型的非线性物理模 型的基础上采用模拟或数字的方式对非线性器件进行 补偿而得到线性化的器件。
第二部分:线性化技术
线性化技术的分类
◆ 功率回退法(backoff):
功率回退法就是把功率放大器的输入功率从1dB压缩点向后退几个分贝,工作在远小于1dB 压缩点的电平上。
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