高功率、高效率线性化功率放大器技术的研究
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
功率放大器线性化技术研究及其在通信系统中的应用
功率放大器线性化技术研究及其在通信系统中的应用随着通信技术的不断进步，不同的通信系统中需要不断提升功率放大器的线性性能。
功率放大器作为通信系统的核心设备，其基本任务是将信号的电流或电压放大至一定的大小，以便为其他设备提供信号源或信号传输。
然而，由于功率放大器具有非线性特性，将导致输出信号包含大量的失真和杂波，从而严重影响通信系统的性能。
因此，为了保证通信系统的高质量和高性能，需要对功率放大器进行线性化处理。
一、功率放大器线性化技术线性化技术是指通过各种手段和方法，将非线性的功率放大器转变为具有一定线性性能的设备的过程。
根据处理方法的不同，线性化技术分为前向线性化技术和反馈线性化技术两种。
前向线性化技术通过预测功率放大器输出的非线性失真，并对输入信号进行预补偿，使其与失真相消。
其中比较有代表性的算法有智能算法、深度学习和卷积神经网络等。
前向线性化技术通过预测失真，并对其进行反转，从而最大程度地消除了失真和杂波，实现了功率放大器的线性化。
反馈线性化技术是通过将输出信号反馈到输入端，进行比较并进行修正使输出信号更接近于输入信号，从而达到线性化的目的。
其中一些比较常用的算法有ADPD、PAPR、SA等。
反馈线性化技术具有简单、有效、廉价、可靠等诸多优点。
但是，反馈线性化技术的可靠性和延迟会影响其应用效果。
二、功率放大器线性化技术在通信系统中的应用功率放大器线性化技术在通信系统中具有非常广泛的应用。
在移动通信领域，线性化技术用于在基站天线中控制失败率并减少功率放大器的非线性畸变。
在卫星通信领域，线性化技术用于提高卫星的带宽和有效载荷能力。
此外，线性化技术还被广泛应用于其他领域，如雷达、航空、通信系统、卫星通信、军事通信等。
功率放大器线性化技术在通信系统中的应用，首先可以实现信号的传输，保证信号传输质量。
其次，线性化技术可以提高通信系统的容量和带宽，从而实现更广泛、更快速的信息传输。
此外，功率放大器线性化技术还可以减少功率放大器的能量消耗，从而实现更高的能效比。
CMOS射频功率放大器高效率和高线性度研究进展
CMOS射频功率放大器高效率和高线性度研究进展摘要： CMOS工艺价格低廉且兼容基带工艺，是单片集成电路的理想材料。
根据现代无线通信系统所采用的调制方式对功率放大器的性能要求，重点介绍了功率放大器的效率和线性增强技术，比较了相应技术间的优点和缺点，最后阐述包络放大器的发展趋势及其在LTE（4G）的应用。
关键词：功率放大器；效率；线性度；LTE；CMOS；包络跟综0 引言目前，全球应用于智能手机等便携性移动设备的移动网络急速发展和扩张，且多功能智能手机应用愈加广泛，为满足用户实时通信的用户体验，应用于智能手机的通信系统应该能够更加有效地处理文字、声音和视频数据并实现全球漫游。
为了提供高数据速率的大数据传输，现代通信系统（WCDMA/3G/4G/LTE）采用了更加复杂的高频谱效率的调制方式，如OFDM 或QPSK和QAM等相移键控和幅移键控相结合的调制方式。
为满足不同用户的使用需求，智能手机一般都支持两种或者两种以上网络制式，而随着手机的工作制式不同，其有效的频率带宽不同，因此，作为通信模组之一的功率放大器（PA）应具备多频多模（Multi-band and Multi-mode）的能力。
作为3GPP(3rd Generation Partnership Project)的演进路线中的主流技术，LTE-Advanced将是2015年的主流通信方式。
LTE的关键技术有多载波和多天线技术，其中多载波技术采用正交频分复用(OFDM)的调制方式，使各个子载波重叠排列，大大提高频谱效率的同时保持了载波之间的正交性，以避免载波之间的干扰。
不过，LTE信号在给定的受限的带宽内，有着非常高的峰均比(PAPR)，这使PA常工作在功率回退区，造成PA的实际效率低下的现象。
另外，为了线性放大LTE这类非常包络信号(non-constant envelope signal)，要求PA有着较高的线性度(Linearity)，因此，应用于新一代通信系统的功率放大器，必须有着较高的功率效率和线性度，且有着较宽的工作带宽或者是满足多频多模的通信要求。
线性化功率放大器研究综述
线性化功率放大器的研究综述学号：200520106041 姓名：侯靖摘要：本文简述了各种线性化射频功率放大器技术，综述了功率放大器线性化技术的研究进展情况及最新研究成果，比较了它们各自的优点和不足之处，最后，展望线性化射频功率放大器技术的发展方向及应用前景。
关键词：功率放大器、线性化技术、预失真1 前言功率放大器的线性化技术研究可以追溯到上个世纪二十年代。
1928在贝尔实验室工作的美国人Harold.S.Black发明了前馈和负反馈技术并应用到放大器设计中[1]，有效地减少了放大器失真，可以认为是线性化功率放大器技术研究的开端。
但那时主要是从器件本身的角度来提高功率放大器的线性度，所研究的功率放大器频率也较低。
随着通信技术的飞速发展，以下一些原因促使线性化功率放大器技术得到广泛研究并迅速发展：1.无线通信的飞速发展和宽带通信业务的开展，通信频段变得越来越拥挤，为了在有限的频谱范围内容纳更多的通信信道，要求采用频谱利用率更高的传输技术，因此线性调制技术如QAM ( Quadrature Amplitude Modulation )、QPSK ( Quadrature Phase Shift Keying)等在现代无线通信系统中被广泛采用。
但对于包络变化的线性调制技术，滤波并不能消除交调产物，从而对相邻信道产生不同程度的干扰，因此必须采用线性化的发射机系统。
射频功率放大器是发射机系统中非线性最强的器件，特别是为了提高功率效率，射频功放基本工作在非线性状态，因此线性化功率放大器设计技术己成为线性化发射机系统的关键技术。
2.出于对通信系统功率效率的要求，不能采用简单的功率回退技术来解决功放线性化问题。
所谓功率回退就是采用大功率的放大器，然后通过功率回退使之工作在线性放大区域。
如果采用该技术，一方面电源利用率一般仅为5%，会产生导致终端自主时间过短、基站热管理等一系列问题。
另一方面大功率器件只能输出很小的功率，其本身潜力不能充分发挥，也造成整机制造成本的提高。
线性化高效率功率放大器关键技术研究
分类号密级UDC注1学位论文线性化高效率功率放大器关键技术研究（题名和副题名）佘宇琛（作者姓名）注1The Key Technology of High Linearity and High Efficiency Power AmplifierA Master Thesis Submitted toUniversity of Electronic Science and Technology of China Discipline: Master of Engineering Author: She Yuchen Supervisor: Xie XiaoqiangSchool: School of Electronic Engineering摘要摘要效率和线性度是微波功率放大器的一对重要的指标，但往往很难实现两者兼得，对此，公认的方法是将功放的效率设计的尽可能大而几乎不考虑其线性度，并且在输入端，用一个附加的预失真电路来提高其输出的线性度。
传统的预失真技术是用混合集成电路的形式实现的，由于混合集成电路自身的缺陷，在一些应用中，模拟预失真技术很难发挥效果。
微波单片集成电路（MMIC）具有体积小，重量轻，成本低等优点，对于预失真电路，可以很好的代替其混合集成的形式，本文探讨关于将模拟预失真技术移植到MMIC上，进一步发挥模拟预失真技术的潜质，本文主要研究内容如下：基于0.15μm GaAs pHEMT工艺，探究预失真器的MMIC设计方法，设计出一种新型的pHEMT平衡式预失真器，工作在30GHz，可提供6~8dB幅度扩张和30~40度相位压缩，具有2GHz带宽，驻波特性良好。
用同样的工艺，在3.5×2.18mm2的芯片上设计了一款线性化驱动集成模块，具体的电路单元包括上述的平衡式预失真器，两款多级驱动放大器，和一款pHEMT压控衰减器。
两款驱动放大器的增益分别为17dB和26dB，压控衰减器的功率增益范围在-25dB~-14dB。
高效率功率放大器技术分析
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 。
高效率射频功率放大器的研究
高效率射频功率放大器的研究一、本文概述随着无线通信技术的飞速发展，射频功率放大器作为无线通信系统的关键组件，其性能直接影响到整个系统的通信质量和效率。
因此，对高效率射频功率放大器的研究具有重大的理论价值和实际应用意义。
本文旨在深入探讨高效率射频功率放大器的设计原理、实现方法以及性能优化等方面的问题，为提升无线通信系统的整体性能提供理论支持和实践指导。
本文将对高效率射频功率放大器的基本概念进行阐述，包括其定义、分类以及应用领域等。
接着，将重点介绍高效率射频功率放大器的设计原理和实现方法，包括线性化技术、功率合成技术、匹配网络设计等关键内容。
在此基础上，本文将进一步探讨高效率射频功率放大器的性能优化问题，包括效率提升、线性度改善、热设计等方面的研究。
本文还将对高效率射频功率放大器的最新研究进展进行综述，分析当前研究的热点和难点问题，并展望未来的发展趋势。
通过本文的研究，希望能够为相关领域的研究人员提供有益的参考和启示，推动高效率射频功率放大器技术的不断发展和创新。
二、射频功率放大器基础知识射频功率放大器（RF Power Amplifier，简称RPA）是无线通信系统中的一个核心组件，主要负责将低功率的射频信号放大到足够高的功率，以驱动天线并发送信号至远方。
因此，深入理解射频功率放大器的工作原理和设计原则，对于提高其效率和性能具有重要意义。
射频功率放大器的工作原理基于电子在电场作用下的加速和减速过程。
当射频信号通过功率放大器时，它会驱动电子在谐振腔或传输线中产生周期性运动，进而在输出端产生放大的射频信号。
这个过程涉及到电磁场与电子的相互作用，以及电子在放大器结构中的能量转换。
增益：表示放大器输出信号与输入信号之间的功率比，通常以分贝（dB）为单位。
效率：定义为输出功率与输入功率之比，反映了放大器将直流电能转换为射频电能的能力。
线性度：衡量放大器在处理不同幅度和频率的信号时保持性能一致性的能力。
噪声系数：表示放大器引入的额外噪声与信号功率之比，是评估放大器信噪比性能的重要指标。
航天测控高效率线性功率放大器研究
航天测控高效率线性功率放大器研究王帅;谢冰一;李春辉;杨建永;申冀湘【摘要】针对航天测控发射机的GaN末级功率放大器效率得到提升,但线性度往往达不到指标要求的问题.提出了射频预失真技术和Doherty技术相结合的方法来提高功率放大器的回退效率和线性化指标,给出了射频预失真的方案设计,对差分匹配和100 W功率放大器进行了仿真设计.通过仿真分析和试验可以发现,该方法可以改善三阶交调到-47 dBc以下,效率在输出功率回退6 dB后可以达到45%.【期刊名称】《无线电工程》【年(卷),期】2017(047)008【总页数】4页(P75-78)【关键词】射频预失真;功率放大器;Doherty功率放大器;差分匹配【作者】王帅;谢冰一;李春辉;杨建永;申冀湘【作者单位】中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄 050081;中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄 050081;中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄 050081;中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄 050081;中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄 050081【正文语种】中文【中图分类】TN722Abstract In order to achieve high efficiency and linearity in the GaN power amplifier for aerospace TT&C,a method in combination of RF predistortionand Doherty technology was presented in this paper.The design of RF predistortion was proposed.The simulation of differential impedance match and 100 W power amplifier was introduced.Simulation results and analysis have shown that the proposed amplifier achieves efficiency of 45% at 6 dB back-off from the saturated output power,and IMD3 is improved to -47 dBc.Key words RF predistortion;power amplifier;Doherty poweramplifier;differential impedance match航天测控技术为各种轨道的人造地球卫星、无人试验飞船、载人飞船、深空探测器的发射、在轨运行和返回着陆提供测控支持，是整个航天工程中不可或缺的重要组成部分。
Doherty功率放大器的研究进展
万方数据
２００８年第５期
童富：Ｄｏｈｅｒｔｙ功率放大器的研究进展
３８１
时，会减小功放的负载调制范围，从而会影响效率 的改进，因此，设计多路Ｄｏｈｅｒｔｙ结构时，要综合考 虑效率和线性度。
卜一．
输出
Ｊ
口 ５／２
≥…类…∥ ｃｃｆ３
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一Ｃｒ
图８ ｇｍ。随着偏置变化的曲线
已有的并联型Ｄｏｈｅｒｔｙ结构前面的功分器占 了很大一部分面积。为了提高集成度，必须减小 芯片的面积，一种新颖的紧凑的串联型Ｄｏｈｅｒｔｙ结 构［９。１ ０｜，如图９所示。可以看到新结构已省去了前 面的功分器。其工作原理还是可以用３步来阐述： （１）当输入功率较小时，ＺＰｚ．。远远大于ＺＰ，，因此主 功放的输出功率主要经由通路１输出；（２）当输入 功率达到开启辅助功放时，此时主功放已达到预 饱和，但辅助功放的负载调制效应还不是很明显， Ｚ踢。还相当大；（３）当输入功率达到激励峰值时， Ｚ％。急剧减小，功率主要经由通道２输出。图ｌＯ是 一个采用预失真技术的前置补偿电路，通过调节 Ｌ。和Ｕ，能产生负的ＡＭ—ＰＭ失真，用来抵消后 置电路中正的ＡＭ—ＰＭ失真。
２ Ｆｉ两＝丽’冬冬ｏｂ’
式中，Ｒ。为传输线最优化特征阻抗；Ｉ，为各辅助 功放的电流幅度。当低输入功率时（ｊ，＝Ｏ），Ｚｃ＝ Ｎ·Ｚ。；当输入功率达到激励峰值时（ＪＰ＝工ｃ）， Ｚ（，一Ｚｏ。当Ｎ＝２时，即为经典的对称Ｄｏｈｅｒｔｙ 功放结构。
印茵
图５反馈预失真结构图
号ｙ（￡），得到误差信号Ｐ（￡），再将误差信号Ｐ（￡）反 馈到输入端，与输入信号ｚ（￡）进行相加，得到预失 真（ＰＤ）信号，然后将ＰＤ信号作为功放的输入信 号，这样就大大地提高了功放的线性度。
图６多路Ｄｏｈｅｒｔｙ功放结构
高效率逆E类功率放大器研究
高效率逆E类功率放大器研究1. 引言1.1 研究背景高效率逆E类功率放大器是一种新型的功率放大器，具有高效率、低损耗和高线性度的特点，广泛应用于通信系统、雷达系统和微波系统等领域。
随着通信技术的不断发展和需求的增加，对功率放大器的性能要求也越来越高。
传统的功率放大器在实现高功率输出的往往存在效率低、损耗大等缺点。
研究高效率逆E类功率放大器具有重要的意义。
目前，国内外学者对高效率逆E类功率放大器的研究已取得了一定进展，但在功率输出和效率方面仍存在一定的挑战。
进一步深入研究高效率逆E类功率放大器的原理、优势、设计方法和性能优化是非常必要的。
本研究旨在探索高效率逆E类功率放大器在实际应用中的优势和局限性，为未来的研究和应用提供理论参考和技术支持。
1.2 研究意义高效率逆E类功率放大器研究意义：高效率逆E类功率放大器在提高信号传输效率、增强信号质量等方面也具有重要意义。
在现代通信系统中，信号传输的质量和效率对系统性能起着至关重要的作用。
而高效率逆E类功率放大器的设计可以有效提高信号传输效率，增强系统的稳定性和可靠性，从而满足不同领域对信号传输的需求。
对高效率逆E类功率放大器进行深入研究和探索，不仅可以促进功率放大器技术的进步和创新，还可以推动通信、雷达、电力等领域的发展，为社会经济的发展和进步做出积极贡献。
1.3 研究目的高效率逆E类功率放大器一直以来是电力电子领域的研究热点之一。
本文旨在通过对该功率放大器的研究，探讨其在实际应用中的潜在优势和局限性，为未来的研究和应用提供一定的参考。
具体来说，本研究的目的包括以下几个方面：1. 理论探索：通过分析逆E类功率放大器的原理和优势，探讨其在高效率功率放大领域中的潜在应用价值，为相关理论研究提供新的思路和方法。
2. 技术改进：研究现状中存在一些问题和挑战，本文旨在通过设计方法和性能优化，提出一些改进措施，提高逆E类功率放大器的效率和稳定性。
3. 应用探索：最终目的是探索高效率逆E类功率放大器在实际应用中的潜力，并为其未来的发展方向提供指导。
用于LTE的高线性功率放大器设计开题报告
用于LTE的高线性功率放大器设计开题报告一、选题背景及意义随着移动通信的不断发展，消费者对于高速度和高质量通信服务的需求也越来越大。
LTE技术的出现为移动通信提供了更高效、更可靠的通信方式。
而在LTE系统中，高线性功率放大器(LPA)也显得尤为重要，它能够让LTE设备像用户想要的那样正常进行无线通信，同时也决定了LTE系统的整体性能。
因此，本课题拟研究适用于LTE系统中的高线性功率放大器设计。
二、研究内容本研究的主要内容为适用于LTE系统的高线性功率放大器设计。
具体研究内容包括：1. 分析LTE系统对功率放大器的要求。
了解LTE系统中功率放大器的要求，包括线性度、效率和频带等，为设计合适的功率放大器提供依据。
2. 选择合适的器件。
了解当前市场上可用的器件，包括助推型、共源共栅（CSCG）型、共源共漏（CSCL）型等，选择适合LTE系统的器件。
3. 设计说明。
设计高线性功率放大器的电路原理图和信号传输模型。
4. 仿真分析。
基于已选器件和电路原理图，进行仿真分析，验证电路模型和性能参数。
5. 调试和测试。
对设计好的高线性功率放大器进行实际测试，并对测试结果进行分析和比较。
三、研究目标及预期成果1. 研究目标：本研究的目标是设计出符合LTE系统要求、线性度好、效率高的高线性功率放大器。
2. 预期成果：本研究的预期成果是：1）设计出符合LTE系统要求、电路简单、线性度高的高线性功率放大器。
2）进行仿真分析，验证电路模型和性能参数。
3）基于已选器件和电路原理图，进行实际测试，并对测试结果进行分析和比较。
四、研究计划及进度安排本研究的计划及进度安排如下：1）前期调研，了解LTE系统功率放大器的要求，完成选题背景和意义的论述。
时间：1周。
2）选择合适的器件，设计高线性功率放大器的电路原理图、信号传输模型，并进行仿真分析。
时间：2周。
3）对设计好的高线性功率放大器进行实际测试，并对测试结果进行分析和比较。
时间：2周。