微波功率放大器线性化技术

功率放大器的线性区

功率放大器的线性区射频功率放大器线性化技术:以输入RF信号包络的振幅和相位作为参考，与输出信号比较，进行适当的校正，常用技术有三种:功率回退，预失真，前馈。

1、功率回退这是最常用的方法，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。

功率回退法就是把功率放大器的输入功率从1dB压缩点(放大器有一个线性动态范围，在这个范围内，放大器的输出功率随输入功率线性增加。

随着输入功率的继续增大，放大器渐渐进入饱和区，功率增益开始下降，通常把增益下降到比线性增益低1dB时的输出功率值定义为输出功率的1dB压缩点，用P1dB表示。

)向后回退6-10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。

一般情况，当基波功率降低1dB时，三阶交调失真改善2dB。

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，缺点是效率大为降低。

另外，当功率回退到一定程度，当三阶交调制达到-50dBc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。

2、预失真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失真。

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产物几dB，但却是很关键的几dB。

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。

数字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频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。

射频功率放大器线性化技术分析与设计的开题报告

射频功率放大器线性化技术分析与设计的开题报告一、选题依据随着通信技术的不断发展，射频功率放大器（PA）的应用越来越广泛。

但是，在高功率工作状态下，PA会产生失真，影响通信质量和系统性能。

因此，研究PA的线性化技术，提高其线性度和稳定性，已成为射频通信研究领域的重要课题。

二、研究目的本研究的目的是分析当前主流的PA的线性化技术，比较不同线性化技术的优缺点，并设计一种高效可靠的线性化技术，以提高PA的线性度和稳定性。

三、研究内容1. 回顾和分析现有的PA线性化技术，包括前向预测（FF）、反馈（FB）、预编码（PR）等。

2. 对比不同线性化技术的优缺点，包括线性度、功耗、复杂度、带宽等方面的比较。

3. 确定一种适用于高功率射频信号的线性化技术，并进行详细设计和实现。

4. 对比实现结果与其他线性化技术的实验结果，验证所设计的线性化技术的可行性和有效性。

四、研究方法1. 文献查阅法：主要检索国内外论文和书籍，全面了解PA线性化技术的最新研究进展和应用情况。

2. 系统模拟法：利用MATLAB等科学计算软件对线性化技术进行模拟和仿真，评估其性能和适用性。

3. 实验验证法：设计实验平台进行实验验证，测试所设计的线性化技术的性能和实现效果。

五、预期成果1. 比较分析不同PA线性化技术的优缺点，提出适用于高功率射频信号的线性化技术。

2. 设计并实现该线性化技术，验证其可行性和有效性。

3. 对比分析实验结果与其他线性化技术，进一步验证该技术的优越性和适用性。

4. 撰写并发表学术论文，为PA线性化技术的研究和应用提供参考。

六、进度安排1. 第一周：调研研究对象，明确研究目的和内容，制定研究方案和进度安排。

2. 第二周至第四周：文献查阅和综述，梳理现有研究成果和应用情况，分析比较不同线性化技术的优缺点。

3. 第五周至第七周：基于MATLAB等工具进行系统模拟和仿真，评估不同线性化技术的性能和适用性。

4. 第八周至第十周：确定适用于高功率射频信号的线性化技术，进行详细设计和实现。

线性化微波功放现状

线性化微波功放现状随着无线信息通信的迅速发展，在有限的频率内需要实现越来越多数据信号传输，这使得信道频率日渐匮乏。

为了提高无线传输信息的效率，通信系统中重要的微波功率放大器一般都处于在非线性工作状态，而包络变化的调制信号经过非线性微波功率放大器后会产生互调失真，造成严重的码间干扰和邻信道干扰。

为了保证通信质量，必须采用线性化技术。

本次介绍目前几种重要的线性化微波功率放大器技术设计，包括功率倒退法、负反馈法、预失真法、前馈法等1.功率倒退法功率回退法就是把功率放大器的输入功率从1dB压缩点(放大器有一个线性动态范围，在这个范围内，放大器的输出功率随输入功率线性增加。

随着输入功率的继续增大，放大器渐渐进入饱和区，功率增益开始下降，通常把增益下降到比线性增益低1dB时的输出功率值定义为输出功率的1dB压缩点，用P1dB表示。

)向后回退6-10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。

一般情况，当基波功率降低1dB时，三阶交调失真改善2dB。

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，缺点是效率大为降低。

另外，当功率回退到一定程度，当三阶交调制达到-50dBc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。

2.负反馈法负反馈是反馈法中的其中一种，反馈法是运用反馈的概念分析和处理问题的能力的方法，它还包括直接反馈法以及间接反馈法。

本文主要介绍的是负反馈法。

负反馈法原理是将微波功放的输出耦合出的一部分送入反馈网络后在放大器的输入段产生反馈信号，反馈信号与放大器原输入信号共同控制放大器的输入。

其原理框图如下：图1 负反馈法原理框图负反馈对放大器输出信号的稳定性、非线性失真以及增益稳定性都有一定的改善作用。

负反馈缺点是降低了放大器的增益，在实际电路中很难使反馈信号与输入信号在高频段的宽频带内反相，相移的控制变得异常困难，因此负反馈法一般仅用于低频场合。

微波超线性功放-前馈法

4. 失真相消环延迟线插入损耗
前馈放大器的增益可以表示为
g V Lo t V i t
ff
当环路理想平衡时，即 1 L1 3
g
C1 g m C 2 L3C 3
和 2 L 2 4 C 2 L 3 C 3 g e C 4，可得
ff

C 1 1 2 L 1 L 2 3 4 C 1C 2 L 3 C 3
v o t c 1 v i t
v v 其中 c 1 是放大器的线性电压增益，i (t ) 是放大器的输入信号，o (t ) 是放大器的输出信号。理想的放大器幅度和相位响应曲线如下图所示。
理想功率放大器的幅度和相位响应
实际上由于晶体管饱和影响，功率放大器具有非线性传输特性。下图a表示射频放大器典型的幅度响应，可以看出在功率放大器饱和区域附近增益降低，这就是AM-AM 失真。把输出功率低于理想线性1dB时的点称为1dB压缩点。相位响应如下图b所示，同样随着输入功率的变化而变化,这称作AM-PM失真。

j 4f ct

电路下支路完成以下计算
Re v e t e

j 2f ct

Re v in t e
j 2f c t 2
1 j * Re v e t v in t e 2 v e t v in t e 2
j 4f ct 2
为控制自适应时常数。
传统模拟自适应前馈系统控制电路中，模拟自适应系统所需的梯度信号产 ~ ~ 生过程如图下图所示。其中v e t 和 v in t 是射频信号。
~ v e t
~ v in t
0

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

微波功率放大器技术与设计

微波功率放大器技术与设计众所周知，当前国内外抑制信号二、三次谐波绝大多数采用的方式就是在功放后加开关滤波器。

通过以往大量的实践结果表明，在45dbm/路辐射功率的环境中进行操作可以在规定的时间空间范围内实现二次35dbc与三次40dbc（基于当前国内开关滤波器的标准），但该技术就目前而言仅在低频、窄带信号中能够有效开展，在高频和宽带环境很难发挥出最佳效应。

但是通过以往大量的仿真实验结果以及总结的经验发现，如果运用得当，数字预失真技术在解决微波功率放大器线性化技术方面比上面方法能够取得更好的效果，因为它可以满足通信信号电磁环境模拟器对谐波和互调分量的指标要求，鉴于此，本文是对微波功率放大器技术与设计工作进行分析，仅供参考。

标签：功率放大器；预失真技术；线性化；移动通信引言：微波集成电路技术是无线系统小型化的关键技术.在毫米波集成电路中，高性能且设计紧凑的功率放大器芯片电路是市场迫切需求的产品.总的来说，微波功率放大器的芯片性能很大程度上取决于制造工艺，而每种工艺对功率放大器有着不同的特点或优势.对于工作频率不高于100GHz的芯片而言，砷化镓和氮化镓材料具有功率方面的优势.如果频率作为器件的首要考虑，那么选用磷化铟器件制作的功率放大器其频率可以高到500GHz以上.当然，对于工业制造来说，产品的成本也是功率放大器设计以及量产的重要因素，特别是对于消费电子产品类，互补金属氧化物半导体（CMOS）利于片上系统集成，因此具有成本优势.从应用场景来看，毫米波芯片工作于不同的频率有着不同的要求，比如在Ka波段的26.5～40GHz，目前主要用于卫星和中长距点对点通信，大功率是这个波段功率放大器的首要指标，因而氮化镓和砷化镓的功率放大器芯片是首选.对于60GHz而言，由于电磁波在该频率的衰减很大，主要潜在应用于短距离的高速通信并面向消费电子市场，因而成本较低的CMOS半导体和锗化硅器件是未来该频段芯片设计的首选。

线性功率放大电路的工作原理

线性功率放大电路的工作原理功率放大电路能够在失真允许的范围内，将小功率转换为大功率输出，从而带动后继设备，本文首先介绍了一种功放的线性化技术，然后就线性功率放大电路的几种常见类型及其工作原理做了简要介绍与分析。

标签：线性功率放大电路；工作原理；类型；分析1.引言在电子线路中，放大电路是最基本的结构，它能将小信号在失真范围内转换成打信号，根据具体要求，放大电路又分为小信号放大电路和功率放大电路，本文主要讨论功率放大电路。

功率放大电路除了要保证信号基本不失真外，更多的考虑电路转换效率和大输出功率，判定一个功放电路性能的指标主要有最大输出功率Pom和转换效率η。

2.功率放大器的线性化技术2.1背景如果一个功率放大器是理想的线性放大器，就能保证输出电压是输入电压的常数倍；用公式表达为：V out（t）= G · Vin（t）这样就保证输入信号不失真地被放大了G倍，达到了理想效果。

另外，在固定频率下，输入信号与输出信号的相位差也是固定值。

但是在实际情况中放，构成放大电路的器件，例如晶体管，都具有非线性，这种非线性就导致输出电压不是输入电压的常数倍，而是一个更高阶的函数，造成了失真。

除了器件原因之外，还有单载波输出和谐波失真、输入为双因信号时的谐波和交调失真等失真情况，所以研究功率放大器的线性化技术是保证输入输出线性化，减小失真影响的必要举措。

2.2前馈线性化技术功率放大电路的线性化技术有很多，在此只简要介绍其中一种——前馈线性化技术。

2.2.1基本原理前馈法的基本原理是用两个环路分别消除载波信号和失真信号，从而达到线性化的目的。

2.2.2原理图其中，α为插损量、c为耦合量、g为各放大器增益。

要想实现最好的效果，必须保证环路的平衡。

2.2.3实现步骤原始信号经过功率分配器后分成了两路，一路经过主放大器后到达耦合器，在经过固定的衰减器后到达载波对消处，由于主放大器的非线性，导致这里的信号不但有主频信号还有交调产物；另一路信号通过延迟线1到达载波对消处，两路信号的载波就在这里对消掉。

模拟电子技术基础知识功率放大器的线性度与效率优化

模拟电子技术基础知识功率放大器的线性度与效率优化在模拟电子技术中，功率放大器起着非常重要的作用。

功率放大器能够将微弱的输入信号放大到较大的输出功率，广泛应用于音频放大器、射频通信等领域。

然而，功率放大器的线性度与效率问题一直是工程师们需要关注和解决的核心课题。

一、功率放大器的线性度优化功率放大器的线性度是指输入功率与输出功率之间的关系是否是线性的。

在理想情况下，放大器的线性度应该是完全线性的，在任意输入功率下，输出功率的增加应保持与输入功率的增加成正比的关系。

然而，在现实中，由于非线性元件、电源波动、反馈环路等原因，功率放大器的线性度经常无法完全满足要求。

为了解决功率放大器的线性度问题，可以采取以下措施进行优化：1. 选择合适的放大器类型：根据不同的应用场景和要求，选择合适的放大器类型，如B类、AB类、C类、D类等。

不同类型的放大器具有不同的线性度特点，工程师需要根据实际需求进行选择。

2. 使用线性化技术：通过引入线性化技术，可以有效地提高功率放大器的线性度。

常见的线性化技术包括预失真技术、反馈技术、交叉耦合技术等。

这些技术能够在一定程度上抑制功率放大器的非线性失真，提高线性度。

3. 优化电源供电：功率放大器的线性度受到电源波动的影响较大。

因此，优化电源供电是提高功率放大器线性度的重要手段之一。

可以采用稳压电源、滤波电路等方法来降低电源波动对功率放大器线性度的影响。

二、功率放大器的效率优化功率放大器的效率是指输出功率与输入功率的比值，即输出功率的百分比。

在实际应用中，功率放大器的效率通常要求尽可能地高，以确保尽量少的输入功率能够输出较大的功率。

为了提高功率放大器的效率，可以采取以下方法进行优化：1. 选择高效的功率放大器结构：不同的功率放大器结构具有不同的效率特点。

例如，级联放大器与并联放大器相比，级联放大器的效率较高。

因此，在实际设计中，根据具体要求选择适合的功率放大器结构是提高效率的关键。

2. 优化负载匹配：负载匹配对功率放大器的效率影响较大。

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。

微波线性功率放大器主要指标详解

微波线性功率放大器综述1概述微波线性功率放大器在现代微波（无线）通信系统中的重要性越来越大。

特别是在CDMA 体制移动通信系统中，线性功率放大器已经是必不可少的重要部件。

2基本指标2.1 AM/AM AM/PM失真一个HPA的线性特征可以用AM/AM和AM/PM 曲线来表示. 输入的RF 信号可以表示为：x(t)=R i(t)⨯cos[ω0t+θx(t)] (1)相应的输出表示为：y(t)=G[R i(f)] ⨯cos{ω0t+θx(t)+ψ[R i(f)]} (2)其中G和ψ表示AM/AM 和AM/PM曲线，如图一。

图. 1 实测的放大器失真曲线理想的线性功放的曲线如图2。

图. 2 理想的放大器AM/AM和AM/PM曲线2.2 双音IMD 、IP3、P1dB双音IMD ，在放大器输入端加入两个CW 信号，在放大器的输出端测量的3阶、5阶等信号大小，以dBc 表示。

IP3IMD 、IP3及P 1dB 定义图示2.3 ACPRACPR 主要应用在象CDMA 这样的宽频谱信号的研究上。

邻道功率（ACP ）定义为当主信道加一信号时，紧邻主信道的两个信道内的功率大小。

邻道功率的产生主要来自两个方面，一是由于器件的非线性作用产生，二是由于主信道信号本身频谱较信道宽。

ACPR 定义为ACP 功率与主信道功率的比值。

图3 邻道功率（ACP ）定义图4 器件非线性产生的邻道功率对移动通信的CDMA 信号而言，其IM3（即ACPR ）与IP3的关系可以通过一公式表示。

IP3=-5log[P IM3(f 1,f 2)B 3/P O [(3B-f 1)3-(3B-f 2)3]]+22.2 (dBm)其中： P IM3(f 1,f 2) 表示要求的IM3的输出功率（W ）B 表示二分之一CDMA 信号带宽（KHz ）f 1,f 2表示两个边带频率相对于中心频率的差值（KHz ）P O 表示输出功率（W ）2.4 级联线性功放的IM3计算功率放大器一般由多级放大组成，在设计时需要计算，级联后的IM3。

微波功率放大器的线性化技术

研究具有适度非线性的二端口网络，使其输出ｅ（）。ｔ用式（）的前三项表示，１即：
ｅ（）：ｋｅ（）＋ｋｅ（）＋ｋｅ（）。ｔｌｔ２ｔ３ｔ
（）１
（）２
假设输人信号由两个等振幅不同频率ｇ和ｇ组成，ｅｆ．Ｏ．Ｏ２设ｉ）＝Ａ（ＯＯｔＯ）＋）将ｅｆ代人（ＣＳ＋ＣＳ２ｔ，ｊ））Ｏ（
程度上改变了生活方式。从全球范围来看，无线通信用户的年增量都在逐年大幅度增长，无线通信
已经进人规模化发展的阶段。如今，快速发展的无线通信已成为信息产业中最为耀眼的亮点，并成为推动社会经济发展的强劲动力。所有的无线通信系统都要求对相邻频段的用户产生最小的干扰，也就是必须在所规定的频段范围内传送信号。但通信系统中的半导体器件必定会使发送信号产生非线性失真，从而对相邻信道产生不同程度的干扰，因此必须改善非线性器件的线性化程度。微波功率放大器是发射机系统中非线性最强的器件，因此提高功率放大器的线性度成为线性化发射机系统的关键。其中常用的方法是采用各种线性化技
微波功率放大器的线性化技术
石海霞
（攀枝花学院电气信息工程系，四川攀枝花６７０）１００
摘
要
随着无线通信技术的飞速发展，功率放大器的线性化已成为一个重要的研究课题。本文介绍了微波
功放非线性产生的原因，阐述了常见的线性化技术，并以便于微波功放设计者参考。
维普资讯
第２第３４卷期
Ｖ０．４Ｎ．１２．ｏ３
攀枝花学院学报

微波功率放大器失真分析及线性化处理

维普资讯
２００６年４月
舰船电子对抗
ＳＨＩ０ＡＲＤＬＥＣＰＢＥＴＲ０ＮＩＣＯＵＮＴＥＲＭＥＡＳＣＵＲＥ
Ａｐ．０ｒ２０６
Ｖｏ【２Ｎｏ．＿９２
第２９卷第２期
微波功率放大器失真分析及线性化处理
高修立刘奕强，
（．舶重工集团公司７３，州２５０；．圳市通瑞科技有限公司，圳５８５）１船２所扬２０１２深深１０７
摘要：微波线性功率放大器的用途越来越广，因此微波功率放大器的线性化处理技术也越来越受到重视。
（．ｅ７３ＩｓｉｔｆＣＩＹａｇｈ２０１，ｉａ。１Ｔｈ２ｎｔｕｅｏＳＣ，ｎｚｏｕ２５０Ｃｈｎｔ
２Ｓｅｚｅｐａｃｅｃ￣ＴｅｈｏｏｙＣ．，．ｈｎｈｎＴｏｒｙＳｉｎｅｃｎｌｇｏＬＴＤ，ｈｎｈｎ５８５ＣｉａＳｅｚｅ１０７，ｈｎ）
ｅｏ— ｋｅ＋ｋ＋ｋｅ。 … １ｆ２３＋（）４
下，足增益、宽和稳定性，及对谐波、波满带以杂的抑制、线性度的要求。对于多路通信，要考还
虑尽量减小互调失真，幅、相转换（调调ＡＭ／
ＤｉｔｒｉｎＡｎｌｓｓａｄＬｉａｉｙＰｒｃｓｉｆＭｉｒｗａｅＰｏｒＡｍｐｉｉｒｓｏｔｏａｙｉｎｎｅｒｔｏｅｓｎｇｏｃｏｖｗｅｌｆｅ

前馈式RF功率放大器的线性化技术

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由此不难看出经前馈放大器放大后的输出信号已不含失真信号，而只含输入信号成分。 % 图 ’ 还示出了双音输入信号在电路各节点的频谱图。 &
减法器的另一部分输入信号为 !+,-) % " & ，是由净输入（） $ !#$ " % , &’( （信号延时而得：!+,-)（ "） ((’ 是这一单 ) 元的时延）( 则减法器的输出信号（即检测到的失真
，同样加入的是双音信号，若放大器的增益为
/#% # Q R(% #，/+S 压缩点为 $TKS7，利用加导频法接一个控制电路来控制两个回路的可变衰减器和可变相移以保持上下两路的时延等因素相匹配，工作于最佳点。结果表明，三阶交调能获得 I#KSM 的改进， ( 阶交调可获得 U(KSM 的改进 V 如图! W 功率放大器的输出的三阶互调最大可抑制到 X "#KS 以下。图 I 就是加前馈电路前后放大器的输出信号频谱的比较图。
6) 7
(’
从上式可以看出，当 ((’ 0 (#’ ( ++’ 0 ##’ 时，系统输入信号将被完全消除，而只剩下失真信号，即* （） $ !* " !.//（ "） + +’
，即在 89 信号的输入的同时加
第二部分环路的工作原理与第一环路类似，设从放 #) 的增益为 ##) ，时延为 (#) ( 耦合器 +) 的耦合因子为 ’ 则放大 ( 且第二环路上一路的时延为 (() ， ++)

微波放大器的非线性失真分析及线性化技术

ＧＥ —ｈＲｕｕ
ｆ．ｃｏｌｆｌｃｒｎｃＥｇｎｅｉｇＵＥＴ１ｈｏｅｔｉｎｉｅｒｎ，ＳｏＥｏＳＣ，Ｃｈｎｄｉｈａ０５。ＣｉａｅｇｕＳｃｕｎ６１０４ｈｎ；
２ＩｓｉｔｆｌｃｒｎｃＥｎｉｅｒｎ，ＣｉａＡａｅｆｎｉｅｒｇＰｙｉｓＭｉｎａｇＳｃｕｎ６１０．ｎｔｕｅｏＥｅｔｏｉｔｇｎｅｉｇｈｎｃｄｍｙｏＥｇｎｅｉｎｈｓｃ，ａｙｎｉｈａ２９０，Ｃｉａｈｎ）
测试结果。
关键词：预失真；非线性；微波放大器；线性化；回退中图分类号：Ｔ２．６Ｎ２．３Ｎ７２１；Ｔ９９５３文献标识码：Ａ
ＡｎａｙｉｆＭｉｒｗｏｅＰｏｒＡｍｐｉｅ ’ ｎｉａｓｏｔｏｌｓｓｏｃｏｖｗｅｌｒＳＮｏｌｎｅｒＤｉｔｒｉｎｉｆａｄｉｓＬｉａｉａｉｎＴｅｈｏｏｙｎｔｎｅｒｚｔｏｃｎｌｇ
２功率放大器的非线性特性分析
若微波放大器是无记忆器件，非线性失真主要考虑振幅调制一振幅调制变换失真和振幅调制一相位调制变其
换失真。窄带弱非线性可用泰勒级数模型来描述和分析。
ｃｍｍｕｉａｉｎｔｃｎｌｇ．Ｉｈｓｐｐｒｔｈｒｃｅｓｉｆｍｉｒｗａｅａｌｆｅ ’ ｏｌｎａｉｔｒｉｎｏｎｃｔｏｅｈｏｏｙｎｔｉａｅ，ｈｅｃａａｔｒｔｃｏｃｏｖｍｐｉｒＳｎｎｉｅｒｄｓｏｔｏｉｉｉｎｌｚｄ．ｅｅａｅｈｎｌｇｅｏｉｒｖｃｏｖｏｒａｌｆｅ ’ ｉａｉａｉｎａｅｉｔｏｕｅＴｈｓａａｙｅＳｖｒｌｔｃｏｏｉｓｔｍｐｏｅｍｉｒｗａｅｐｗｅｍｐｉｉｒＳｌｎｅｒｚｔｏｎｒｄｃｄ．ｅｒ

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 。

线性化微波功放现状及发展趋势2

线性化微波功放现状及发展趋势学院：电子工程学院专业：电磁场与微波技术教师：徐瑞敏教授姓名：XXX学号：2014210202XX报告日期：2014.10.25一、引言微波功放广泛应用于对微波功率有一定要求的各种微波设备中,如微波测试设备、雷达发射单元、移动通信基站、移动站、电子对抗、卫星通信、微波遥感、微波医疗仪器等。

随着微波固态器件的发展,微波功放也逐渐由体积较大、重量较重的电真空放大器过度到体积较小、重量较轻的固态放大器,如双极晶体管放大器,场效应管放大器及单片集成放大器。

随着通信技术的发展对小信号放大器、功率放大器的线性度提出了越来越高的要求。

为了满足通信发展的需要，通信信道也越来越拥挤，放大器通常同时放大频带内调制到多个“子载波”的信号电平大小可相差千万倍以上的多个信号。

这些信号互相调制引起灵敏度下降，通信质量下降等问题，因此对放大器的线度提出了越来越高的要求，线性功率放大器的研究是近年来国际电子技术研究的热门。

对功放线性度的衡量可从两个指标来考察:一为谐波抑制度,当放大器输人频率为f0的单频信号时,由于非线性失真,会产生频率为2f0等的谐波,如图1(a)所示,输出主频与谐波的功率电平之差即为谐波抑制度,用dBc表示。

第二个衡量指标为三阶交调系数。

当放大器输人一定频率间隔(例如5MHZ)、幅度相同的频率为f1和f2两信号时,由于非线性失真,在放大器输出端除了放大的f1,和f2外,还有2f2-f1和2f1-f2,,此为三阶交调频率,如图1(b)所示,主频与三阶交调频率的功率电平之差即为功放的三阶交调系数,用dBc表示也可用一分贝压缩点来表示功放的线性度的,一分贝压缩点与三阶交调之间的换算关系将在本文 3.1节中加以说明。

二、功率放大器的非线性失真特性通信系统的信号带宽是有限的,并且存在噪声和干扰。

这导致通信系统存在振幅失真、相位失真和记忆效应,这三者是系统非线性失真的主要原因。

设输入、输出信号分别为x(t)、y(t)。

线性化微波功放现状及发展趋势1..

线性化微波功放现状及发展趋势—！学院：电子工程学院专业：电磁场与微波技术教师：徐瑞敏教授姓名：XXX学号：02XX【报告日期：线性化微波功放现状及发展趋势一、引言电磁波和低频率端相比高频率端拥有其独特的优点，近年来尤其是微波毫米波电路作为航空航天的无线通信手段得到广泛应用。

但是在几乎所有的微波电子系统中，要将信号放大都需要微波功放，因此微波功放在微波有源电路中拥有了无可比拟的重要地位。

对微波功放,除了有一定的功率输出和增益指标以外,线性度也是一个十分重要的指标。

例如在微波测试设备中,由于功放的非线性失真所产生的谐波往往影响了测试精度;在移动通信的基站和移动站中,功放的非线性失真往往会产生邻道干扰,从而引起信号失真。

因此,在这些设备中对功放的线性度提出了很高的要求。

对功放线性度的衡量可从两个指标来考察:一为谐波抑制度,当放大器输人频率为f0的单频信号时,由于非线性失真,会产生频率为nf0等的谐波,如图1所示,输出主频与谐波的功率电平之差即为谐波抑制度,用dBc表示。

^第二个衡量指标为三阶交调系数。

当放大器输人一定频率间隔(例如SMH:)、幅度相同的频率为f,和f:两信号时,由于非线性失真,在放大器输出端除了放大的f’,和f:外,还有2j,;一J:和2j:一f,,此为三阶交调频率,如图1(b)所示,主频与三阶交调频率的功率电平之差即为功放的三阶交调系数,用(IBc表示也可用一分贝压缩点来表示功放的线性度的,一分贝压缩点与三阶交调之间具有换算关系。

二、功率放大器的非线性特性现在一方面人们追求更高的功率利用率，另一方面是日益发展的无线通信产业的要求迫使我们不得不给予功率放大器的线性化问题以足够重视。

要研究线性化技术，首先必须了解功率放大器的非线性失真特性，以做到有的放矢。

理想情况下，功率放大器工作在线性状态，传输系数与输入信号的幅度和相位无关。

但在实际情况中并非这么简单，由于晶体管的特性，在达到一定输入功率时，放大器将呈现出非线性。

微波功率放大器非线性特性分析

微波功率放大器非线性特性分析邓海林;张德伟;周东方;杜健【摘要】为判断微波功率放大器非线性失真的主要影响因素，首先，在传统幂级数模型的基础上对功率放大器的非线性幅度失真和相位失真进行拟合，基于包络分析法给出了功率放大器非线性失真与幅度和相位失真间的解析关系；其次，对幅度失真和相位失真引起的非线性失真进行了分析，给出了两者之间的等效失真关系式，据此可对任意给定的功率放大器进行分析，以确定非线性失真的主要影响因素，并用于指导模拟预失真线性化器的设计与调试；最后，通过对一Ka频段行波管放大器的非线性测试及模拟预失真线性化，验证了所提出的功率放大器非线性分析的正确性及幅相等效失真关系式的有效性。

%In order to determine the main factors of nonlinear distortion of a microwave power amplifier,the amplitude and phase distortion of the power amplifier are fitted based on the power series model firstly,and analytical relations between nonlinear distortion and amplitude/phase distortion are given based on the en-velope simulation. Secondly,the nonlinear distortion of power amplifier caused by amplitude and phase dis-tortion is analyzed respectively,and an equivalent distortion formula is given,which can be used to estimate the main factor of the nonlinear distortion and then guide the design and debugging of its analog predistor-tion linearizer. A Ka-band travelling wave tube amplifier( TWTA) is measured and linearized by an analog predistortion linearizer,which verifies the correctness of the analysis on the nonlinear distortion and the ef-fectiveness of the equivalent distortion formula between amplitude distortion and phase distortion.【期刊名称】《电讯技术》【年(卷),期】2016(056)012【总页数】7页(P1393-1399)【关键词】微波功率放大器;Ka频段;非线性模型;互调失真;线性化【作者】邓海林;张德伟;周东方;杜健【作者单位】解放军信息工程大学信息系统工程学院，郑州450001;解放军信息工程大学信息系统工程学院，郑州450001;解放军信息工程大学信息系统工程学院，郑州450001;解放军91230部队，福州350000【正文语种】中文【中图分类】TN830.6微波功率放大器是无线系统发射链路的重要组成部分，其性能的优劣往往直接决定整个系统的性能水平。