功率放大器的线性化技术

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
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
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
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。
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
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
功率放大器的线性 化技术
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
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
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
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
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
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。
❖ 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
Baidu Nhomakorabea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
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