线性功放知识简介
Comba Telecom Systems
术语、定义和缩略语
4、载频抵消:依靠一个定向耦合电路,将耦合通路上的载频信 号(含交调失真信号)与通道上同载频信号在定向耦合电路 上进行模拟抵消载频信号的过程 5、交调抵消:依靠一个定向耦合电路,将主环输出的交调失真 信号放大后耦合在主功率输出的通道上,在定向耦合电路上 模拟抵消交调失真信号的过程
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5、前馈技术原理 、
前馈技术为目前功率放大器的主流技术,对其原理简单介绍如下: 前馈型线性功率放大器的原理框图如图1所示,该放大器从其输出中只 提取了互调失真信号并将其与反相的输出信号混合,因而改进了C/I(载 频-互调)比。
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线性功放知识简介
生技部内部技术资料 2003年9月
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目
录
1、术语、定义和缩略语 术语、 术语 2、为什么宽带信号要采用线性功放技术(NCDMA、WCDMA) 、为什么宽带信号要采用线性功放技术( 、 3、功放线性功化技术分类(前馈和预失真) 、功放线性功化技术分类(前馈和预失真) 4、预失真技术原理简介 、 5、前馈技术原理 、 6、800MHz 30W线性功放实现原理和调试方法 、 线性功放实现原理和调试方法 7、工艺结构及信号流向图 、 8、附录 、
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术语、定义和缩略语
1、前馈技术:利用主环路和误差环路来改善功率放大器的非线性失真,即将 主环路提取的交调失真信号,在误差环中反相并放大后和主功率放大器输 出的信号进行交调失真抵消,从而改善功率放大器非线性失真的一种技术 2、主环:将功率放大器输出的信号(含交调失真信号)与输入的信号(不含交调 失真信号)在载频抵消电路中进行载频抵消,其输出只含交调失真信号的 一种闭环电路 3、误差环:将功率放大器输出的信号(含交调失真信号)与只含交调失真的 信号在交调抵消电路中进行交调失真抵消,其输出只含较小失真信号的一 种闭环电路。
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4、预失真技术原理简介 、
2、数字预失真(基带预失真-线性功放未来发展的方向)(一) 、数字预失真(基带预失真-线性功放未来发展的方向)(一 )(
图5 数字预失真原理框图 Comba Telecom Systems
4、预失真技术原理简介 、
2、数字预失真(基带预失真-线性功放未来发展的方向)(一) 、数字预失真(基带预失真-线性功放未来发展的方向)(一 )( 数字预失真是一种放大器线性化方法, 数字预失真是一种放大器线性化方法,能显著提高多载波放大器的 效率。其原理是:非线性失真功能内置于数字、 效率。其原理是:非线性失真功能内置于数字、数码基带信号处理域 其与放大器展示的失真功能数量相当( 相等”),但功能却相 中,其与放大器展示的失真功能数量相当(“相等”),但功能却相 将这两个非线性失真功能相结合,便能够实现高度线性、 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。这样就可以在功率放大器( )内使用简单的AB类平台 类平台, 的系统。这样就可以在功率放大器(PA)内使用简单的 类平台, 从而可以消除制造前馈放大器( 从而可以消除制造前馈放大器(feed forward amplifier)的负担和复杂 ) 此外,由于放大器不再需要误差放大器失真矫正电路, 性。此外,由于放大器不再需要误差放大器失真矫正电路,因此可以 显著提高系统效率。 显著提高系统效率。 数字预失真系统的基本运行原理上图5所示 所示。 数字预失真系统的基本运行原理上图 所示。目标是数字化生成非 线性,以获得放大器所展示的优异特征。 线性,以获得放大器所展示的优异特征。如果对基带非线性进行了正 确建构,那么对连续流经基带非线性层叠( 确建构,那么对连续流经基带非线性层叠(cascade)及放大器的信号 ) 的总体系统响应则为线性增益响应。 的总体系统响应则为线性增益响应。这就意味着不会再发生失真和光 谱再增长现象,因此可以极大地满足当前需求。 谱再增长现象,因此可以极大地满足当前需求。
既要保证高功率,又要高线性,高效率,显然在保证有良好的晶 体管和选择合理的工作状态外,还要采用合理的线性化措施。
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2、为什么宽带信号要采用线性功放技术 、 (3)宽带信号要采用线性化技术的原因
在NCDMA或WCDMA 中,即使是单载波,也需要使用高 线度指标的RF功率放大器;这是因为。CDMA技术是随机包络 的宽带通道,如果采用一般的高功放(通常工作于AB类)进 行信号放大,将由于交调失真的影响产生频谱再生效应,对相 邻的信道产生严重的干扰,为此3GPP规定了频谱辐射屏蔽 (Spectrum emission mask)的要求,而通常所说的高功放是难 以达到这个要求的,虽然采用A类功放可能会达到这个要求, 但是它的效率太低,也难以把信号放大到几十瓦的量级,为此, 在高功放的基础上必须对其进行线性化的处理。把运用了线性 化技术的功放称为线性功放,它可以较好的解决信号的频谱再 生问题。
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4、预失真技术原理简介 、
1、模拟预失真(RF和IF预失真)(一) 、模拟预失真( 和 预失真)(一 预失真)( 如图3所示:a是预失真线性器的输入输出曲线示意图;b是微波晶体管放 大器的输入输出曲线示意图。可以看出经过预失真器件的输出信号再经过 放大器进行放大,从而补偿了放大器的非线性特征,使放大器的非线性提 高(如c)。
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2、为什么宽带信号要采用线性功放技术 、
(1)、PA产生的非线性失真(频谱再 生效应)
如图1所示:放大器在OA区域时,Pin与Pout成 线性关系,即功率增益Gp基本保持不变。 Pin继续增加, Pout出现滞胀,Gp开始减小, Pout达到最大后开始下降,Gp进一步减小。 通常把增益Gp从Gpmax下降1dB的D点称为 1dB增益压缩点,此点是线性和非线性的分 界点。Pin超过Pin(1dB)后,放大器很快 进入饱和工作区,即非线性区。 Pin(1dB) 越大,放大器线性度越高。
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1、术语、定义和缩略语 术语、 术语
6、预失真技术:是依靠在功率放大器的输入通道中插入预失真部件,造成输入 信号的预先岐变失真,由于预失真部件的失真特性与功率放大器的非线性失 真特性正好相反,从而消除功率放大器输出信号中的非线性失真产物,实现 功率放大器线性化改善目标的信号处理方案。预失真技术根据预失真器件的 实现方法可以分为模拟预失真和数字预失真。利用模拟器件的非线性行为直 接实现功率放大器输入信号预失真的方法称为模拟预失真,通过数字算法对 基带信号进行处理实现预失真的方法称为数字预失真。
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4、预失真技术原理简介 、
1、模拟预失真(RF和IF预失真) (二) 、模拟预失真( 和 预失真 预失真)
是一种预失真线性器的结构, 电桥后相位相差90° 图4是一种预失真线性器的结构,信号经 是一种预失真线性器的结构 信号经3dB电桥后相位相差 °,一路经 电桥后相位相差 具有可调移相器和衰减器的“线性支路” 具有可调移相器和衰减器的“线性支路”,另外一路经过由两个反相并联 二极管组成的“非线性支路” 然后经3dB电桥耦合器加和输出。经过 电桥耦合器加和输出。 二极管组成的“非线性支路”,然后经 电桥耦合器加和输出 线性支路”的信号随输入信号的增加而增加,经过“非线性支路” “线性支路”的信号随输入信号的增加而增加,经过“非线性支路”的信 随输入信号的增加不呈现线性变化,根据微波二极管非线性特性, 号,随输入信号的增加不呈现线性变化,根据微波二极管非线性特性,输 入信号小时,二极管衰减大,输入信号大时,二极管衰减小。 入信号小时,二极管衰减大,输入信号大时,二极管衰减小。这样具有 90°相差的两路信号再输出3dB耦合器合成时,能获得图3c的曲线特征。 °相差的两路信号再输出 耦合器合成时,能获得图 的曲线特征。 耦合器合成时 的曲线特征
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术语、定义和缩略语
CDMA LMDS WLAN ACPR DSP FPGA LPA VSWR RF IF
码分多址( 码分多址(Code Division Mulitiple Access) ) 本地点对多点分布系统( 本地点对多点分布系统(Local Mulitipoint Distribution System) ) 无线局域网( 无线局域网(Wireless Local Area Network) ) 邻信道泄漏功率抑制比( 邻信道泄漏功率抑制比(Adjacent Channel Leakage Power Ratio) ) 数字信号处理器( 数字信号处理器(Data Signal Processor) ) 现场可编程门阵列( 现场可编程门阵列(Field Program Gate Array) ) 线性功率放大器( 线性功率放大器(Liner Power Amplifier) ) 电压驻波比( 电压驻波比(Voltage Standing Wave Ratio) ) 射频( 射频(Radio Frequency) ) 中频( 中频(Intermediate Frequency) )
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2、为什么宽带信号要采用线性功放技术 、 (1)、PA产生的非线性失真(频谱再生效应)
放大器在非线性区域时,输出Pout中包含新的频率分量。如果为单频f1信 号,输出Pout中包含f1以及它的的高次谐波频率成分;如果为两个频率f1及f2 的组合信号,输出中将包含mf1±nf2的频率成分信号,其中m,n分别为0,1, 2…,考虑到放大器负载的频率是有限的,输出的频率成分中一般包含f1,f2 和它们的组合分量2f1-f2、2f2-f1、3f1-2f2、3f2-2f1…., 图2中给出了输入信号和输出信号的频谱,由于放大器输出产生新的分量而导 致的输出信号失真,称为放大器的非线性失真。