RF功率放大器的自适应前馈线性化技术详细说明

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标签:RF(1775)放大器(7465)dsp(5744)

  常用的线性化技术有反馈法、预失真法、前馈法、笛卡尔环、非线性部件实现线性化(LINC)等。预失真法是最常用的,其工作函数预失真器有2个显著的特点:线性修正是在功率放大器之前,其插入损耗小;修正算法带宽限制小。数字预失真技术复杂度高能提供较好的IMD压缩,但由于DSP运算速度使其带宽小。笛卡尔反馈复杂度想对低,能提供合理的IMD 压缩,但存在稳定性问题且带宽限制在几百kHz。LINC法将输入信号变成2个恒包络信号,由2个C类放大器放大,然后合成,但对元件的漂移敏感。前馈技术为另一类线性化技术,他提供了闭环系统的线性化精度,开环系统的稳定性及带宽。目前仅有前馈技术才能满足现代多载波通信基站功率放大器的性能指标。前馈技术起源于“反馈”,应该说他是一种老技术,除了校准(反馈)是加于输出之外,概念上是“反馈”,不过是不同的执行方法。前馈克服了延迟带来的影响。他提供了反馈的优点,但没有不稳定和带宽受限的缺点。放大器的输出应用了反馈校准。由于在输出校准,功率电平大,校准信号需达到较高的功率电平,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环系统指标的上限。系统内不同元件的增益、相位跟踪准确度也必须保证,而且要稳定。在这个频率范围内,温度和时间的校准精度完全依赖系统内各元件的精度。尽管存在这些问题,前馈技术仍然是最热门的,因为他是惟一能满足宽带、多载波系统功率放大器的线性化指标的有生命力的技术。商品前馈环指标表明:单一的前馈环可降低多重环的多载波系统比开环降低50dB。本文讨论自适应前馈线性化技术的原理、实现方法及其仿真结果。
  图1所示是基本的前馈环框图。未失真的抽样信号经延迟后与主放大器放大的信号经过适当的衰减耦合后在0°~180°合成器中比较。如果主放大器无增益和相位失真,合成器产生零输出。若主放大器有任何增益和相位失真、压缩或AM-PM效应,合成器输出端就会有小的RF误差信号,输入到误差放大器放大到输出抽样信号的电平,主信号经延迟并补偿误差放大器的延迟后与误差放大器的输出合成校准后输出。必须强调,相位与振幅的校准——加或减,全都在RF下进行,而不是在视频或基带进行。即校准在最终带宽内进行。最终带宽由系统各种元件的相位、振幅的跟踪特性决定。

  这种系统的工作原理很好理解,定量分析则要深入讨论,主要包括主功率放大器和误差功率放大器功率容量的分析,误差放大器的非线性贡献;不完善的增益、相位跟踪特性的影响等。最简明的办法是首先分析主放大器存在增益压缩和AM-PM转换失真时连续波扫描时环路的静态特性。所谓“静态”,定义为在可变包络激励下,系统的失真特性。

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