用于lte的高線性功率放大器設(shè)計(jì)

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1、萬方數(shù)據(jù)東南大學(xué)T程碩士論文2555．2575MHz。本課題設(shè)計(jì)的線性功率放大器工作頻帶為2．5GHz～2．7GHz，該頻段可應(yīng)用于LYE2，6GHz頻帶范圍，可見，本課題有較強(qiáng)的工程應(yīng)用價(jià)值。1．2RF功率放大器線性化技術(shù)的發(fā)展及研究現(xiàn)狀功率放大器線性化技術(shù)研究始于上個(gè)世紀(jì)二十年代。1928年貝爾實(shí)驗(yàn)室的H．S．Black發(fā)明了前饋和負(fù)反饋技術(shù)并應(yīng)用到放大器設(shè)汁中，有效的減少了放大器失真，可以認(rèn)為是功放線性化技術(shù)研究的開端。但那時(shí)主要是從器件本身的角度來提高功率放大器的線性度，所研究的功率放大器頻率也較低。隨著無線通信技術(shù)的興起和發(fā)展，從上

2、個(gè)世紀(jì)七八十年代開始，射頻功率放大器的線性化技術(shù)得到飛速發(fā)展。射頻功率放大器的線性化方法有笛卡爾環(huán)、極性環(huán)、模擬預(yù)失真、前饋法、LINC(Linearamplificationusingnonlinearcomponents)、EER(Envelopeeliminationandrestoration)等許多種，但按其基本技術(shù)原理大致可以分為反饋、前饋、預(yù)失真三大類。反饋線性化技術(shù)應(yīng)用最早，它的發(fā)明雖然晚于前饋法，但由于其電路簡單，在線性化技術(shù)發(fā)展早期是最主要的線性化技術(shù)，目前仍廣泛應(yīng)用于音頻功率放大器線性化領(lǐng)域。然而在射頻領(lǐng)域，因?yàn)榉€(wěn)定性及

3、延時(shí)等因素，RF反饋回路構(gòu)造困難，直接反饋很少使用，多采用間接反饋技術(shù)改進(jìn)形式，如笛卡爾環(huán)、極性環(huán)反饋，其中笛卡爾環(huán)直接對(duì)基帶I、Q信號(hào)進(jìn)行控制，是數(shù)字線性化技術(shù)的切入點(diǎn)盡管由于受視頻帶寬限制及穩(wěn)定性的影響，反饋法工作帶寬窄，處理多載波信號(hào)能力較差，但由于其結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，是閉環(huán)自適應(yīng)線性化技術(shù)必須的組成部分。預(yù)失真技術(shù)起源較晚，1959年MacDonald提出用相反的非線性特性來補(bǔ)償三極管自身非線性的方法，這就是基本的模擬預(yù)失真思想。早期的模擬預(yù)失真技術(shù)主要應(yīng)用于有線電視和衛(wèi)星通信系統(tǒng)中。19世紀(jì)80年代以后，預(yù)失真技術(shù)開始飛速發(fā)展．出

4、現(xiàn)了數(shù)字預(yù)失真技術(shù)和自適應(yīng)控制預(yù)失真技術(shù)，主要的應(yīng)用對(duì)象也轉(zhuǎn)變?yōu)橐苿?dòng)通信系統(tǒng)。RF模擬預(yù)失真屬于開環(huán)線性化技術(shù)，其校準(zhǔn)精度不如閉環(huán)系統(tǒng)，線性改善度有限。它的優(yōu)點(diǎn)在于不存在穩(wěn)定性問題，頻帶寬，電路簡單，成本低廉，是目前應(yīng)用最廣泛的功率放大器線性化技術(shù)。特別是在一些對(duì)體積、電源效率有嚴(yán)格要求的應(yīng)用場合(如手持移動(dòng)通信設(shè)備、衛(wèi)星通信設(shè)備)，預(yù)失真法僅用少量額外元件就可以降低互調(diào)失真產(chǎn)物幾個(gè)dB，但這是關(guān)鍵的幾dB。前饋技術(shù)起源最早，發(fā)展最晚。早在H．S．Black發(fā)明反饋技術(shù)大約9年前，他就發(fā)明了前饋線性化技術(shù)。雖然前饋線性化技術(shù)具有無條件穩(wěn)定，線

5、性度高，線性度與增益無直接關(guān)系，噪聲系數(shù)好等優(yōu)點(diǎn)．但是由于當(dāng)時(shí)器件工藝水平所限，前饋技術(shù)所要求的相位、幅度和延時(shí)匹配較難實(shí)現(xiàn)，在問世后的二十多年里一直被人們所忽視，直至McMillan和VanZelst2萬方數(shù)據(jù)第一章緒論將反饋技術(shù)與前饋技術(shù)用于同一系統(tǒng)中才引起人們的關(guān)注，并出現(xiàn)了一系列相關(guān)文章?，F(xiàn)代意義上應(yīng)用于RF放大系統(tǒng)的前饋線性化技術(shù)是1968年貝爾實(shí)驗(yàn)室的Seidel等人開始并發(fā)展的，但其發(fā)展步伐遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于預(yù)失真線性化技術(shù)，直到近兒年，以碼分多址(CDMA)技術(shù)為基礎(chǔ)的3G和以正交頻分復(fù)用(OFDM)為基礎(chǔ)的LTE通信技術(shù)迅速進(jìn)入應(yīng)用

6、領(lǐng)域，對(duì)線性放大技術(shù)提出了更高的帶寬要求和更高線性度要求，反饋法和預(yù)失真法己不能滿足要求。與此同時(shí)，電子器件制造和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的不斷進(jìn)步，使得實(shí)現(xiàn)前饋線性化技術(shù)所需要的精確相位、幅度和延時(shí)平衡控制成為可能，前饋技術(shù)才得到重視，成為目前最熱門的線性化技術(shù)‘2‘7】。雖然前饋技術(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在整個(gè)頻率范圍內(nèi)溫度和時(shí)間的校準(zhǔn)精度完全依賴系統(tǒng)內(nèi)各元件的精度，系統(tǒng)內(nèi)不同元件的增益、相位跟蹤特性也必須保證，而且要穩(wěn)定，但它是目前唯一能滿足寬帶、多載波系統(tǒng)功率放大器的線性化指標(biāo)的技術(shù)，因此也是線性化技術(shù)研究的焦點(diǎn)。一些線性化技術(shù)并不能簡單的歸為上面哪一類

7、，而是多種技術(shù)的組合，如自適應(yīng)基帶預(yù)失真線性放大器f8T91、二次諧波反饋預(yù)失真線性放大器f101就是將反饋技術(shù)與預(yù)失真技術(shù)相結(jié)合。預(yù)失真技術(shù)與前饋技術(shù)相結(jié)合也是常用的方法1¨∞]。另外隨著數(shù)字處理技術(shù)和電路技術(shù)的發(fā)展，使用DSP的數(shù)字式線性化技術(shù)也越來越為人們所關(guān)注，由于信號(hào)的預(yù)失真處理全在基帶頻率上進(jìn)行，無需處理復(fù)雜的射頻電路，系統(tǒng)控制非常方便，但是系統(tǒng)所能處理的最高信號(hào)速率受制于DSP的運(yùn)算速度郵1，同時(shí)DSP系統(tǒng)所消耗的功率也非常大，成本也比較高?，F(xiàn)在使用DSP的線性化技術(shù)的研究重點(diǎn)不在于具體的RF電路上，而是多集中于環(huán)路延時(shí)的估算方

8、法，及自適應(yīng)優(yōu)化迭代算法的研宄上『14-1“]。目前在國際上，無論學(xué)術(shù)界還是工業(yè)界對(duì)射頻功放的線性化技術(shù)研宄都非常重視。每年發(fā)表在IEEE直接相關(guān)論文多達(dá)四、五十篇