基于预失真技术的短波功率放大器线性化系统设计

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作者：东南大学信息科学与工程学院李相军时间：2006-11-21来源：电子设计应用收藏

摘要：本文提出了一种基于预失真技术的短波功率放大器线性化系统的设计方案，该方案采用查找表技术，且使用了一种独特的放大特性测量方法，具有很强的实用性。

关键词：预失真；功放线性化；查找表

引言

随着通信技术的发展，线性调制技术和宽带通信技术正得到越来越广泛的应用。在多通道短波通信发射设备中，多个包络变化很大的单边带调制信号经过叠加后，形成的宽带信号通过非线性射频功率放大器后会产生交调分量，因此，必须采用线性化技术以减少由此，产生的邻道干扰。预失真技术是一种广泛应用的线性化技术，其优点是方法灵活，相对复杂度较低。

系统结构

对于短波通信
而言，由于大多采用的是多载波单边带调制技术，信号对幅度敏感，而对相位不敏感，因此本文的假设前提是信号本身对相位不敏感，在此基础上提出以下方法。
本文的预失真器是以查找表为基础的，其结构如图1所示。首先，根据功放特性测量的结果，按照某种算法建立预失真系数表。工作时，由输入信号的幅度产生查找表的地址(因为功放特性一般为信号幅度值的函数)，并由此产生预失真系数，输入信号与该系数相乘，得到预失真信号。

图1 预失真器的结构

预失真技术的关键

查找表的建立
设理想功放的放大率为K，对应于信号xn的功放的放大系数为gn，预失真器的系数为fn。yn=Kxn为理想放大器对应于xn的响应。通过测量的功放特性曲线表，可以查到当输出幅度ym=yn时对应的输入xm，从而得到以下关系：
xmgm=Kxn=yn
若xn预失真后的信号满足xnfn=xm,则
xnfngm=Kxn
从而，系统满足理想功放的特征。
因此，预失真系数可由下式计算得到：
fn=xm/xn。
预失真系数表的创建过程为：根据输入信号xn，计算其理想的响应yn，然后，通过功放特性表查找对应于响应yn的输入信号xm，最后计算预失真系数fn=xm/xn。
功放特性的测量
对功率放大器非线性特性进行测定时，其输出信号为一个具有非线性失真的正弦信号，其中心频率设为f0。当然，它不是一个单一频率的信号。对功放输出信号不能进行窄带滤波，否则就测不到其非线性失真特性。其次，也不能采用模拟幅度检波的办法来测定其幅度，因为模拟检波器的效果不够理想。
对功放输出的信号只能通过A/D转换，来测定功放失真特性参数，即其输出信号最大值。
对功放失真特性的测量，具有两个特点：一是其中心频率可以选定，大概在10MHz~15MHz之间；二是只需测得其最大值。最大值不能通过积累或滤波的方法得到，因为功放输出的是失真的正弦信号，对它进行信号处理会引起失真。
设采样率足够高，通过计算机模拟，得到ADC精度b=14和b=16时的两组曲线(见图2)，其它参数相同。

图2 预失真系统仿真结果

可见，测量精度对预失真处理效果十分明显，b=16时噪声电平较b=14时小6dB。
受器件限制，当ADC精度较高时，其采样率不易做高。
为叙述方便，设功放输出为y(t)=cos(2筬0t)。
测定y(t)的最大值时，由于采样率的原因，最大可能的误差为error=