论文题目: 射频线性功率放大器研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 电磁场与微波技术
作者: 林强
导师: 张祖荫
关键词: 射频功率放大器,非线性失真,线性化,误码率,反馈预失真,巴伦,微带线
文献来源: 华中科技大学
发表年度: 2005
论文摘要: 功率放大器(PA)是通信系统中非线性最强的器件之一,其非线性失真将导致频谱扩展而干扰邻道信号并恶化误码率。此外,失真还使系统的数据率下降而降低了系统的容量,或使系统信道频率间距变大而使系统的频谱利用率下降。线性化技术是克服PA 非线性影响的唯一有效手段。线性化技术就是利用辅助电路消除PA 非线性引起的失真,从而维持系统的容量并避免干扰的产生。线性PA 的设计应包括三个方面,PA 非线性对通信系统影响的定量分析,得出系统所要求的PA 非线性指标; 线性PA 的设计; PA 辅助电路的设计,包括巴伦、滤波器、定向耦合器等。如何定量地描述PA 非线性特性及其对通信系统的影响、如何设计线性PA 已成为当今的研究热点。本论文的研究内容包括三个方面,PA 非线性分析; 反馈预失真线性PA 设计; PA 辅助电路-微带巴伦和DGS 微带滤波器-设计。其中,有创新和有价值的研究工作主要表现在以下几个方面: 1)提出利用PA 非线性指标估算码分多址CDMA 系统误码率的方法以及PA 功率回退的估算方法。众所周知,PA 的非线性失真将导致通信系统性能的恶化,但PA的非线性指标和通信性能指标(如误码率)间缺乏明确的关系。各种通信系统都提出相应的PA 非线性指标要求,但指标的由来缺乏明确的说明。文中以CDMA 的基本模型和PA 的幂级数模型,提出一种定量分析PA 非线性对CDMA 系统误码率影响的方法。此外,双音测试被广泛用于分析放大器的非线性特性,其指标包括三阶交调(IM3)和三阶截断点(IP3)。但是,实验和分析结果表明他们不足以充分描述放大器非线性对CDMA 系统的影响及其产生的信号频谱再生或邻道干扰。邻道功率比(ACPR)能较好地描述PA 的非线性影响,是CDMA 系统最常见的非线性指标,但它与PA 的性能参数(1dB 压缩点功率和IP3)间缺少明确的定量关系。根据放大器的幂级数模型和CDMA 基本模型,文中给出利用PA 的功率增益和1dB 压缩点功率估算CDMA 系统ACPR 的计算公式,以及满足系统非线性要求的功率回退计算方法。2)提出并分析了反馈预失真线性化技术及其实现方案。前馈线性化技术结构复杂,较难实现但具有很高的非线性改善性能。负反馈线性化技术是闭环系统,具有自适应能力,但对系统的延迟时间和增益要求较高。从线性化的角度看,负反馈技术是用增益换取失真抑制。预失真技术结构最简单并具有中等的非线性改善性能,如何获取反映PA 非线性特性的预失真信号是预失真技术的关键。本文提出反馈预失
论文目录:
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究的目的和意义
1.2 功率放大器线性化技术综述
1.3 功率放大器对CDMA 系统误码率的影响分析
1.3.1 CDMA 信号模型
1.3.2 功率放大器非线性失真功率谱分析
1.3.3 功率放大器非线性对CDMA 系统误码率的影响
1.4 论文的主要创新点和内容安排
2 功率放大器非线性分析
2.1 功率放大器非线性失真
2.2 现代微波电路的网络分析方法综述
2.2.1 时域分析
2.2.2 频域分析
2.2.3 时/频域混合分析
2.3 功率放大器非线性测试和描述
2.3.1 双音测试
2.3.2 标准测试
2.4 功率放大器非线性分析模型
2.4.1 幂级数分析模型
2.4.2 Volterra 级数分析模型
2.4.3 谐波平衡法分析模型
2.5 CDMA 信号的ACPR 估算
2.5.1 CDMA 信号的时域模型和统计特性
2.5.2 CDMA 输出信号功率谱和ACPR 分析
2.5.3 实例分析
2.6 小结
3 功率放大器线性化技术
3.1 概述
3.2 前馈技术
3.3 预失真技术
3.3.1 模拟预失真
3.3.2 查表预失真
3.3.3 其它预失真方案
3.4 负反馈技术
3.4.1 笛卡儿调制反馈
3.4.2 极坐标调制反馈
3.4.3 其它反馈方案
3.5 使用非线性器件的线性放大技术
3.6 包络分离和恢复技术
3.7 集成模拟锁定回路的通用调整器技术
3.8 小结
4 反馈预失真线性功率放大器设计
4.1 概述
4.2 反馈预失真线性功率放大器的结构和优缺点
4.2.1 基本结构
4.2.2 优点
4.2.3 缺点
4.3 反馈预失真线性功率放大器的性能和局限
4.3.1 反馈预失真功率放大器的理论分析
4.3.2 反馈预失真功率放大器的带宽分析
4.3.3 幅度失配和相位失配对反馈预失真功率放大器的影响
4.3.4 反馈预失真功率放大器的CDMA 信号分析
4.4 反馈预失真线性功率放大器的ADS 仿真
4.5 反馈预失真线性功率放大器设计
4.6 自适应反馈预失真线性功放设计
4.6.1 自适应算法
4.6.2 自适应反馈预失真线性功率放大器设计
4.7 小结
5 功率放大器辅助电路设计
5.1 概述
5.2 对称双耦合线巴伦设计
5.2.1 引言
5.2.2 对称双耦合线巴伦分析
5.2.3 电容补偿双耦合线巴伦
5.2.4 实验1-宽边双耦合线巴伦
5.2.5 实验2-多节双耦合线巴伦
5.2.6 小结
5.3 DGS 微带线滤波器设计
5.3.1 引言
5.3.2 DGS 微带线的频率特性及其等效电路
5.3.3 DGS 低通滤波器设计
5.3.4 小结
6 全文总结
致谢
参考文献
附录 攻读博士学位期间发表的论文
译作
发布时间: 2006-04-05
参考文献
- [1].记忆非线性功率放大器行为建模及其数字预失真[D]. 袁晓辉.西南交通大学2016