基于預失真技術(shù)的短波功率放大器線(xiàn)性化系統設計

摘  要：本文提出了一種基于預失真技術(shù)的短波功率放大器線(xiàn)性化系統的設計方案，該方案采用查找表技術(shù)，且使用了一種獨特的放大特性測量方法，具有很強的實(shí)用性。

關(guān)鍵詞：預失真；功放線(xiàn)性化；查找表

引言

隨著(zhù)通信技術(shù)的發(fā)展，線(xiàn)性調制技術(shù)和寬帶通信技術(shù)正得到越來(lái)越廣泛的應用。在多通道短波通信發(fā)射設備中，多個(gè)包絡(luò )變化很大的單邊帶調制信號經(jīng)過(guò)疊加后，形成的寬帶信號通過(guò)非線(xiàn)性射頻功率放大器后會(huì )產(chǎn)生交調分量，因此，必須采用線(xiàn)性化技術(shù)以減少由此，產(chǎn)生的鄰道干擾。預失真技術(shù)是一種廣泛應用的線(xiàn)性化技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是方法靈活，相對復雜度較低。

系統結構

對于短波通信
而言，由于大多采用的是多載波單邊帶調制技術(shù)，信號對幅度敏感，而對相位不敏感，因此本文的假設前提是信號本身對相位不敏感，在此基礎上提出以下方法。
本文的預失真器是以查找表為基礎的，其結構如圖1所示。首先，根據功放特性測量的結果，按照某種算法建立預失真系數表。工作時(shí)，由輸入信號的幅度產(chǎn)生查找表的地址(因為功放特性一般為信號幅度值的函數)，并由此產(chǎn)生預失真系數，輸入信號與該系數相乘，得到預失真信號。

圖1  預失真器的結構                            

預失真技術(shù)的關(guān)鍵

查找表的建立
設理想功放的放大率為K，對應于信號xn的功放的放大系數為gn，預失真器的系數為fn。yn=Kxn為理想放大器對應于xn的響應。通過(guò)測量的功放特性曲線(xiàn)表，可以查到當輸出幅度ym=yn時(shí)對應的輸入xm，從而得到以下關(guān)系：
xmgm=Kxn=yn
若xn預失真后的信號滿(mǎn)足xnfn=xm,則
xnfngm=Kxn
從而，系統滿(mǎn)足理想功放的特征。
因此，預失真系數可由下式計算得到：
fn=xm/xn。
預失真系數表的創(chuàng )建過(guò)程為：根據輸入信號xn，計算其理想的響應yn，然后，通過(guò)功放特性表查找對應于響應yn的輸入信號xm，最后計算預失真系數fn=xm/xn。
功放特性的測量
對功率放大器非線(xiàn)性特性進(jìn)行測定時(shí)，其輸出信號為一個(gè)具有非線(xiàn)性失真的正弦信號，其中心頻率設為f0。當然，它不是一個(gè)單一頻率的信號。對功放輸出信號不能進(jìn)行窄帶濾波，否則就測不到其非線(xiàn)性失真特性。其次，也不能采用模擬幅度檢波的辦法來(lái)測定其幅度，因為模擬檢波器的效果不夠理想。
對功放輸出的信號只能通過(guò)A/D轉換，來(lái)測定功放失真特性參數，即其輸出信號最大值。
對功放失真特性的測量，具有兩個(gè)特點(diǎn)：一是其中心頻率可以選定，大概在10MHz~15MHz之間；二是只需測得其最大值。最大值不能通過(guò)積累或濾波的方法得到，因為功放輸出的是失真的正弦信號，對它進(jìn)行信號處理會(huì )引起失真。
設采樣率足夠高，通過(guò)計算機模擬，得到ADC精度b=14和b=16時(shí)的兩組曲線(xiàn)(見(jiàn)圖2)，其它參數相同。

圖2  預失真系統仿真結果

可見(jiàn)，測量精度對預失真處理效果十分明顯，b=16時(shí)噪聲電平較b=14時(shí)小6dB。
受器件限制，當ADC精度較高時(shí)，其采樣率不易做高。
為敘述方便，設功放輸出為y(t)=cos(2筬0t)。
測定y(t)的最大值時(shí)，由于采樣率的原因，最大可能的誤差為error=

為充分利用ADC的精度，要求error＜1/2b-1，即
1-cos(?f0 / fs)＜1/2b-1
當b=16，f0=11MHz時(shí)，其相位偏差小于0.0087弧度(即0.5