一種用于射頻功率放大器的新型預失真器的設計

摘要：預失真技術(shù)是功率放大器線(xiàn)性化的主要技術(shù)之一。分析了傳統預失真器不能消除其輸出端所產(chǎn)生雙音基頻分量的特點(diǎn)，提出一種新的預失真器，并利用它改善射頻功率放大器的非線(xiàn)性失真。仿真結果表明，該方法可以明顯改善射頻功率放大器的三階交調非線(xiàn)性失真。
關(guān)鍵詞：非線(xiàn)性失真；射頻功率放大器；消基頻；預失真器；ADS

O 引言
射頻功率放大器是距離最靠近發(fā)射天線(xiàn)的重要一環(huán)，被廣泛應用與各種無(wú)線(xiàn)發(fā)射設備中。射頻功率放大器的指標主要有：線(xiàn)性度、效率、噪聲系數等，其中最關(guān)心的是其線(xiàn)性度和效率。隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)用戶(hù)數目的增多，寬帶通信業(yè)務(wù)的發(fā)展，通信頻段變得越來(lái)越擁擠，為在有限的頻譜范圍內容納更多的通信信道，需采用頻譜利用率更高的調制技術(shù)。但由于放大器的非線(xiàn)性，信號的包絡(luò )波動(dòng)會(huì )產(chǎn)生非線(xiàn)性失真。這就對射頻功率放大器的線(xiàn)性度提出了更高的要求。
傳統的改善射頻功率放大器非線(xiàn)性失真的方法有：前饋、負反饋和預失真。前饋線(xiàn)性化技術(shù)需要額外的輔助功率放大器和較復雜的控制電路且體積大、價(jià)格昂貴。負反饋技術(shù)的方法降低了放大器的增益，且只能使放大器在很窄的頻帶內穩定工作，僅適用于窄帶通信系統。預失真技術(shù)是目前最常用的線(xiàn)性化技術(shù)之一。其電路實(shí)現簡(jiǎn)單、工作穩定、成本低、工作頻帶寬、易于集成且直流功率高。本文將介紹一種新型預失真器的設計方案，并運用ADS2008U1對電路進(jìn)行仿真分析。結果表明，該方案能夠很好地改善功率放大器的非線(xiàn)性失真。

1 預失真線(xiàn)性化技術(shù)的工作原理
預失真是在功率放大器前端增加一個(gè)非線(xiàn)性電路用于補償功率放大器的非線(xiàn)性失真，基本原理如圖1所示。預失真器實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)非線(xiàn)性發(fā)生器，通過(guò)控制非線(xiàn)性發(fā)生器，使其輸出與射頻放大器的非線(xiàn)性特性在幅度上相同、相位上相反，來(lái)抵消射頻功率放大器的非線(xiàn)性，從而提高功放的線(xiàn)性度，使功放獲得線(xiàn)性化輸出。根據預失真器所處的位置，可將預失真技術(shù)分為射頻預失真、中頻預失真和基頻預失真三類(lèi)，本文主要討論射頻預失真技術(shù)。

傳統的預失真技術(shù)的原理框圖，如圖2所示。


它的不足之處在于，當輸入信號進(jìn)入預失真器之后，在其輸出端不僅有用來(lái)補償射頻功放非線(xiàn)性特性的非線(xiàn)性失真信號，而且還有殘余的基頻分量，根據預失真技術(shù)的原理可知，這部分殘余基頻信號是與射頻功放中的基頻信號相位相反的。故在改善功放非線(xiàn)性特性的同時(shí)，其輸出功率也受到一定程度的削弱。

2 新型預失真器的設計
本文采用一種電橋形式的同向平行二極管對預失真器，預失真模型見(jiàn)圖3。


2．1 預失真器模型
用90°電橋網(wǎng)絡(luò )來(lái)完成信號的處理和匹配功能，電橋0°通路上的電容可補償二極管對的電抗分量，彌補相位失真。采用90°電橋還可以保持輸入／輸出阻抗特性的良好匹配。