一種新的用於射頻功率放大器的預失真器

admin @ 2014-03-19 , reply:0

概述
名稱:一種新的用於射頻功率放大器的預失真器在各種射頻功率放大器線性化技術中,前饋技術有很高的線性度和帶寬,但是其電路結構複雜,成本昂貴,而且效率低,他主要用於大功率放大器中,在直放站中,預失真技術就有……
名稱:一種新的用於射頻功率放大器的預失真器
在各種射頻功率放大器線性化技術中,前饋技術有很高的線性度和帶寬,但是其電路結構複雜,成本昂貴,而且效率低,他主要用於大功率放大器中,在直放站中,預失真技術就有一定優勢,他的成本低,功耗孝電路結構簡單。在機失真RF功率放大器中,放大器性能的好壞主要取決於預失真器的特性。好的預失真器可以大大提高功率放大器的線性度,更好地抑制頻譜再生。本文研究了一種能夠分別產生IM3和IM5的預失真器,他能很好地改善3階和5階交調分量。
1預失真器的電路結構
基本的諧波發生器電路如圖1所示。

這個諧波發生器由2個具有相同特性的肖特基二極體(本文採用Skyworks公司的 SMS3922)、電容、電阻和180°3dB電橋耦合器組成。2個二極體加有不同的偏置電壓,使其工作在不同的非線性區,以產生失真信號。電容電阻吸收一定帶內信號,設在諧波發生器的輸入端加等副的雙音信號Vi:
Vi=Acosω1t+Acosω2t(1)
其中:A是雙音信號的幅值;ω1,ω2是雙音信號的頻率且ω1≠ω2。並假設諧波發生器的非線性傳輸函數為y=f(x),輸出為V0。即:V0=f(Vi)。將其展開成冪級數的形式為:

通過控制二極體偏置電壓,即可適當調節式(2)中的係數bi(i=1,2,3…),從而使式(2)能夠分別獨立地產生IM3和IM5信號,在預失真線性化電路中,採用2個諧波發生器,一路用於產生IM3信號,另一路用於產生IM5信號。這樣就可以分別控制RF功率放大器所產生的3階交調和5階交調分量。
在ADS中對圖1的電路進行雙音測試模擬。調節各二極體的偏置電壓,即可在輸出端產生所要的IM3和IM5。模擬結果分別如圖2(a)和(b)所示。從模擬結果可以看到,輸出端還含有基頻成分,為了將基頻成分對消掉,還要對圖1的電路進行改進,加一路對消電路。在輸入端加一功分器,一路接基本的諧波發生器,另一路通過衰減器和相移器調節后,再與基本的諧波發生器的輸出經過合路器合成,如圖3所示。


適當調節衰減器和相移器,使得上一支路的基頻信號和諧波發生器輸出端的基頻信號,在幅度上相等,而相位相差180°,從而就可以將基頻信號對消掉。模擬結果如圖4(a)和(b)所示。

2試驗結果
為了驗證本文研究的預失真器的有效性,將該預失真器應用於5W CDMA射頻功率放大器中,並在ADS中進行雙音測試模擬,模擬電路框圖如圖5所示。

本模擬試驗中,主功放採用的是Freescale公司的 MRF9045射頻器件,矢量調節器由衰減器和相移器組成,用於調節失真信號的幅度和相位,使其與主功放產生的三階和五階交調分量在幅度上相等,而相位相差180°,以便最大限度地對消三階和五階交調分量。在ADS中進行雙音諧波平衡模擬(2-Tone HB),以測試功率放大器的線性度。在不加預失真情況下,在該放大器輸出功率是5W時,失真較大,雙音交調 IMD3和IMD5分別如圖6(a)所示。當採用本文中的預失真技術后, IMD3和IMD5得到明顯改善,如圖6(b)所示。

從模擬結果可以看到,在採用本文中的預失真技術后, IMD3和IMD5分別改善了14dBc和9dBc。
3結語
在模擬試驗中證實了本文預失真器的有效性。將其用於5W CDMA射頻功率放大器中,雙音測試表明, IMD3和IMD5得到明顯改善,分別改善了14dBc和9dBc。
本文介紹的用諧波發生器實現預失真的線性化技術,由於靠調節兩個二極體的偏置電壓,使其分別產生IM3和IM5,因此很容易作為自適應的控制端,運用自適應演算法進行更準確的調節,使得IM3和IM5有更好的改善。


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