射頻功率放大器
發布時間:2022-09-09 責任編輯:wenwei
【導讀】射頻功率放大器(RF PA)shifashexitongzhongdezhuyaobufen,qizhongyaoxingbuyaneryu。zaifashejideqianjidianluzhong,tiaozhizhendangdianlusuochanshengdeshepinxinhaogonglvhenxiao,xuyaojingguoyixiliedefangda(緩衝級、中間放大級、末級功率放大級)獲huo得de足zu夠gou的de射she頻pin功gong率lv以yi後hou,才cai能neng饋kui送song到dao天tian線xian上shang輻fu射she出chu去qu。為wei了le獲huo得de足zu夠gou大da的de射she頻pin輸shu出chu功gong率lv,必bi須xu采cai用yong射she頻pin功gong率lv放fang大da器qi。在zai調tiao製zhi器qi產chan生sheng射she頻pin信xin號hao後hou,射she頻pin已yi調tiao信xin號hao就jiu由youRF PA將它放大到足夠功率,經匹配網絡,再由天線發射出去。
放大器的功能,即將輸入的內容加以放大並輸出。輸入和輸出的內容,我們稱之為“信號”,往往表示為電壓或功率。對於放大器這樣一個“係統”來說,它的“貢獻”就是將其所“吸收”的東西提升一定的水平,並向外界“輸出”。如果放大器能夠有好的性能,那麼它就可以貢獻更多,這才體現出它自身的“價值”。如果放大器存在著一定的問題,那麼在開始工作或者工作了一段時間之後,不但不能再提供任何“貢獻”,反而有可能出現一些不期然的“震蕩”,這種“震蕩”對於外界還是放大器自身,都是災難性的。
射頻功率放大器的主要技術指標是輸出功率與效率,如何提高輸出功率和效率,是射頻功率放大器設計目標的核心。通常在射頻功率放大器中,可以用LC諧振回路選出基頻或某次諧波,實現不失真放大。除此之外,輸出中的諧波分量還應該盡可能地小,以避免對其他頻道產生幹擾。
分類
根據工作狀態的不同,功率放大器分類如下:
傳chuan統tong線xian性xing功gong率lv放fang大da器qi的de工gong作zuo頻pin率lv很hen高gao,但dan相xiang對dui頻pin帶dai較jiao窄zhai,射she頻pin功gong率lv放fang大da器qi一yi般ban都dou采cai用yong選xuan頻pin網wang絡luo作zuo為wei負fu載zai回hui路lu。射she頻pin功gong率lv放fang大da器qi可ke以yi按an照zhao電dian流liu導dao通tong角jiao的de不bu同tong,分fen為wei甲jia(A)、乙(B)、丙(C)三類工作狀態。甲類放大器電流的導通角為360°,適用於小信號低功率放大,乙類放大器電流的導通角等於180°,丙類放大器電流的導通角則小於180°。乙yi類lei和he丙bing類lei都dou適shi用yong於yu大da功gong率lv工gong作zuo狀zhuang態tai,丙bing類lei工gong作zuo狀zhuang態tai的de輸shu出chu功gong率lv和he效xiao率lv是shi三san種zhong工gong作zuo狀zhuang態tai中zhong最zui高gao的de。射she頻pin功gong率lv放fang大da器qi大da多duo工gong作zuo於yu丙bing類lei,但dan丙bing類lei放fang大da器qi的de電dian流liu波bo形xing失shi真zhen太tai大da,隻zhi能neng用yong於yu采cai用yong調tiao諧xie回hui路lu作zuo為wei負fu載zai諧xie振zhen功gong率lv放fang大da。由you於yu調tiao諧xie回hui路lu具ju有you濾lv波bo能neng力li,回hui路lu電dian流liu與yu電dian壓ya仍reng然ran接jie近jin於yu正zheng弦xian波bo形xing,失shi真zhen很hen小xiao。
開關型功率放大器(Switching Mode PA,SMPA),使電子器件工作於開關狀態,常見的有丁(D)類放大器和戊(E)類放大器,丁類放大器的效率高於丙類放大器。SMPA將(jiang)有(you)源(yuan)晶(jing)體(ti)管(guan)驅(qu)動(dong)為(wei)開(kai)關(guan)模(mo)式(shi),晶(jing)體(ti)管(guan)的(de)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)要(yao)麼(me)是(shi)開(kai),要(yao)麼(me)是(shi)關(guan),其(qi)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)的(de)時(shi)域(yu)波(bo)形(xing)不(bu)存(cun)在(zai)交(jiao)疊(die)現(xian)象(xiang),所(suo)以(yi)是(shi)直(zhi)流(liu)功(gong)耗(hao)為(wei)零(ling),理(li)想(xiang)的(de)效(xiao)率(lv)能(neng)達(da)到(dao)100%。
傳統線性功率放大器具有較高的增益和線性度但效率低,而開關型功率放大器具有很高的效率和高輸出功率,但線性度差。具體見下表:
電路組成
放大器有不同類型,簡化之,放大器的電路可以由以下幾個部分組成:晶體管、偏置及穩定電路、輸入輸出匹配電路。
1-1、晶體管
晶jing體ti管guan有you很hen多duo種zhong,包bao括kuo當dang前qian還hai有you多duo種zhong結jie構gou的de晶jing體ti管guan被bei發fa明ming出chu來lai。本ben質zhi上shang,晶jing體ti管guan的de工gong作zuo都dou是shi表biao現xian為wei一yi個ge受shou控kong的de電dian流liu源yuan或huo電dian壓ya源yuan,其qi工gong作zuo機ji製zhi是shi將jiang不bu含han內nei容rong的de直zhi流liu的de能neng量liang轉zhuan化hua為wei“有用的”輸出。直流能量乃是從外界獲得,晶體管加以消耗,並轉化成有用的成分。不同的晶體管不同的“能力”,比如其承受功率的能力有區別,這也是因為其能獲取的直流能量的能力不同所致;比如其反應速度不同,這決定它能工作在多寬多高的頻帶上;比如其麵向輸入、輸出端的阻抗不同,及對外的反應能力不同,這決定了給它匹配的難易程度。
1-2、偏置電路及穩定電路
偏置和穩定電路是兩種不同的電路,但因為他們往往很難區分,且設計目標趨同,所以可以放在一起討論。
晶體管的工作需要在一定的偏置條件下,我們稱之為靜態工作點。這是晶體管立足的根本,是它自身的“定位”。meigejingtiguandougeizijijinxingleyidingdedingwei,qidingweibutongjiangjuedingletazishendegongzuomoshi,zaibutongdedingweishangyecunzaizhebutongdexingnengbiaoxian。youxiedingweidianshangqifujiaoxiao,shiheyuxiaoxinhaogongzuo;有些定位點上起伏較大,適合於大功率輸出;有些定位點上索取較少,釋放純粹,適合於低噪聲工作;有(you)些(xie)定(ding)位(wei)點(dian),晶(jing)體(ti)管(guan)總(zong)是(shi)在(zai)飽(bao)和(he)和(he)截(jie)至(zhi)之(zhi)間(jian)徘(pai)徊(huai),處(chu)於(yu)開(kai)關(guan)狀(zhuang)態(tai)。一(yi)個(ge)恰(qia)當(dang)的(de)偏(pian)置(zhi)點(dian),是(shi)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)的(de)礎(chu)。在(zai)設(she)計(ji)寬(kuan)帶(dai)功(gong)率(lv)放(fang)大(da)器(qi)時(shi),或(huo)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)較(jiao)高(gao)時(shi),偏(pian)置(zhi)電(dian)路(lu)對(dui)電(dian)路(lu)性(xing)能(neng)影(ying)響(xiang)較(jiao)大(da),此(ci)時(shi)應(ying)把(ba)偏(pian)置(zhi)電(dian)路(lu)作(zuo)為(wei)匹(pi)配(pei)電(dian)路(lu)的(de)一(yi)部(bu)分(fen)考(kao)慮(lv)。
偏置網絡有兩大類型,無源網絡和有源網絡。無源網絡(即自偏置網絡)tongchangyoudianzuwangluozucheng,weijingtiguantigongheshidegongzuodianyahedianliu。tadezhuyaoquexianshiduijingtiguandecanshubianhuashifenmingan,bingqiewenduwendingxingjiaocha。youyuanpianzhiwangluonenggaishanjingtaigongzuodiandewendingxing,hainengtigaolianghaodewenduwendingxing,dantayecunzaiyixiewenti,ruzengjialedianluchicun、增加了電路排版的難度以及增加了功率消耗。
穩wen定ding電dian路lu一yi定ding要yao在zai匹pi配pei電dian路lu之zhi前qian,因yin為wei晶jing體ti管guan需xu要yao將jiang穩wen定ding電dian路lu作zuo為wei自zi身shen的de一yi部bu分fen存cun在zai,再zai與yu外wai界jie接jie觸chu。在zai外wai界jie看kan來lai,加jia上shang穩wen定ding電dian路lu的de晶jing體ti管guan,是shi一yi個ge“全新的”晶體管。它做出一定的“犧牲”,獲得了穩定性。穩定電路的機製能夠保證晶體管順利而穩定的運轉。
1-3、輸入輸出匹配電路
pipeidianludemudeshizaixuanzeyizhongjieshoudefangshi。duiyunaxiexiangtigonggengdazengyidejingtiguanlaishuo,qitujingshiquanpandejieshouheshuchu。zheyiweizhetongguopipeidianluzheyigejiekou,butongdejingtiguanzhijiangoutonggengjiashunchang,duiyubutongzhongdefangdaqileixinglaishuo,pipeidianlubingbushizhiyou“全盤接受”一種設計方法。一些直流小、根(gen)基(ji)淺(qian)的(de)小(xiao)型(xing)管(guan),更(geng)願(yuan)意(yi)在(zai)接(jie)受(shou)的(de)時(shi)候(hou)做(zuo)一(yi)定(ding)的(de)阻(zu)擋(dang),來(lai)獲(huo)取(qu)更(geng)好(hao)的(de)噪(zao)聲(sheng)性(xing)能(neng),然(ran)而(er)不(bu)能(neng)阻(zu)擋(dang)過(guo)了(le)頭(tou),否(fou)則(ze)會(hui)影(ying)響(xiang)其(qi)貢(gong)獻(xian)。而(er)對(dui)於(yu)一(yi)些(xie)巨(ju)型(xing)功(gong)率(lv)管(guan),則(ze)需(xu)要(yao)在(zai)輸(shu)出(chu)時(shi)謹(jin)小(xiao)慎(shen)微(wei),因(yin)為(wei)他(ta)們(men)更(geng)不(bu)穩(wen)定(ding),同(tong)時(shi),一(yi)定(ding)的(de)保(bao)留(liu)有(you)助(zhu)於(yu)他(ta)們(men)發(fa)揮(hui)出(chu)更(geng)多(duo)的(de)“不扭曲的”能量。
典型的阻抗匹配網絡有L匹配、π形匹配和T形匹配。其中L匹配,其特點就是結構簡單且隻有兩個自由度L和C。一旦確定了阻抗變換比率和諧振頻率,網絡的Q值(帶寬)也就確定了。π形匹配網絡的一個優點就是不管什麼樣的寄生電容,隻要連接到它,都可以被吸到網絡中,這也導致了π形匹配網絡的普遍應用,因為在很多的實際情況中,占支配地位的寄生元件是電容。T形匹配,當電源端和負載端的寄生參數主要呈電感性質時,可用T形匹配來把這些寄生參數吸收入網絡。
確保射頻PA穩定的實現方式
每一個晶體管都是潛在不穩定的。好的穩定電路能夠和晶體管融合在一起,形成一種“可持續工作”的模式。穩定電路的實現方式可劃分為兩種:窄帶的和寬帶的。
窄(zhai)帶(dai)的(de)穩(wen)定(ding)電(dian)路(lu)是(shi)進(jin)行(xing)一(yi)定(ding)的(de)增(zeng)益(yi)消(xiao)耗(hao)。這(zhe)種(zhong)穩(wen)定(ding)電(dian)路(lu)是(shi)通(tong)過(guo)增(zeng)加(jia)一(yi)定(ding)的(de)消(xiao)耗(hao)電(dian)路(lu)和(he)選(xuan)擇(ze)性(xing)電(dian)路(lu)實(shi)現(xian)的(de)。這(zhe)種(zhong)電(dian)路(lu)使(shi)得(de)晶(jing)體(ti)管(guan)隻(zhi)能(neng)在(zai)很(hen)小(xiao)的(de)一(yi)個(ge)頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)內(nei)貢(gong)獻(xian)。另(ling)外(wai)一(yi)種(zhong)寬(kuan)帶(dai)的(de)穩(wen)定(ding)是(shi)引(yin)入(ru)負(fu)反(fan)饋(kui)。這(zhe)種(zhong)電(dian)路(lu)可(ke)以(yi)在(zai)一(yi)個(ge)很(hen)寬(kuan)的(de)範(fan)圍(wei)內(nei)工(gong)作(zuo)。
不bu穩wen定ding的de根gen源yuan是shi正zheng反fan饋kui,窄zhai帶dai穩wen定ding思si路lu是shi遏e製zhi一yi部bu分fen正zheng反fan饋kui,當dang然ran,這zhe也ye同tong時shi抑yi製zhi了le貢gong獻xian。而er負fu反fan饋kui做zuo得de好hao,還hai有you產chan生sheng很hen多duo額e外wai的de令ling人ren欣xin喜xi的de優you點dian。比bi如ru,負fu反fan饋kui可ke能neng會hui使shi晶jing體ti管guan免mian於yu匹pi配pei,既ji不bu需xu要yao匹pi配pei就jiu可ke以yi與yu外wai界jie很hen好hao的de接jie洽qia了le。另ling外wai,負fu反fan饋kui的de引yin入ru會hui提ti升sheng晶jing體ti管guan的de線xian性xing性xing能neng。
射頻PA的效率提升技術
晶體管的效率都有一個理論上的極限。這個極限隨偏置點(靜態工作點)的選擇不同而不同。另外,外圍電路設計得不好,也會大大降低其效率。目前工程師們對於效率提升的辦法不多。這裏僅講兩種:包絡跟蹤技術與Doherty技術。
包絡跟蹤技術的實質是:將輸入分離為兩種:xiangweihebaoluo,zaiyoubutongdefangdadianlulaifenbiefangda。zheyang,lianggefangdaqizhijiankeyizhuanzhudefuzeqigezidebufen,erzhepeihekeyidadaogenggaodexiaolvliyongdemubiao。
Doherty技術的實質是:采(cai)用(yong)兩(liang)隻(zhi)同(tong)類(lei)的(de)晶(jing)體(ti)管(guan),在(zai)小(xiao)輸(shu)入(ru)時(shi)僅(jin)一(yi)個(ge)工(gong)作(zuo),且(qie)工(gong)作(zuo)在(zai)高(gao)效(xiao)狀(zhuang)態(tai)。如(ru)果(guo)輸(shu)入(ru)增(zeng)大(da),則(ze)兩(liang)個(ge)晶(jing)體(ti)管(guan)同(tong)時(shi)工(gong)作(zuo)。這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)實(shi)現(xian)的(de)基(ji)礎(chu)是(shi)二(er)隻(zhi)晶(jing)體(ti)管(guan)要(yao)配(pei)合(he)默(mo)契(qi)。一(yi)種(zhong)晶(jing)體(ti)管(guan)的(de)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)會(hui)直(zhi)接(jie)的(de)決(jue)定(ding)了(le)另(ling)一(yi)支(zhi)的(de)工(gong)作(zuo)效(xiao)率(lv)。
射頻PA麵臨的測試挑戰
功(gong)率(lv)放(fang)大(da)器(qi)是(shi)無(wu)線(xian)通(tong)信(xin)係(xi)統(tong)中(zhong)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)的(de)組(zu)件(jian),但(dan)他(ta)們(men)本(ben)身(shen)是(shi)非(fei)線(xian)性(xing)的(de),因(yin)而(er)會(hui)導(dao)致(zhi)頻(pin)譜(pu)增(zeng)生(sheng)現(xian)象(xiang)而(er)幹(gan)擾(rao)到(dao)鄰(lin)近(jin)通(tong)道(dao),而(er)且(qie)可(ke)能(neng)違(wei)反(fan)法(fa)令(ling)強(qiang)製(zhi)規(gui)定(ding)的(de)帶(dai)外(wai)(out-of-band)放射標準。這個特性甚至會造成帶內失真,使得通信係統的誤碼率(BER)增加、數據傳輸速率降低。
在峰值平均功率比(PAPR)下,新的OFDM傳輸格式會有更多偶發的峰值功率,使得PA不易被分割。這將降低頻譜屏蔽相符性,並擴大整個波形的EVM及增加BER。為了解決這個問題,設計工程師通常會刻意降低PA的操作功率。很可惜的,這是非常沒有效率的方法,因為PA降低10%的操作功率,會損失掉90%的DC功率。
現今大部分的RF PA皆支持多種模式、頻率範圍及調製模式,使得測試項目變得更多。數以千計的測試項目已不稀奇。波峰因子消減(CFR)、數字預失真(DPD)及包絡跟蹤(ET)等新技術的運用,有助於將PA效能及功率效率優化,但這些技術隻會使得測試更加複雜,而且大幅延長設計及測試時間。增加RF PA的帶寬,將導致DPD測量所需的帶寬增加5倍(可能超過1 GHz),造成測試複雜性進一步升高。
依趨勢來看,為了增加效率,RF PA組件及前端模塊(FEM)將更緊密整合,而單一FEM則將支持更廣泛的頻段及調製模式。將包絡跟蹤電源供應器或調製器整合入FEM,可有效地減少移動設備內部的整體空間需求。為了支持更大的操作頻率範圍而大量增加濾波器/雙工器插槽,會使得移動設備的複雜度和測試項目的數量節節攀升。
半導體材料的變遷:
Ge(鍺)、Si(矽)→→→GaAs(砷化镓)、InP(磷化銦)→→→SiC(碳化矽)、GaN(氮化镓)、SiGe(鍺化矽)、SOI(絕緣層上覆矽) →→→碳納米管(CNT) →→→石墨烯(Graphene)。
目前功率放大器的主流工藝依然是GaAs工藝。另外,GaAs HBT,砷化镓異質結雙極晶體管。其中HBT(heterojunction bipolar transistor,異質結雙極晶體管)是一種由砷化镓(GaAs)層和鋁镓砷(AlGaAs)層構成的雙極晶體管。
CMOS工藝雖然已經比較成熟,但Si CMOS功率放大器的應用並不廣泛。成本方麵,CMOS工藝的矽晶圓雖然比較便宜,但CMOS功放版圖麵積比較大,再加上CMOS PA複雜的設計所投入的研發成本較高,使得CMOS功放整體的成本優勢並不那麼明顯。性能方麵,CMOS功率放大器在線性度,輸出功率,效率等方麵的性能較差,再加上CMOS工藝固有的缺點:膝點電壓較高、擊穿電壓較低、CMOS工藝基片襯底的電阻率較低。
碳納米管(CNT)由於具有物理尺寸小、電子遷移率高,電流密度大和本征電容低等特點,人們認為是納米電子器件的理想材料。
零禁帶半導體材料石墨烯,因為具有很高的電子遷移速率、納米數量級的物理尺寸、優秀的電性能以及機械性能,必將成為下一代射頻芯片的熱門材料。
射頻PA的線性化技術
射(she)頻(pin)功(gong)率(lv)放(fang)大(da)器(qi)的(de)非(fei)線(xian)性(xing)失(shi)真(zhen)會(hui)使(shi)其(qi)產(chan)生(sheng)新(xin)的(de)頻(pin)率(lv)分(fen)量(liang),如(ru)對(dui)於(yu)二(er)階(jie)失(shi)真(zhen)會(hui)產(chan)生(sheng)二(er)次(ci)諧(xie)波(bo)和(he)雙(shuang)音(yin)拍(pai)頻(pin),對(dui)於(yu)三(san)階(jie)失(shi)真(zhen)會(hui)產(chan)生(sheng)三(san)次(ci)諧(xie)波(bo)和(he)多(duo)音(yin)拍(pai)頻(pin)。這(zhe)些(xie)新(xin)的(de)頻(pin)率(lv)分(fen)量(liang)如(ru)落(luo)在(zai)通(tong)帶(dai)內(nei),將(jiang)會(hui)對(dui)發(fa)射(she)的(de)信(xin)號(hao)造(zao)成(cheng)直(zhi)接(jie)幹(gan)擾(rao),如(ru)果(guo)落(luo)在(zai)通(tong)帶(dai)外(wai)將(jiang)會(hui)幹(gan)擾(rao)其(qi)他(ta)頻(pin)道(dao)的(de)信(xin)號(hao)。為(wei)此(ci)要(yao)對(dui)射(she)頻(pin)功(gong)率(lv)放(fang)大(da)器(qi)的(de)進(jin)行(xing)線(xian)性(xing)化(hua)處(chu)理(li),這(zhe)樣(yang)可(ke)以(yi)較(jiao)好(hao)地(di)解(jie)決(jue)信(xin)號(hao)的(de)頻(pin)譜(pu)再(zai)生(sheng)問(wen)題(ti)。
射頻功放基本線性化技術的原理與方法不外乎是以輸入RF信xin號hao包bao絡luo的de振zhen幅fu和he相xiang位wei作zuo為wei參can考kao,與yu輸shu出chu信xin號hao比bi較jiao,進jin而er產chan生sheng適shi當dang的de校xiao正zheng。目mu前qian己ji經jing提ti出chu並bing得de到dao廣guang泛fan應ying用yong的de功gong率lv放fang大da器qi線xian性xing化hua技ji術shu包bao括kuo,功gong率lv回hui退tui,負fu反fan饋kui,前qian饋kui,預yu失shi真zhen,包bao絡luo消xiao除chu與yu恢hui複fu(EER),利用非線性元件進行線性放大(LINC) 。jiaofuzadexianxinghuajishu,ruqiankui,yushizhen,baoluoxiaochuyuhuifu,shiyongfeixianxingyuanjianjinxingxianxingfangda,tamenduifangdaqixianxingdudegaishanxiaoguobijiaohao。ershixianbijiaorongyidexianxinghuajishu,birugonglvhuitui,fufankui,zhejigejishuduixianxingdudegaishanjiubijiaoyouxian。
2-1、功率回退
這是最常用的方法,即選用功率較大的管子作小功率管使用,實際上是以犧牲直流功耗來提高功放的線性度。
功率回退法就是把功率放大器的輸入功率從1dB壓縮點(fangdaqiyouyigexianxingdongtaifanwei,zaizhegefanweinei,fangdaqideshuchugonglvsuishurugonglvxianxingzengjia。suizheshurugonglvdejixuzengda,fangdaqijianjianjinrubaohequ,gonglvzengyikaishixiajiang,tongchangbazengyixiajiangdaobixianxingzengyidi1dB時的輸出功率值定義為輸出功率的1dB壓縮點,用P1dB表示。)向後回退6-10個分貝,工作在遠小於1dB壓縮點的電平上,使功率放大器遠離飽和區,進入線性工作區,從而改善功率放大器的三階交調係數。一般情況,當基波功率降低1dB時,三階交調失真改善2dB。
功(gong)率(lv)回(hui)退(tui)法(fa)簡(jian)單(dan)且(qie)易(yi)實(shi)現(xian),不(bu)需(xu)要(yao)增(zeng)加(jia)任(ren)何(he)附(fu)加(jia)設(she)備(bei),是(shi)改(gai)善(shan)放(fang)大(da)器(qi)線(xian)性(xing)度(du)行(xing)之(zhi)有(you)效(xiao)的(de)方(fang)法(fa),缺(que)點(dian)是(shi)效(xiao)率(lv)大(da)為(wei)降(jiang)低(di)。另(ling)外(wai),當(dang)功(gong)率(lv)回(hui)退(tui)到(dao)一(yi)定(ding)程(cheng)度(du),當(dang)三(san)階(jie)交(jiao)調(tiao)製(zhi)達(da)到(dao)-50dBc以下時,繼續回退將不再改善放大器的線性度。因此,在線性度要求很高的場合,完全靠功率回退是不夠的。
2-2、預失真
預失真就是在功率放大器前增加一個非線性電路用以補償功率放大器的非線性失真。
預(yu)失(shi)真(zhen)線(xian)性(xing)化(hua)技(ji)術(shu),它(ta)的(de)優(you)點(dian)在(zai)於(yu)不(bu)存(cun)在(zai)穩(wen)定(ding)性(xing)問(wen)題(ti),有(you)更(geng)寬(kuan)的(de)信(xin)號(hao)頻(pin)帶(dai),能(neng)夠(gou)處(chu)理(li)含(han)多(duo)載(zai)波(bo)的(de)信(xin)號(hao)。預(yu)失(shi)真(zhen)技(ji)術(shu)成(cheng)本(ben)較(jiao)低(di),由(you)幾(ji)個(ge)仔(zai)細(xi)選(xuan)取(qu)的(de)元(yuan)件(jian)封(feng)裝(zhuang)成(cheng)單(dan)一(yi)模(mo)塊(kuai),連(lian)在(zai)信(xin)號(hao)源(yuan)與(yu)功(gong)放(fang)之(zhi)間(jian),就(jiu)構(gou)成(cheng)預(yu)失(shi)真(zhen)線(xian)性(xing)功(gong)放(fang)。手(shou)持(chi)移(yi)動(dong)台(tai)中(zhong)的(de)功(gong)放(fang)已(yi)采(cai)用(yong)了(le)預(yu)失(shi)真(zhen)技(ji)術(shu),它(ta)僅(jin)用(yong)少(shao)量(liang)的(de)元(yuan)件(jian)就(jiu)降(jiang)低(di)了(le)互(hu)調(tiao)產(chan)物(wu)幾(ji)dB,但卻是很關鍵的幾dB。
預失真技術分為RF預失真和數字基帶預失真兩種基本類型。RF預失真一般采用模擬電路來實現,具有電路結構簡單、成本低、易於高頻、寬帶應用等優點,缺點是頻譜再生分量改善較少、高階頻譜分量抵消較困難。
shuzijidaiyushizhenyouyugongzuopinlvdi,keyiyongshuzidianlushixian,shiyingxingqiang,erqiekeyitongguozengjiacaiyangpinlvhezengdalianghuajieshudebanfalaidixiaogaojiehutiaoshizhen,shiyizhonghenyoufazhanqiantudefangfa。zhezhongyushizhenqiyouyigeshiliangzengyitiaojieqizucheng,genjuzhazhaobiao(LUT)的(de)內(nei)容(rong)來(lai)控(kong)製(zhi)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)的(de)幅(fu)度(du)和(he)相(xiang)位(wei),預(yu)失(shi)真(zhen)的(de)大(da)小(xiao)由(you)查(zha)找(zhao)表(biao)的(de)輸(shu)入(ru)來(lai)控(kong)製(zhi)。矢(shi)量(liang)增(zeng)益(yi)調(tiao)節(jie)器(qi)一(yi)旦(dan)被(bei)優(you)化(hua),將(jiang)提(ti)供(gong)一(yi)個(ge)與(yu)功(gong)放(fang)相(xiang)反(fan)的(de)非(fei)線(xian)性(xing)特(te)性(xing)。理(li)想(xiang)情(qing)況(kuang)下(xia),這(zhe)時(shi)輸(shu)出(chu)的(de)互(hu)調(tiao)產(chan)物(wu)應(ying)該(gai)與(yu)雙(shuang)音(yin)信(xin)號(hao)通(tong)過(guo)功(gong)放(fang)的(de)輸(shu)出(chu)幅(fu)度(du)相(xiang)等(deng)而(er)相(xiang)位(wei)相(xiang)反(fan),即(ji)自(zi)適(shi)應(ying)調(tiao)節(jie)模(mo)塊(kuai)就(jiu)是(shi)要(yao)調(tiao)節(jie)查(zha)找(zhao)表(biao)的(de)輸(shu)入(ru),從(cong)而(er)使(shi)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)與(yu)功(gong)放(fang)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)的(de)差(cha)別(bie)最(zui)小(xiao)。注(zhu)意(yi)到(dao)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)的(de)包(bao)絡(luo)也(ye)是(shi)查(zha)找(zhao)表(biao)的(de)一(yi)個(ge)輸(shu)入(ru),反(fan)饋(kui)路(lu)徑(jing)來(lai)取(qu)樣(yang)功(gong)放(fang)的(de)失(shi)真(zhen)輸(shu)出(chu),然(ran)後(hou)經(jing)過(guo)A/D變換送入自適應調節DSP中,進而來更新查找表。
2-3、前饋
前饋技術起源於"反饋",應該說它並不是什麼新技術,早在二三十年代就由美國貝爾實驗室提出來的。除了校準(反饋)是加於輸出之外,概念上完全是"反饋"。
前饋線性放大器通過耦合器、衰減器、合成器、延時線、功gong分fen器qi等deng組zu成cheng兩liang個ge環huan路lu。射she頻pin信xin號hao輸shu入ru後hou,經jing功gong分fen器qi分fen成cheng兩liang路lu。一yi路lu進jin入ru主zhu功gong率lv放fang大da器qi,由you於yu其qi非fei線xian性xing失shi真zhen,輸shu出chu端duan除chu了le有you需xu要yao放fang大da的de主zhu頻pin信xin號hao外wai,還hai有you三san階jie交jiao調tiao幹gan擾rao。從cong主zhu功gong放fang的de輸shu出chu中zhong耦ou合he一yi部bu分fen信xin號hao,通tong過guo環huan路lu1抵消放大器的主載頻信號,使其隻剩下反相的三階交調分量。三階交調分量經輔助放大器放大後,通過環路2抵消主放大器非線性產生的交調分量,從而了改善功放的線性度。
qiankuijishujitigonglejiaogaoxiaozhunjingdudeyoudian,youmeiyoubuwendinghedaikuanshouxiandequedian。dangran,zhexieyoudianshiyonggaochengbenhuanlaide,youyuzaishuchuxiaozhun,gonglvdianpingjiaoda,xiaozhunxinhaoxufangdadaojiaogaodegonglvdianping,zhejiuxuyaoewaidefuzhufangdaqi,erqieyaoqiuzhegefuzhufangdaqibenshendeshizhentexingyingchuzaiqiankuixitongdezhibiaozhishang。
前饋功放的抵消要求是很高的,需獲得幅度、相位和時延的匹配,如果出現功率變化、溫度變化及器件老化等均會造成抵消失靈。為此,在係統中考慮自適應抵消技術,使抵消能夠跟得上內外環境的變化。
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