功率放大器记忆效应总结

记忆效应是带宽的产物，频带宽了都会有的，PA匹配调整得很有限。实际上你是不太可能用常规的办法测出来记忆效应的，你从仪器看到的只是记忆效应落在实轴上的那部分映射罢了，而实际上记忆效应是个矢量。我觉得记忆效应有两种，一种是阻抗随频率变化引起的，另一种是由管子温度变化引起的。它们的直观反应在，IM产物的不对称。在说下DPD为什么对记忆效应敏感，这主要是由于，DPD算法有没有把这个PA模型考虑成带记忆效应的模型。如果没有考虑的话，那么按照一个无记忆效应的PA模型去计算的话，永远不会有收敛的结果，或者结果很差。不同的算法对记忆效应敏感点也是不一样的，不好说对哪种带宽的效应敏感。我只想抛砖引玉，不可能说得很具体。总的思路就是，你要站在别人角度考虑这个问题，而不是只从PA本身。试想一下，如果DPD拿到的数字信号，不能完美的复现PA的输出信号，那再好的PA设计也没有意义。除了IMD产物不对称外，还表现为VBW的不平坦。非线性的表现，即相位失真和幅度失真功率放大器记忆效应产生原因及影响功率放大器非线性特性产生的失真分量不恒定，例如三阶或五阶交调的幅度、相位会随输入信号幅度和带宽的变化而改变。这种失真分量依赖于输入信号幅度、带宽的现象通常称之为功率放大器的记忆效应。轻微的记忆效应本身对功率放大器的线性度并无严重影响。即在双音频测试中，随着音频间隔的增加，如果放大器三阶交调分量的相位旋转不超过10o，且幅度起伏不大于0.5dB，此时功放的记忆效应不会明显影响邻近信道功率比，可以不予考虑。然而，当功率放大器的上下边带的ACPR（anadjacentchannelPowerratio，相邻信道功率比）出现较大不对称现象时，即使三阶、五阶交调分量的相位和幅度失真很小，也不能忽略记忆效应对放大器的影响。减弱功放记忆效应的基本思路功放记忆效应使射频预失真线性化功率放大器的效果有很大退化，为增强射频预失真线性化功率放大器的稳定性和可靠性，需对所设计的功率放大器进行减弱记忆效应的相关处理。降低记忆效应的基本想法是：通过附加电路滤除由包络和二次谐波控制的三阶交调分量。最简便的方法是在四分之一波长传输线后面的偏置线上，添加辅助电路使包络信号和二次谐波短路，但由于传输线的离散作用，使得这种方法难以实现宽带短路。因此，短路电路网络应当直接加在紧靠栅极和漏极的地方，而不必经过四分之一波长传输线才短路。短路网络可使用LC串联电路实现。采用附加电路法减弱功放记忆效应分析使用附加电路滤除由包络和二次谐波控制的三阶交调分量，对减小功率放大器的记忆效应是有效的，现分析如下：假设信号的中心频率为f_0、带宽为f_U-f_L，并带有二次谐波和包络分量。它的频谱如图1所示。信号的中心频率可表示为f_0=fracf_U+f_L2sqrtf_Uf_L(1)晶体管的一种理想输出端口匹配电路拓扑如图2。输入端口的匹配电路拓扑同样采用上面的结构。图中包括滤除二次谐波和包络的LC谐振回路和基波的最优匹配电路。为了使滤除二次谐波的LC谐振回路对二次谐波2f_U和2f_L具有相同的阻抗，则L2与C2组成的谐振回路须在频率2sqrt_U_L处振荡，即L_2C_2=1/(4_U_L)1/(2_0)2(2)假设滤除包络的LC谐振回路和基波匹配电路的阻抗在二次谐波频率处非常大，则输出负载阻抗Z_L,_ext(2f_U)和Z_L,_ext(2f_L)是共轭的，它们的模为Z_L，ext(2f_U)=Z_L，ext(2f_L)=4L_2(f_U-f_L)(3)显然，Z_L，ext(2f_U)和Z_L，ext(2f_L)与电感L2和信号带宽有关。为了将包络信号短路，须使用一个大电容Cg。同样地，假设滤除二次谐波的LC回路和基波匹配电路在信号带宽频率处的阻抗非常大，则Z_L，ext(f_U-f_L)的模可表示为Z_L，ext(f_U-f_L)=2L_e(f_U-f_L)(4)若电感L2与Le的值相同，那么阻抗Z_L，ext(f_U-f_L)将是Z_L，ext(2f_U)的二分之一。最后，需要匹配的优化基波阻抗为jX_opt()=jL_2+1/(jC_2)/jL_e/jC_ds(5)其中_L_U，如果滤除二次谐波和包络的LC谐振回路在基波频率处的阻抗非常小，则在实际中难以将这个优化基波阻抗匹配到实际的负载阻抗，故匹配的难度将限制L2、Le和C2的取值。根据要求，可以得到滤除二次谐波和包络的LC谐振回路的最小阻抗值。因此，在设计短路网络的时候，应注意使滤除二次谐波和包络的LC谐振回路在基波频率处的阻抗要大于这个最小值。某军用集群系统基站降低功放记忆效应的实现军用集群系统所用的频率范围一般为400420MHz，其基站的功率放大器通常使用封装后的晶体管，故实际中不得不考虑封装引脚的电感效应。当和外部匹配电路配合使用时，封装引脚的寄生电感具有改善晶体管的稳定性、增加有用带宽的优点。以MRF5P21180HR6LDMOSFET为例，这种晶体管由两个90W的功率单元构成，能达到180W的功率峰值。封装后单个功率单元的等效电路如图3所示。在包络这种低频下，小电容的阻抗非常大，并联结构中可忽略不计。则针对包络分量的阻抗和频率、Lg1、Lg2和Ld2有关系，并可求出阻抗Z_S，ext(f_U-f_L)和Z_l，ext(f_U-f_L)的表达式：Z_S，ext(f_U-f_L)=2(L_g1+L_g2+L_e)(f_U-f_L)(6)Z_S，ext(f_U-f_L)=2(L_d2+L_e)(f_U-f_L)(7)另一方面，对于二次谐波分量，栅极和漏极外相应的阻抗Z_S，ext(=2_12_2)和Z_L，ext(=2_12_2)的表达式为，Z_S，ext(=2_12_2)=-1/jC_pad/2)/jL_g2+(jL_g1/1/jC_g，mos)(8)Z_L，ext(=2_12_2)=?1/(jC_pad/2)/jL_d2(9)等式（8）、（9）很容易用包含串联LC谐振回路的匹配电路实现，这是因为二次谐波分量的相对带宽要比包络分量的相对带宽窄得多，故滤除包络分量比滤除二次谐波分量的难度更大。因此，包络分量对记忆效应的作用要比二次谐波分量更大。在实际应用中，由于包络分量对功率放大器的记忆效应起主要作用，故一般只对滤除包络分量的辅助电路进行优化，高频下可用某些寄生参数较强的大电容（如钽电容）来代替滤除包络分量的串联LeCe谐振回路。功率放大器非线性特性产生的失真分量不恒定，例如三阶或五阶交调的幅度、相位会随输入信号幅度和带宽的变化而改变。这种失真分量依赖于输入信号幅度、带宽的现象通常称之为功率放大器的记忆效应功率放大器的记忆效应是个很让设计工程师讨厌的东西；但是很难避免的，只