【《功放的线性化技术概述》2300字】

功放的线性化技术概述目录TOC\o"1-3"\h\u26546功放的线性化技术概述 123111.1功率回退 1244951.2包络消除及恢复 1260371.3负反馈技术 2183881.4前馈技术 2200451.5非线性器件线性化技术（LINC） 3225481.6预失真技术 3143641.7线性化技术比较 41.1功率回退在之前的部分我们详细介绍了一些输入功放本身的特性,即当一个输入功率已经到达一定的值时,其所输出的功率将会到一个非线性的稳定值,不再会随着输入功率的增加而有所减少,这样就可能会导致产生非线性的失真。所以引入了功率回退这项技术，就是我们使输入功率从1dB压缩点开始，向回退后数分贝，一般取8分贝左右。这样我们的功放就可以保证在线性区域正常工作。本文之前有提到三阶交调系数，通过这种方式也可以得到改善。这种方法实现难度较低，不需要我们人为地加入其他复杂元器件，就可以提高PA的线性度。但是随之而来的致命问题是，我们功放的效率也会受到较大影响，运行成本会大大增加。此外，功率回退也有一定的限度，也就使说，当我们将功率退回到一定的程度时，线性度将维持在一个稳定值。这也就注定了这种方法在我们在当下这种信息爆炸、对线性度要求极较高的时代并不能够满足需求。1.2包络消除及恢复包络消除及恢复技术使用两个放大器。第一个放大器会放大信号的幅度以及相位信息。第二个放大器会采用高效的开关类放大器，来整合经过第一个放大器处理后的幅度相位信息。这种方法整体而言效率比较可观，最高可以达到线性功放的5倍。而且它很容易改善线性性能，因为包络通道是唯一影响线性度的因素。这种方式的缺点也有，那就是由于是分别放大的，我们需要额外补偿幅度和相位之间的时延差。1.3负反馈技术负反馈方法的大致思路是：在信号的输入端加入功放的输出端的失真部分，并且使二者的和为新的输入信号。该方法示意图1.7所示：图1.7负反馈技术示意图负反馈技术的应用面相当广阔，比如用于稳定功放的输入输出的阻抗、降噪以及降低由元器件的热效应而带来的不良效应。然而，它也具有不稳定的缺点，这就非常可能出现一种情况，那就是由于反馈网络中存在一定的延迟，进而带来正反馈，导致整个系统发生一些震荡。此外，受制与带宽，一些具有宽频带的PA也需要规避这种方法。1.4前馈技术该技术是由反馈技术演变而来，它和反馈的差别是其校正是加诸于输出端。该技术的基本思路是信号矢量的对消，即如果两个信号除了相位相反之外完全相同，那么将这两个信号相加，就有一个对消的效果。其示意图如图1.8：图1.8前馈技术示意图由图可知，前馈系统主要由耦合器、衰减器等元件构成。该项技术主要由两个部分组成：信号抵消以及失真抵消。前者的目的是通过延迟后的输入信号以及处理后的输出信号，从非线性的输出结果中获得同时具有载波和互调分量的信号，进而得到失真特性。后者的作用方式是使图中两个放大器的增益在同一水平，并将误差信号输入到误差放大器中，再运用加法器来叠加延迟与衰减后的HPA输出信号，即可做到消除非线性失真，并提高系统的线性度。前馈技术的优点是在负反馈技术的基础上，其稳定性有了明显的提升，同时削弱了负反馈技术对带宽的限制，可以运用于宽频带系统。得益于这些优点，前馈技术跻身于目前热门的线性化处理技术的行列。然而它也有自己的局限性，就是我们在进行信号的匹配与校准的时候，需要添加起补充作用的放大器，且对系统的性能有比较苛刻的要求，这样会大幅增加所需成本。1.5非线性器件线性化技术（LINC）该法的定义是，人们通过控制信号的幅度来控制功放的功率，进而可以使PA能够在饱和区域工作。其工作原理大致如图1.9所示：图1.9LINC技术示意图该法的工作流程是：首先将输入信号分成两组同样的信号，这两组信号都是恒定包络信号，然后再用相同的放大器对这两组信号进行放大处理，之后再通过加法器来将两组处理过后的信号进行叠加处理。简而言之，该方法的核心就是信号的分解，巧妙运用了恒定包络信号对非线性不敏感的优点，提高了系统的线性度。该技术可以用在许多的场合，适配性非常高。然而它也具有一定的缺点，那就是该技术的核心就是分解信号，但这一步骤需要分解的元件，此外叠加信号的时候，两组输入的信号需要有相同的相位幅度，这点的实现难度也不容小觑。1.6预失真技术预失真技术，其主要思想就是在系统的放大器之前插入一个元件，该元件的作用是提前给输入信号一个失真，它和输出端得到的失真应该是相反的关系，这样就可以互相抵消，进而改善系统的线性水平。绪论中已经介绍过，我们将预失真技术归为三类，分别是数字预失真、射频预失真以及中频预失真。后两者整体来说实现难度较小，然而运用对象仅限于低阶的失真。现如今，随着数字信号处理技术的进步，DPD算法已经可以被运用于一些DSP的芯片，从而起到预失真的作用。数字预失真算法由两个部分构成，它们分别是：预失真部分以及参数估计部分。整体思路流程是：首先将经功放处理过的信号作为输入传输到参数估计的模块，这样可以获得一组补偿参数，然后再将得到的参数输入到预失真模块，这样可以起到降低PA的记忆效应的作用，进而提高整个系统的线性度。整个流程如图1.10所示：图1.10预失真技术原理图这个算法的优点非常显著，那就是它的实现难度不高，整体成本也不高，改善线性度效果明显。目前，其应用面非常广泛。1.7线性化技术比较我们在此小节着重介绍了六种线性化的技术，他们各有优缺点，在实际应用中需要根据需求来选择合适的方法。在表格1.1中，我们归纳了他们的优劣势，便于直观观察。表1.1线性化技术比较表优点缺点功率回退实现难度较小效率低，成本高包络消除改善线性度效果明显需要补偿时延差负反馈有效降噪实现难度较小稳定性差宽频