【摘要】 功率放大器(PA)是通信系统中非线性最强的器件之一,其非线性失真将导致频谱扩展而干扰邻道信号并恶化误码率。此外,失真还使系统的数据率下降而降低了系统的容量,或使系统信道频率间距变大而使系统的频谱利用率下降。线性化技术是克服PA 非线性影响的唯一有效手段。线性化技术就是利用辅助电路消除PA 非线性引起的失真,从而维持系统的容量并避免干扰的产生。线性PA 的设计应包括三个方面,PA 非线性对通信系统影响的定量分析,得出系统所要求的PA 非线性指标; 线性PA 的设计; PA 辅助电路的设计,包括巴伦、滤波器、定向耦合器等。如何定量地描述PA 非线性特性及其对通信系统的影响、如何设计线性PA 已成为当今的研究热点。本论文的研究内容包括三个方面,PA 非线性分析; 反馈预失真线性PA 设计; PA 辅助电路-微带巴伦和DGS 微带滤波器-设计。其中,有创新和有价值的研究工作主要表现在以下几个方面: 1)提出利用PA 非线性指标估算码分多址CDMA 系统误码率的方法以及PA 功率回退的估算方法。众所周知,PA 的非线性失真将导致通信系统性能的恶化,但PA的非线性指标和通信性能指标(如误码率)间缺乏明确的关系。各种通信系统都提出相应的PA 非线性指标要求,但指标的由来缺乏明确的说明。文中以CDMA 的基本模型和PA 的幂级数模型,提出一种定量分析PA 非线性对CDMA 系统误码率影响的方法。此外,双音测试被广泛用于分析放大器的非线性特性,其指标包括三阶交调(IM3)和三阶截断点(IP3)。但是,实验和分析结果表明他们不足以充分描述放大器非线性对CDMA 系统的影响及其产生的信号频谱再生或邻道干扰。邻道功率比(ACPR)能较好地描述PA 的非线性影响,是CDMA 系统最常见的非线性指标,但它与PA 的性能参数(1dB 压缩点功率和IP3)间缺少明确的定量关系。根据放大器的幂级数模型和CDMA 基本模型,文中给出利用PA 的功率增益和1dB 压缩点功率估算CDMA 系统ACPR 的计算公式,以及满足系统非线性要求的功率回退计算方法。2)提出并分析了反馈预失真线性化技术及其实现方案。前馈线性化技术结构复杂,较难实现但具有很高的非线性改善性能。负反馈线性化技术是闭环系统,具有自适应能力,但对系统的延迟时间和增益要求较高。从线性化的角度看,负反馈技术是用增益换取失真抑制。预失真技术结构最简单并具有中等的非线性改善性能,如何获取反映PA 非线性特性的预失真信号是预失真技术的关键。本文提出反馈预失


【关键词】 射频功率放大器； 非线性失真； 线性化； 误码率； ACPR； 反馈预失真； 巴伦； DGS 微带线；






摘要 4-6
Abstract 6
1 绪论 12-22
    1.1 课题研究的目的和意义 12-13
    1.2 功率放大器线性化技术综述 13-15
    1.3 功率放大器对CDMA 系统误码率的影响分析 15-19
        1.3.1 CDMA 信号模型 15-16
        1.3.2 功率放大器非线性失真功率谱分析 16-18
        1.3.3 功率放大器非线性对CDMA 系统误码率的影响 18-19
    1.4 论文的主要创新点和内容安排 19-22
2 功率放大器非线性分析 22-47
    2.1 功率放大器非线性失真 22-25
    2.2 现代微波电路的网络分析方法综述 25-30
        2.2.1 时域分析 25
        2.2.2 频域分析 25-28
        2.2.3 时/频域混合分析 28-30
    2.3 功率放大器非线性测试和描述 30-33
        2.3.1 双音测试 30-32
        2.3.2 标准测试 32-33
    2.4 功率放大器非线性分析模型 33-41
        2.4.1 幂级数分析模型 34-35
        2.4.2 Volterra 级数分析模型 35-38
        2.4.3 谐波平衡法分析模型 38-41
    2.5 CDMA 信号的ACPR 估算 41-45
        2.5.1 CDMA 信号的时域模型和统计特性 42
        2.5.2 CDMA 输出信号功率谱和ACPR 分析 42-44
        2.5.3 实例分析 44-45
    2.6 小结 45-47
3 功率放大器线性化技术 47-61
    3.1 概述 47-48
    3.2 前馈技术 48-50
    3.3 预失真技术 50-53
        3.3.1 模拟预失真 51-52
        3.3.2 查表预失真 52
        3.3.3 其它预失真方案 52-53
    3.4 负反馈技术 53-56
        3.4.1 笛卡儿调制反馈 54-55
        3.4.2 极坐标调制反馈 55-56
        3.4.3 其它反馈方案 56
    3.5 使用非线性器件的线性放大技术 56-59
    3.6 包络分离和恢复技术 59
    3.7 集成模拟锁定回路的通用调整器技术 59-60
    3.8 小结 60-61
4 反馈预失真线性功率放大器设计 61-86
    4.1 概述 61-62
    4.2 反馈预失真线性功率放大器的结构和优缺点 62-64
        4.2.1 基本结构 62-63
        4.2.2 优点 63-64
        4.2.3 缺点 64
    4.3 反馈预失真线性功率放大器的性能和局限 64-75
        4.3.1 反馈预失真功率放大器的理论分析 64-67
        4.3.2 反馈预失真功率放大器的带宽分析 67
        4.3.3 幅度失配和相位失配对反馈预失真功率放大器的影响 67-68
        4.3.4 反馈预失真功率放大器的CDMA 信号分析 68-75
    4.4 反馈预失真线性功率放大器的ADS 仿真 75-79
    4.5 反馈预失真线性功率放大器设计 79-82
    4.6 自适应反馈预失真线性功放设计 82-85
        4.6.1 自适应算法 83
        4.6.2 自适应反馈预失真线性功率放大器设计 83-85
    4.7 小结 85-86
5 功率放大器辅助电路设计 86-107
    5.1 概述 86-87
    5.2 对称双耦合线巴伦设计 87-98
        5.2.1 引言 87-89
        5.2.2 对称双耦合线巴伦分析 89-92
        5.2.3 电容补偿双耦合线巴伦 92-94
        5.2.4 实验1-宽边双耦合线巴伦 94
        5.2.5 实验2-多节双耦合线巴伦 94-97
        5.2.6 小结 97-98
    5.3 DGS 微带线滤波器设计 98-107
        5.3.1 引言 98-99
        5.3.2 DGS 微带线的频率特性及其等效电路 99-104
        5.3.3 DGS 低通滤波器设计 104-106
        5.3.4 小结 106-107
6 全文总结 107-110
致谢 110-111
参考文献 111-121
附录 攻读博士学位期间发表的论文 121
译作 121