W-CDMA模擬預(yù)失真功率放大器設(shè)計(jì)

作者：時(shí)間：2010-05-10 來源：網(wǎng)絡(luò)

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圖5中，1和4分別是信號的輸入端和輸出端；2和3分別是信號的耦合端和直接輸出端。兩個(gè)反相并聯(lián)的二極管D1，D2用來產(chǎn)生奇次諧波分量，經(jīng)90°正交電橋的隔離端4輸出，作為預(yù)失真信號。理想的3 dB正交電橋耦合端2接電阻R，用來消除二極管相對反射輸出信號中殘留的線性分量，而電容C用來降低載波信號，使之與預(yù)失真信號相比不至于過高。

正交電橋?qū)⑤斎胄盘柕确?、正交地傳送到耦合端和直接輸出端，耦合端與直接輸出端有90°的相移，隔離端沒有輸出。設(shè)電橋輸入端1的輸入為V_in(t)，則直接輸出端3的輸出與反向并聯(lián)兩個(gè)二極管的輸入關(guān)系式為：

式(4)中：I_S為反向飽和電流，主要受溫度的影響，在電路中可視為恒定值；V_A為二極管外加偏置電壓，這里V_A=V_di(t)。在小偏置電流下可忽略式(4)中附加項(xiàng)IR_S。輸入電流i(t)為：

用Talor級數(shù)展開式(5)可得：

因?yàn)槿A分量和五階分量是對放大器非線性影響最大的因素，為了分析方便，就只取到展開式的5次方項(xiàng)。這時(shí)二極管對可看作為單端口網(wǎng)絡(luò)，其導(dǎo)納為：

4實(shí)驗(yàn)結(jié)果

為驗(yàn)證電路的可行性，將整個(gè)電路加信號進(jìn)行測試，非線性發(fā)生器部分采用肖特基二極管HSMS2802產(chǎn)生預(yù)失真信號，該肖特基二極管有著很好的非線性，可以用作混頻、功率檢測。在測試三階交調(diào)和五階交調(diào)分量時(shí)，輸入頻率為2.139 5 GHz和2.140 5 GHz的雙音信號，間距1 MHz。測試ACPR時(shí)，使用頻率2.14 GHz的W-CDMA下行信號，得到的結(jié)果如圖6～圖8所示。

從頻譜分析儀的輸出波形圖可以看到，在加預(yù)失真系統(tǒng)前，推動級輸出41 dBm時(shí)的三階交調(diào)分量，五階交調(diào)分量的指標(biāo)分別為-31 dB和-40 dB。對應(yīng)地，當(dāng)把預(yù)失真發(fā)生器接人系統(tǒng)后，可以看到輸出的五階交調(diào)分量，五階交調(diào)分量均有了明顯的改善，分別提高了14 dB和11 dB。此時(shí)，輸出級ACPR的輸出小于-52 dB。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該預(yù)失真系統(tǒng)在很大程度上改善了功率放大器的非線性失真，很好地優(yōu)化了它的線性度。

5 結(jié) 語

采用反向并聯(lián)二極管預(yù)失真器對功放的線性化技術(shù)進(jìn)行了研究，利用二極管的非線性特性，很好地對消了放大器失真的奇次分量，將功放的IM3和IM5分量分別改善了13 dB和10 dB。系統(tǒng)的ACPR在加預(yù)失真器后達(dá)到了-52 dB以下。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)方案的可行性，為尋找一種更好的線性化技術(shù)提供了實(shí)踐基礎(chǔ)。如何更好地改善預(yù)失真技術(shù)將是進(jìn)一步研究的課題。

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