2000年5月通信学报Vol.21No.5第21卷第5期JOURNALOFCHINAINSTITUTEOFCOMMUNICATIONSMay2000学术论文一种基带预失真RF功率放大器线性化技术的模型仿真与实验赵洪新,陈忆元,洪伟(东南大学无线电工程系,江苏南京210096)摘要:提出了一种基于相关函数计算的自适应环路延迟补偿法,用于功率放大器的数字式基带预失真线性化技术。对采用这种软件延时补偿方法的预失真系统特性进行了仿真,并采用通用的数字信号处理器在硬件上实现了一个功放预失真线性化模型。仿真和实验结果表明,在功率放大器的基带预失真技术中采用这种方法可以获得至少20dB的线性度改善。关键词:功率放大器;预失真;线性化;自适应:TN8306文献标识码:A:1000-436X(2000)05-0041-07AbasebandpredistortinglinearizerforRFpoweramplifierprototypesimulationandexperimentationZHAOHongXin,CHENYiyuan,HONGWei(RadioEngineeringDepartment,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)Abstract:Thispaperpresentsabasebanddigitalpredistortionlinearizermodelwhichenableslinearamplification,correlationmethodisadoptedtoestimatepropagationdelayintheautoadaptationloopforcompensationpurposeSimulationonPCplatformisconductedandaprototypesystemmakeuseofcommondigitalsignalprocessing(DSP)microprocessorhasbeenconstructedSimulationandexperimentalresultsindicatethatthisapproachcangetatleast20dBimprovementonlinearityofamplifierKeywords:poweramplifier;predistortion;linearization;autoadaptation1引言近年来,无线通信频段变得越来越拥挤,为在有限的频谱范围内容纳更多的通信信道,要求采用频谱利用率高的传输技术。但是由于放大器存在非线性(其输入输出特性与输入信号的包络幅度有关),信号的包络波动将产生交调失真和频谱扩展。为了解决这个问题,一般的方法是采用大功率放大器进行功率回退,使放大器工作在线性放大区。在这种情况下,电源利用效率一般仅为1%~5%左右,而且大功率器件只能输出很小的有效功率,其本身潜力不能充分发挥,造成整机成本的提高。另外一个办法是采用线性化技术,即采用适当的外围电路,对放大器的非线性特性进行线性化纠正,从而在电路整体上呈现对输入信号的线性放大效果。近十多年来,有一些线性化方案发展较为迅速,并已经成功地进入了实用化阶段[1,2]。如正向前馈(feedforward)补偿方案和射频预失真(predistortion)方案。但是,这些方案都存在一定的局限性。例如,正向前馈补偿法在工作环境变化时(温度、时间、工作频率及电源电压值发生改:04-:2000-2542通信学报2000年变),电路的参数变化不可能严格地保持一致,从而造成放大线性的恶化,因此其稳定性不好。同时由于在末级大功率合成器处构成自适应环路具有一定的技术难度,所以一般在功率合成级不便于采用自适应技术。射频预失真方法具有电源效率高、成本低等优点,是目前较有发展前途的一种方法。不过,这种方法仍然需要使用射频非线性有源器件,它们的控制和调整是一个不易处理的过程。基带预失真技术[4]不涉及难度大的射频信号处理,只在低频部分对基带信号进行补偿处理,因此这种方法便于采用现代的数字信号处理技术。采用基带信号预失真方法,适应性较强,而且可以通过增加采样率及增大量化阶数的办法来抵消高阶互调失真。因此,发展基带预失真技术将具有相当重要的意义。然而,在基带信号预失真系统中,需要正确对比源信号和反馈信号,因此对环路延时的补偿就十分重要。国外学者提出多种环路时延的估算方法,如迭代法,周期分量法等。但它们都有一定的缺点,如采用迭代法,则存在精度不好的问题;采用周期分量法,则需要计算傅里叶变换与反变换,运算量大,影响系统的速度。本文尝试在硬件基带预失真电路中采用数字相关技术进行延时估算,这种方法无须调整硬件,而且运算量较小,精度好,本文使用这种方法与绝对收敛的自适应二分迭代法相结合,取得了良好的预失真线性化效果。本文给出了基带预失真RF功率放大器模型的仿真结果及实验结果。仿真和实验结果表明,基带预失真技术是改善功率放大器线性度的一种行之有效的方法。[4][5][3]2基带预失真线性化系统的工作原...