线性化微波功放现状及发展趋势1．引言微波功率放大器在广播、电视、以及无线通信系统中有越来越重要的应用，在这些应用中它通常被用作发射机的末级，而末级是电子设备功耗的主要部分，也是成本最高的部分。B类或C类放大器效率较高，但有严重的非线性特性。一般来说，在2PSK和不限制边带的MSK调制方式的系统中，由于通过信道的信号是恒包络调制信号，系统的主要质量指标对信道的非线性失真不敏感。为了获得高输出功率和高电源效率，微波功率放大器通常工作在饱和状态。但是，在数字微波通信和多载波传输等系统中对信道的非线性失真均有严格要求。在中、大容量的数字微波系统中，为了扩大通信容量，提高频谱利用率，通常都要采用正交调制技术和多电平调制技术。为了保证质量指标，系统对信道的非线性指标有严格要求。一般地，系统的频谱利用率越高，对信道的非线性指标要求越高。数字信号通过非线性放大器时产生幅度波形失真，使信号质量变坏，增加误码率，产生的交调产物增加了信号频谱，对邻近频道产生干扰。功率放大器的线性化技术是解决这个问题的一个有效的方式，它是使功率放大器在输出功率和效率达到最高的同时具有线性的特性。常用的方法有前馈法（feedforward）、反馈法（feedback）、预失真法（predistortion）、用非线性部件实现线性化（LINC）等。数字信号处理技术（DSP）的飞速发展为线性化技术提供了有效手段，相应出现了自适应线性化技术。2．微波功放线性化技术的发展及现状2.1功率回退法功率回退法就是限制功率管的实际输出功率。输入功率在1分贝压缩点附近功率每回退1分贝，三阶交调系数将降低2分贝。例如，一个1分贝压缩点输出功率10瓦的功率放大器，对应的三阶交调系数为-20分贝，若限制输入功率，使输出功率仅为1瓦，则三阶交调系数变为-40分贝。功率回退法是一种最简单、最可靠的线性化措施，但它限制了功率放大器器件的实际应用功率，当需要高功率输出，用单管不能达到要求的功率时，可采用功率合成技术，不过，这将增加放大器的复杂性和成本。一般来说，放大器工作在饱和或接近饱和状态时效率最高，当要求载波交调分量比（C/I）为35分贝时，与饱和功率比较，功率回退约5.5分贝，要求65分贝时，功率回退15分贝，这是一个可观的量。2.2反馈法在较低频段，改善微波功率放大器线性性能最常见的办法是采用负反馈。在原理上，要实现负反馈必须使输出信号和输入信号相位完全相同，但在微波频段，放大器件的渡越时间与信号周期相比，不能忽略，使负反馈技术难于直接应用于微波放大器电路。此外，微波功率放大器的增益有限，如果负反馈用于单级，则增益损失太大，用于多级电路，又难于保持稳定。2.2.1直接反馈法反馈法有多种方式，其中直接反馈法（IFB）应用较广。在这种方法中，将放大器的输入和输出信号耦合一部分，检波后的差作为误差信号通过电控衰减器和移相器控制放大器的增益和相位。IFB不适用于宽带系统，这是由于放大器固有的时延，很难使反馈系统在几兆赫兹的范围内适应信号包络的变化。2.2.2间接反馈法间接包络反馈法，输入输出通过定向耦合器耦合，然后分别通过峰值检波器检波后送入视频差动放大器，形成的振幅误差校准信号进行增益控制。这种简单的方法只能在VHF及UHF频段改善几个分贝的交调性能，而不能增加器件内在的饱和功率，当包络进入压缩区，效果显著下降，并且这种方法也有很严重的带宽和稳定性问题2.2.3极坐标法极坐标环法的原理框图如图所示：它是间接极坐标环基础上的扩展，但在校准方法上是振幅与相位同时进行。2.2.4笛卡尔反馈法IFB的一种改进方法称为笛卡儿反馈法，它将信号分成同相和正交分量，因而不需要相位检波器和移相器。调节两个正交分量的幅度仍能校正增益和相位。笛卡儿反馈法常用于QPSK调制系统，检波分量从同相和反相调制信号取出。在基带采用数字信号处理技术修正使IFB法能达到很高的线性度。笛卡儿环是反馈法中应用比较广泛的一种形式，相比于极坐标环法，它的主要优势在于两条正交信道的对称性减少了AM-AM、AM-PM失真，与其它反馈法类似，它也存在带宽的问题。2.3前馈法前馈技术起源于“反馈”，除了校准（反馈）是加在输出...