功放线性化国内外研究现状和未来的发展趋势
时间:2017-02-27 18:57 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 国外关于功放线性化的研究早已开展，每年都有大量文献涌现。但是，以往的这些研究多集中在射频频段，对于毫米波频段的功放线性化技术的研究则较少。 功率放大器线性化技术研究可追溯到上世纪二十年代。早在1928年贝尔实验室的美国人Harold.S.Black发明了前馈和负反馈技术并用于PA的设计，成功地减少了放大器的失真。从概念上讲，线性化技术就是用附加的电路来消除IMD。但是，线性化技术不会增加放大器内在的功率能力，仅能给出更“硬”的饱和特性，一旦放大器达到饱和点后，线性化技术也是无效的。多数情况下，采用线性化技术的PA仍要从压缩点回退[2]-[4]。6146 1993年，葡萄牙学者Jost Carlos Pedro等人利用非线性负反馈方法制作了一块单片MMIC，它由一个L波段可调MESFET功放和一个非线性反馈回路构成，改善C/I(载干比，又称干扰保护比)可达15dB，带宽相对提高12%多[5]。1994年，德国学者Eggers等人制作了一种预失真线性器，该线性器主要由两个肖特基二极管和一个MMIC放大器构成，工作带宽为10.7GHz-12.75GHz，可提供增益扩展5dB，相位转移20.50dB，可用于行波管放大器和固态放大器[6]。1994年，英国曼彻斯特大学M. T. Hickson等人改进了前馈电路，用两个1W放大器制作了线性化器，工作中心频率在8.15GHz，带宽500MHz。无线性化器时，载波输出功率0dBm，交调幅度为46.4dB；引入前馈电路后，载波输出功率0.8dBm时，交调幅度为63.6dB，前后改进了18dB[7]。 日本三菱公司信息技术研发公司Kazuhisa Yamauchi等人在2000年时介绍了一种由肖特基二极管和电容并联所构成的可调预失真线性器，工作频率在18GHz，当输出功率为14.5dBm时，不加线性化器的功放IMD3(3rd intermodulation distortion，即三阶交调失真)为-22dBc；加上线性化器后的功放IMD3为-42dBc，IMD3前后改善了20dBc[8]。在2006年，KazuhisaYamauchi等人又用两个反向并联的二极管制作了一种预失真线性化器，用于B类UHF波段功放。当输出功率为41dBm时，加入线性器前后ACPR从-39dBc降到了-43dBc，改善了4dBc[9]。 美国新泽西大学在1993年，Alien Katz等人制作了一种可用于C、X、KU波段的无源FET预失真线性化器芯片。当工作频率为11.25GHz时，功率回退2dB，C/I为19dBc，功率回退6 dB时C/I为-42dBc[10]。在2006年，Alien Katz等人，利用预失真的方法，研制出6-16GHz宽带氮化镓MMIC线性化器，工作在16GHz时，功率回退2dB时IMD3改善2dBc；回退8dB时IMD3改善可达8dBc，达到-37dBc[11]。 2007年，英国伦敦帝国学院Dafu Bai等人，根据有源RC网络设计方法，用FET设计了一种预失真器，用于工作带宽为27GHz-30GHz的毫米波功放，IMD3可改善8.6dB，从-32.82dBc改善到-41.46dBc[12]。 对于国内的研究情况，在较低的频段，如 L、S、C、X等频段，诸如预失真、负反馈、前馈等功放线性化技术应用已较为成熟。但在毫米波频段，国内对于高功率功放线性化技术的研究较少，多数文献属于综述性的文章。目前在毫米波频段最常用的线性化技术主要是功率回退法，该方法原理简单、易于实现， 但线性度的提升范围有限，同时也带来了成本上升、效率降低、功耗增大等缺点。 数字预失真(基带预失真)技术是线性功放未来发展的一种方向。该技术能显著提高多载波放大器的效率。其原理是：非线性失真功能内置于数字、数码基带信号处理域中，其与放大器展示的失真功能数量相当(“相等”)，但功能却相反。这样就可以在功率放大器(PA)内使用简单的AB类平台，从而可以消除制造前馈放大器(feed forward amplifier)的负担和复杂性。此外，不再需要误差放大器失真矫正电路，因此可以显著提高系统效率。 (责任编辑：qin) |