一種新的用于射頻功率放大器的預(yù)失真器
1 預(yù)失真器的電路結(jié)構(gòu)
基本的諧波發(fā)生器電路如圖1所示。
這個諧波發(fā)生器由2個具有相同特性的肖特基二極管（本文采用Skyworks公司的SMS3922）、電容、電阻和180°3dB電橋耦合器組成。2個二極管加有不同的偏置電壓，使其工作在不同的非線性區(qū)，以產(chǎn)生失真信號。電容電阻吸收一定帶內(nèi)信號，設(shè)在諧波發(fā)生器的輸入端加等副的雙音信號Vi：
Vi＝Acosω1t＋Acosω2t （1）
其中：A是雙音信號的幅值；ω1，ω2是雙音信號的頻率且ω1≠ω2。并假設(shè)諧波發(fā)生器的非線性傳輸函數(shù)為y＝f（x），輸出為V0。即：V0＝f（Vi）。將其展開成冪級數(shù)的形式為：
通過控制二極管偏置電壓，即可適當(dāng)調(diào)節(jié)式（2）中的系數(shù)bi（i＝1，2，3…），從而使式（2）能夠分別獨立地產(chǎn)生IM3和IM5信號，在預(yù)失真線性化電路中，采用2個諧波發(fā)生器，一路用于產(chǎn)生IM3信號，另一路用于產(chǎn)生IM5信號。這樣就可以分別控制RF功率放大器所產(chǎn)生的3階交調(diào)和5階交調(diào)分量。
在ADS中對圖1的電路進行雙音測試仿真。調(diào)節(jié)各二極管的偏置電壓，即可在輸出端產(chǎn)生所要的IM3和IM5。仿真結(jié)果分別如圖2（a）和（b）所示。從仿真結(jié)果可以看到，輸出端還含有基頻成分，為了將基頻成分對消掉，還要對圖1的電路進行改進，加一路對消電路。在輸入端加一功分器，一路接基本的諧波發(fā)生器，另一路通過衰減器和相移器調(diào)節(jié)后，再與基本的諧波發(fā)生器的輸出經(jīng)過合路器合成，如圖3所示。
適當(dāng)調(diào)節(jié)衰減器和相移器，使得上一支路的基頻信號和諧波發(fā)生器輸出端的基頻信號，在幅度上相等，而相位相差180°，從而就可以將基頻信號對消掉。仿真結(jié)果如圖4（a）和（b）所示。
2 試驗結(jié)果
為了驗證本文研究的預(yù)失真器的有效性，將該預(yù)失真器應(yīng)用于5W CDMA射頻功率放大器中，并在ADS中進行雙音測試仿真，仿真電路框圖如圖5所示。
本仿真試驗中，主功放采用的是Freescale公司的MRF9045射頻器件，矢量調(diào)節(jié)器由衰減器和相移器組成，用于調(diào)節(jié)失真信號的幅度和相位，使其與主功放產(chǎn)生的三階和五階交調(diào)分量在幅度上相等，而相位相差180°，以便最大限度地對消三階和五階交調(diào)分量。在ADS中進行雙音諧波平衡仿真（2－Tone HB），以測試功率放大器的線性度。在不加預(yù)失真情況下，在該放大器輸出功率是5W時，失真較大，雙音交調(diào)IMD3和IMD5分別如圖6（a）所示。當(dāng)采用本文中的預(yù)失真技術(shù)后，IMD3和IMD5得到明顯改善，如圖6（b）所示。
從仿真結(jié)果可以看到，在采用本文中的預(yù)失真技術(shù)后，IMD3和IMD5分別改善了14dBc和9dBc。
3 結(jié)語
在仿真試驗中證實了本文預(yù)失真器的有效性。將其用于5W CDMA射頻功率放大器中，雙音測試表明，IMD3和IMD5得到明顯改善，分別改善了14dBc和9dBc。
本文介紹的用諧波發(fā)生器實現(xiàn)預(yù)失真的線性化技術(shù)，由于靠調(diào)節(jié)兩個二極管的偏置電壓，使其分別產(chǎn)生IM3和IM5，因此很容易作為自適應(yīng)的控制端，運用自適應(yīng)算法進行更準確的調(diào)節(jié)，使得IM3和IM5有更好的改善。
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