Advanced Analog Predistortion 技術(shù)交流

1、Advanced Analog Predistortion 技術(shù)交流1 WCDMA為什么需要線性功放n數(shù)字移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，尤其是第三代移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，對(duì)線性功放提出了新的要求。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，為保證一定范圍的信號(hào)覆蓋，我們通常使用功率放大器進(jìn)行信號(hào)放大。在W-CDMA基站中，即使是單載頻，也需要采用線性功放，這是因?yàn)镃DMA技術(shù)是隨機(jī)包絡(luò)的寬帶信道，如果采用一般的高功放（通常工作于AB類），將由于交調(diào)失真的影響產(chǎn)生頻譜再生效應(yīng)，如圖1所示。頻譜再生盡管對(duì)本信道的影響不大，但它將會(huì)干擾相鄰信道。為此，3GPP規(guī)范規(guī)定了頻譜輻射屏蔽（Spectrum emission mask）的要求，

2、而通常所說(shuō)的高功放是難以達(dá)到此要求的（見圖2）。雖然采用A類功放可能會(huì)達(dá)到要求，但它的效率太低，也難以把功率放大到幾十瓦的量級(jí)。因此，在高功放的基礎(chǔ)上必須對(duì)其進(jìn)行線性化處理，把運(yùn)用了線性化技術(shù)的功放，就稱為線性功放，它可以較好地解決信號(hào)的頻譜再生問題。圖1圖22. 多載波線性功放在3G系統(tǒng)的重要性nMCPA的提出主要是用以解決通信系統(tǒng)擴(kuò)容的問題，圖3所示是采用單載波功放的基站發(fā)射機(jī)，當(dāng)系統(tǒng)需擴(kuò)容時(shí)，隨著載波數(shù)的增加，輸出端高功率的腔體耦合器需承受很大的功率，這將大大增加系統(tǒng)成本。圖4所示的是采用多載波線性功放的基站發(fā)射機(jī)系統(tǒng)，采用支持多載波的線性功放可以有效地增大通信系統(tǒng)的容量，降低了系統(tǒng)的復(fù)

3、雜性，降低了成本。3G系統(tǒng)對(duì)功放提出了更高的線性要求,MCPA要克服多載波產(chǎn)生的失真，肯定需要引入線性化技術(shù)。 圖3圖4AAP技術(shù)原理簡(jiǎn)介nAdvanced analog predistortion技術(shù)綜合了前饋和預(yù)失真技術(shù)，是一種比較新穎的線性化技術(shù)。從其整體的架構(gòu)來(lái)講，其延用的是前饋的架構(gòu)，可以說(shuō)是一種簡(jiǎn)化的前饋技術(shù)，但在類似前饋誤差環(huán)的放大過程中又有預(yù)失真的作用在里面。為了分析此技術(shù)的特點(diǎn)，有必要簡(jiǎn)單介紹一下前饋和預(yù)失真技術(shù)的基本原理。前饋線性化技術(shù)圖5n以輸入為雙音（TONE）信號(hào)為例，圖5給出了前饋功放中各點(diǎn)的頻譜示意。前饋技術(shù)能夠改善功率放大器線性指標(biāo)的關(guān)鍵在于IM3信號(hào)的提取與對(duì)

4、消。前饋技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于：提取出的互調(diào)失真信號(hào)是主功放本身產(chǎn)生的，用此誤差信號(hào)對(duì)主功放的輸出進(jìn)行誤差抵消，可以把失真消除到最小，線性度較高，此種方法可以支持多載波，可以在較寬的帶寬內(nèi)使用。其主要缺陷在于誤差功放對(duì)主信號(hào)沒有功率貢獻(xiàn)，導(dǎo)致效率較低；載波對(duì)消和誤差對(duì)消電路的需要精確時(shí)延匹配，可生產(chǎn)性差，綜合成本高。前饋線性化技術(shù)射頻預(yù)失真的原理圖6n圖6為一個(gè)基本的預(yù)失真器，即互調(diào)產(chǎn)生單元的基本結(jié)構(gòu)。預(yù)失真技術(shù)的基本思想是在PA前面產(chǎn)生一個(gè)失真特性與主功放特性相近的失真信號(hào)，將其反相后對(duì)主功放的非線性做補(bǔ)償。預(yù)失真信號(hào)產(chǎn)生于一個(gè)工作在非線性區(qū)的小信號(hào)管子，此小信號(hào)管子的非線性特性應(yīng)該和后面主功放的特

5、性相一致。預(yù)失真技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)有：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，成本低廉，可生產(chǎn)性強(qiáng)。其主要缺陷在于：預(yù)失真器的失真特性很難和主功放完全一致，所以其誤差對(duì)消效果要稍差；預(yù)失真器和主功放的多載波特性、寬帶特性會(huì)有更大不同，所以其無(wú)法支持多載波，使用帶寬也較窄。AAP線性化技術(shù)n技術(shù)綜合運(yùn)用了前述的前饋和預(yù)失真技術(shù)。從結(jié)構(gòu)上來(lái)看Cross Cancellation可以理解為一種特殊的前饋技術(shù)，所以也可以借鑒前饋兩個(gè)環(huán)路的概念，用兩個(gè)環(huán)路來(lái)描述它。第一個(gè)環(huán)路即為傳統(tǒng)的載波對(duì)消環(huán)，將交調(diào)（失真信號(hào)提取出來(lái)）,第二個(gè)環(huán)路即為交調(diào)對(duì)消環(huán)路，在這個(gè)環(huán)路，主功放的交調(diào)信號(hào)與誤差路功放交調(diào)對(duì)消，從而提高了功放的線性度。但

6、是其誤差路并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的交調(diào)提取與放大電路，而是一個(gè)過預(yù)失真電路，信號(hào)經(jīng)過過預(yù)失真電路放大后，交調(diào)信號(hào)與主路交調(diào)信號(hào)矢量相反，載波信號(hào)與主路信號(hào)矢量相同，所以經(jīng)過3dB電橋合路后，產(chǎn)生的效果是失真信號(hào)抵消，載波信號(hào)合成，從而不但達(dá)到線性化的要求，還大大提高了功放的整體效率AAP 原理框圖25W MCPA系統(tǒng)原理圖載波對(duì)消環(huán)路原理圖圖L1 Reference PathL1 Main Path載波對(duì)消路控制原理n載波對(duì)消，就是信號(hào)在經(jīng)過主路放大后，耦合反饋回來(lái)并與另外一路信號(hào)通過3dB電橋矢量相加，由于載波信號(hào)相位相反，幅度相等，產(chǎn)生了對(duì)消效應(yīng)，提取出信號(hào)為通過主路放大后所產(chǎn)生的失真信號(hào)。n載波

7、對(duì)消效果由檢波管通過檢測(cè)對(duì)消后的信號(hào)功率來(lái)判斷，如果對(duì)消效果達(dá)到最好狀態(tài)，則檢波管檢測(cè)的功率為最小n載波對(duì)消路的自適應(yīng)控制：通過一定算法，調(diào)節(jié)L1A，與L1P，使得檢波管功率不斷收斂于最小值，達(dá)到自適應(yīng)的效果n載波對(duì)消路的自適應(yīng)控制，同時(shí)也是主路功放增益的自適應(yīng)控制n提取出主路交調(diào)后，與誤差路的載波信號(hào)合成（預(yù)失真單元）并通過誤差路功放放大（過預(yù)失真功放）交調(diào)對(duì)消環(huán)路原理圖L2 Reference PathL2 SamplePath交調(diào)對(duì)消路的控制原理n交調(diào)對(duì)消的原理是，誤差路的功放最后產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，其包含的載波信號(hào)與主路功放產(chǎn)生的大小一致，方向一致，經(jīng)過3dB電橋后合成在一起，而所包含的失真信號(hào)與主路功放產(chǎn)生的失真信號(hào)大小一致，相位相反，經(jīng)過電橋后，互相疊加，提高功放的線性。nISO檢波器，檢測(cè)兩路信號(hào)合成后隔離端的泄漏功率，通過調(diào)節(jié)L2A，L2P保證兩路載波信號(hào)輸出大小一致，相位一致，同事實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制。n交調(diào)檢測(cè)單元，檢測(cè)失真信號(hào)大小，通過調(diào)節(jié)L3A，L3P，保證功放的線性處于最好狀態(tài)。nISO檢波器同時(shí)也實(shí)現(xiàn)誤差路功放增益的自適應(yīng)控制。接收機(jī)單元原理圖接收機(jī)檢測(cè)原理n外差式掃描接收是通過混頻器和本地振蕩器將輸入信號(hào)下變頻到中頻。中頻信號(hào)經(jīng)過固定中心頻率和帶寬的中頻濾波器以及中頻放大器后，最終通過對(duì)數(shù)檢波器對(duì)中頻信號(hào)能量進(jìn)行檢波分析。該單元通過本振頻率的