基于Volterra級數(shù)的射頻功率放大器記憶效應表征與建模研究.pdf

1、現(xiàn)代無線通信體制中普遍采用了非恒定包絡的線性調制方式，要求射頻功率放大器在保持合適的功率和效率同時，保證一定的線性度。研究發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的線性化電路由于設計過程所參考的放大器模型沒有考慮記憶效應影響，其工程表現(xiàn)往往不如理論預期。隨著寬帶通信系統(tǒng)的迅速發(fā)展，研究放大器記憶效應，并進一步建立更真實而實用的射頻功率放大器模型，顯得十分必要。以矢量網(wǎng)絡分析為依據(jù)的射頻器件多端口行為模型，是目前射頻領域的研究趨勢；以是否包含記憶效應為判斷標準，可將這

2、種行為模型分為靜態(tài)模型和動態(tài)模型兩類。如何從靜態(tài)模型逐步過渡到動態(tài)模型構成了本課題的研究路線。
　　在靜態(tài)非線性行為模型方面。本文從經(jīng)典Volterra級數(shù)理論出發(fā)，總結并提出了包絡域Volterra算法，它是一個比經(jīng)典X參數(shù)模型更一般化的靜態(tài)行為模型。包絡域Volterra算法完美地包含了射頻器件的三個非線性來源，即諧波非線性映射、互調非線性映射和AM-AM變換。算法的關鍵在于明確各端口入射各次諧波及其交互項到各端口各次諧波輸出

3、的映射關系。實驗結果顯示出該算法在預測無記憶效應射頻器件行為特性時的能力。
　　針對記憶效應本身，遵循從內部物理機理到外化了的特性表征這一研究思路。前者的研究對象集中在電學記憶效應、熱學記憶效應和基帶效應三方面，分別通過理論推導和實驗驗證了三類因素是如何作用于放大器的。實驗表明，陷阱時間常數(shù)、熱時間常數(shù)、輸入信號包絡幅度和包絡頻率都直接或間接影響著器件的記憶特性。本文提出利用特征Volterra系數(shù)描述三階互調非對稱性，繼而表征記

4、憶效應的方法。實驗結果揭示出記憶特性隨著雙音激勵的頻率間隔發(fā)生變化；結合對三階截斷Volterra級數(shù)的分析，推導出記憶特性隨雙音頻率間隔變化的數(shù)學模型，模型擬合曲線吻合了之前的表征結果。
　　從靜態(tài)行為模型到包含記憶效應的動態(tài)行為模型，本文完成了三個創(chuàng)新工作：提出包絡域記憶Volterra算法，該算法中的Volterra記憶核與現(xiàn)有動態(tài)X參數(shù)理論中的記憶核相比，具有更普遍的意義；提出離散化動態(tài)X參數(shù)模型，實驗結果顯示該模型可以更