寬帶射頻發(fā)射機線性化技術(shù)與雜散抑制技術(shù)的研究.pdf

1、為了滿足高速率數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)迅速增長的需求，現(xiàn)代移動通信系統(tǒng)在拓展信號帶寬的同時采用了頻譜效率更高的調(diào)制方式。這樣，無線信道中傳輸?shù)男盘柧途哂袑拵Ш透叻寰鹊奶匦?。另一方面，隨著信道數(shù)量的增加，系統(tǒng)對鄰道干擾的要求也在不斷提高。此外，由于各種無線通信系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，電磁兼容問題變得越來越嚴(yán)重，因此對射頻發(fā)射信號的帶外雜散也提出了越來越高的要求。所有這一切都對發(fā)射鏈路的線性度和帶外抑制度提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。影響發(fā)射鏈路線性度的主要部件是射頻功

2、率放大器，而帶外雜散的抑制往往是通過濾波器實現(xiàn)。本文針對現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)的要求，主要研究了高功率射頻功率放大器的寬頻帶線性化技術(shù)和抑制帶外雜散的寬阻帶帶通濾波器。論文的主要工作如下：
　　 ⑴高功率前饋線性化功率放大器的性能取決于環(huán)路的幅度、相位及延時的匹配精度，其中時延的失配是影響線性化帶寬的決定性因素。針對誤差抵消環(huán)寬頻帶內(nèi)時延波動對系統(tǒng)性能的影響，從理論角度分析了誤差抵消環(huán)時延波動產(chǎn)生的原因，提出了時延波動與電路參數(shù)的定量

3、關(guān)系，利用電路仿真驗證了理論計算的正確性。在此基礎(chǔ)上，提出了增加隔離單元減少時延波動的方法。仿真和實驗結(jié)果表明該方法可以在100MHz范圍內(nèi)將時延波動降低到原來的十分之一，從而為功率放大器寬頻帶線性化技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。
　　 ⑵針對自適應(yīng)前饋線性化系統(tǒng)中的誤差檢測問題，提出了雙邊帶導(dǎo)頻注入的方法，在寬頻帶中有效地兼顧了上下邊帶的互調(diào)分量。在此基礎(chǔ)上，提出了正交解調(diào)的雙邊帶導(dǎo)頻檢測方法，從理論上驗證了該方法相對于普通的下變頻而言檢波

4、幅度不受雙邊帶導(dǎo)頻的相差和頻差影響。實驗結(jié)果表明，采用該方法可以有效檢測相對-65dBc以下的互調(diào)分量。
　　 ⑶應(yīng)用前述方法，針對第三代移動通信中的W-CDMA系統(tǒng)，設(shè)計并實現(xiàn)了包括大功率射頻功放和前饋環(huán)路在內(nèi)的前饋功放系統(tǒng)、雙邊帶導(dǎo)頻產(chǎn)生及檢測電路、自適應(yīng)控制算法和硬件電路。整機測試表明，在輸出功率為40dBm時，對于頻率間隔為20MHz的雙音信號，互調(diào)改善度為27dB。對于高峰均比的四載波W-CDMA信號，鄰道泄露(ACL

5、R)指標(biāo)的改善度達(dá)17dB以上。
　　 ⑷針對實際應(yīng)用中CDMA功放輸出功率范圍較大，低輸出功率時效率低的情況，在研究預(yù)失真器非線性特性的基礎(chǔ)上，提出了根據(jù)輸出功率聯(lián)合調(diào)整功放偏置電壓和預(yù)失真器控制電壓的方法。實驗結(jié)果表明，該方法可以在滿足協(xié)議指標(biāo)要求的基礎(chǔ)上，改善線性指標(biāo)并提高效率。在此基礎(chǔ)上設(shè)計并實現(xiàn)了輸出功率為42dBm的cdma2000功放，互調(diào)改善大于10dB，單載波ACPR性能改善5～7dB。針對反向并聯(lián)二極管預(yù)失真

6、器中主信號對消的問題，給出了殘余主信號與電路參數(shù)的關(guān)系式并指導(dǎo)設(shè)計，驗證了端口反射系數(shù)與主信號對消的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上設(shè)計并實現(xiàn)了輸出功率為41dBm的W-CDMA功放，互調(diào)改善大于10dB，雙載波ACPR性能改善5～7dB。所有功放指標(biāo)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
　　 ⑸針對寬頻帶大功率應(yīng)用場合功放的記憶效應(yīng)，提出了采用在漏極加載低阻終端并結(jié)合最佳電流偏置的方法降低射頻功放的記憶效應(yīng)。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計并制作了3.5GHz，峰值功率為40dB

7、m的射頻功率放大器，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)采用記憶多項式和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對該放大器進行了行為級建模。實驗結(jié)果表明對于所設(shè)計的低記憶功放，簡單的模型就可以獲得很高的建模精度，從而驗證了方法的有效性。此外，針對多載波信號輸入條件下功放行為級模型記憶長度的預(yù)測問題，提出了選用最佳時延并結(jié)合Cao方法估計功放記憶長度。實驗結(jié)果驗證了該方法的準(zhǔn)確性。
　　 ⑹針對帶外雜散的抑制，研究了寬阻帶帶通濾波器。針對微帶雙膜濾波器中二次諧波的不利影響，從增加耦