新微波 微波线性功率放大器

1、 微波线性功率放大器在现代微波无线通微波线性功率放大器在现代微波无线通信系统中的重要性越来越大，特别是在信系统中的重要性越来越大，特别是在CDMA体制的移动通信系统中，线性功率放体制的移动通信系统中，线性功率放大器已经是必不可少的重要部件。大器已经是必不可少的重要部件。 第三代第三代GSM系统中，同时进入系统的不同系统中，同时进入系统的不同载波的电平差别可达载波的电平差别可达100dB；欧洲；欧洲HDTV体制体制采用采用COFDM( (编码正交频分多路），对功放的编码正交频分多路），对功放的要求更为苛刻。要求更为苛刻。u功率放大器总是应用在大信号状态，或者说总是功率放大器总是应用在大信号状态，

2、或者说总是工作在工作在P P1dB1dB附近。此时其非线性效应较为显著，将附近。此时其非线性效应较为显著，将出现交调失真、谐波失真、幅度调制转移失真（即出现交调失真、谐波失真、幅度调制转移失真（即AM/AM) )以及调幅调相转移失真以及调幅调相转移失真( (即即AM/PM) )等。等。u为保证放大器的线性度，一般需采用功率回退措施，为保证放大器的线性度，一般需采用功率回退措施，从而降低了放大器的功率利用率。为提高放大器的功从而降低了放大器的功率利用率。为提高放大器的功率利用率，即提高通信系统的有效性率利用率，即提高通信系统的有效性/ /经济性指标，对经济性指标，对设计者来说，线性功率放大器的研

3、制是一个非常重要设计者来说，线性功率放大器的研制是一个非常重要且具有挑战性的工作。且具有挑战性的工作。u常用的线性化技术：前馈（常用的线性化技术：前馈（Feed foreword)Feed foreword)、负反馈、负反馈（Negative feed back)Negative feed back)和预失真（和预失真（Predistortion)Predistortion)。u前馈技术能消除二阶和三阶非线性，稳定性好，目前前馈技术能消除二阶和三阶非线性，稳定性好，目前发展最快。发展最快。u 2.1 AM/AM AM/PM 失真失真 p高功率放大器（高功率放大器（HPA）的线性特征可用）的线性

4、特征可用AM/AM和和AM/PM 曲线来表示。曲线来表示。 ) 1 ()(cos)(0tttRtxxi （其中其中G和和 表示表示AM/AM和和AM/PM曲线，如下图所示：曲线，如下图所示：相应的输出表示为：相应的输出表示为： )2()()(cos)()(0fRttfRGtyixi pHPA的的输入输入RF信号可表示为：信号可表示为： 理想放大器的理想放大器的AM/AM和和AM/PM曲线曲线 双音双音IMD概念：概念： 在放大器输入端加入两个在放大器输入端加入两个CW信号，在放大器信号，在放大器输出端测量出的输出端测量出的3阶、阶、5阶等交调分量的信号功率阶等交调分量的信号功率与信号自身输出功

5、率的比值。通常用与信号自身输出功率的比值。通常用dBc表示，它表示，它表征了通信系统中相邻信道的串扰情况。表征了通信系统中相邻信道的串扰情况。 由非线性效应产生的三阶和五阶交调分量由非线性效应产生的三阶和五阶交调分量-30功率输入（dBm）0-40-30-20-101020304020线性增益（斜率=1dB/dB）功率输出（dBm）-20-1001030饱和输出功率三阶交调（斜率=3dB/dB）二阶交调（斜率=2dB/dB）三阶截点IP3P1dB压缩点邻道功率（邻道功率（ACP）：当主信道加一信号时，紧邻主）：当主信道加一信号时，紧邻主信道的两个信道内的功率大小。信道的两个信道内的功率大小。主

6、要来自两方面：主要来自两方面：p一是由于器件的非线性作用产生；一是由于器件的非线性作用产生；p二是由于主信道信号本身频谱比其信道宽。二是由于主信道信号本身频谱比其信道宽。器件非线性产生的邻道功率器件非线性产生的邻道功率ACPR主要应用：主要应用：CDMA等等宽频谱信号研究。宽频谱信号研究。ACPR定义定义：邻道功率：邻道功率ACP与主信道功率的比值。与主信道功率的比值。 其中：其中： PIM3(f1，f2) 表示要求的表示要求的IM3的输出功率（的输出功率（W） B表示二分之一表示二分之一CDMA信号带宽（信号带宽（KHz） f1，f2表示两个边带频率相对于中心频率的差值（表示两个边带频率相对

7、于中心频率的差值（KHz） PO 表示输出功率（表示输出功率（W） 如：对移动通信如：对移动通信CDMA 信号，其信号，其IM3（即（即ACPR）与与IP3的关系可以通过公式表示：的关系可以通过公式表示：IP3=-5logPIM3(f1,f2)B3/PO(3B-f1)3-(3B-f2)3+22.2 (dBm)功率放大器一般由多级放大器组成，在设计时需功率放大器一般由多级放大器组成，在设计时需计算级联后的计算级联后的IM3。常用下面的准确性很高的经验。常用下面的准确性很高的经验公式进行计算。公式进行计算。设功放由两级组成，令第一级的设功放由两级组成，令第一级的IM3为为IM3D，第二，第二级的级

8、的IM3为为IM3F，则级联后的，则级联后的IM3可可表示为：表示为： IM3=IM3F + 20log1+10(IM3D-IM3F/20)多级放大器以次类推。多级放大器以次类推。 根据该公式绘制的根据该公式绘制的IM3恶化曲线如下图所示：恶化曲线如下图所示： 03 6 9 12 15 18 21 24 27 30012345678910IM3恶化(dB)IM3F-IM3D (dB) 常用的线性化技术有前馈（常用的线性化技术有前馈（Feed foreword）、负反）、负反馈（馈（Negative feed back）和预失真（）和预失真（Predistortion)。 预失真线性化技术是各种线性化技