射频功率放大器的线性化技术分析_于德焘.pdf

34 电子技术 第 52 卷 第 5 期（总第 558 期）2023 年 5 月Electronics 电子学差，这就是非线性失真。在射频功率放大器功率放大器中，存在着大量的非线性失真。在具体的非线性失真条件下，它的主要形式有互调失真和谐波失真。功率放大器在工作时，处于较高的信号状态，这也是非线性失真现象极其普遍的主要原因之一。射频功率放大器的运行状态并不稳定，线性放大和非线性放大的工作状态也会随时出现切换。当处于非线性放大状态之时，效率则会保持在较高的水平，而处于线性放大状态之时，效率则普遍较低，通常处在前者一半的水平。所以，需要应用非线性射频功率放大器来保持效率。结合射频功率放大器的应用现状可以发现，其工作的过程中也会形成很多问题，从而对有用信号和信号频谱发生改变，为了保证信号的稳定性，需要对这些影响因素进行规避。此外，其数字信号也会受到AM-PM、AM-AM变换失真的影响，进而导致噪声容限和误差受到相应的限制。同时，邻道信号也会在再生频谱的影响下，导致误码率恶化。因此，在应用射频功率放大器的过程中，也要充分利用线性技术，使线性度得到升级和完善，这样才能有效保证通信质量。3 射频功率放大器线性化技术应用就射频功率放大器的实际应用而言，采用非线性技术会导致信号失真，从而对通信质量产生很大的影响，因此必须在实际应用中尽量避免这种现象。通过对实际应用现状的总结，可以发现，为了0 引言随着智能移动终端的普及，通信服务和无线用户的人数急剧增长，这就导致通信带宽出现堵塞。因此，若要有效地改善频谱传输技术，提高带宽利用率，就必须采用线性调制技术。但由于技术的运用过程中，往往会导致信号出现失真，因此必须对技术的专业化、规范化使用进行分析和探讨。1 射频功率放大器的特点从无线发射机的应用可以看出，射频功率放大器是其中最关键的一部分。在发射机前级的电路中，通过对振荡电路的调整，可以得到一个射频功率放大器信号，但射频功率放大器信号的能量非常低。低功耗的射频功率放大器信号要经过一系列的处理，才能生成可用的射频功率放大器信号，而这些射频功率放大器信号可以由天线进行传输。在发送时，必须对其进行适当的控制，以避免其对相邻信道的干扰。在射频功率放大器的应用中，可以根据输出功率、效率等的不同，对其进行分类，并根据不同的类型，确定其工作频带、效率等主要特性，从而使射频功率放大器得到更好的应用。2 非线性失真现象从理论上看，射频功率放大器是线性的，其组时延和放大倍数都是固定的。实际上，它的性能不是线性的，而是非线性的。在一个非线性系统中，如果放大的频率很高，它就会和线性有很大的偏作者简介：于德焘，烟台三航雷达服务技术研究所有限公司，工程师；研究方向：通信、雷达类产品硬件电路及算法仿真。收稿日期：2023-01-06；修回日期：2023-05-12。摘要：阐述采用非线性射频功率放大器进行功率放大后，包络脉变调制信号会造成相位失真、信道干扰，探讨射频功率放大器线性化技术的应用。关键词：射频功率放大器，线性化技术，通信质量。中图分类号：TN722.75文章编号：1000-0755(2023)05-0034-02文献引用格式：于德焘，李友华，李洪高.射频功率放大器的线性化技术分析J.电子技术,2023,52(05):34-35.射频功率放大器的线性化技术分析 于德焘，李友华，李洪高（烟台三航雷达服务技术研究所有限公司，山东 264000）Abstract This paper describes that the envelope pulse modulation signal will cause phase distortion and channel interference after power amplification with nonlinear RF power amplifier,and discusses the application of RF power amplifier linearization technology.Index Terms RF power amplifier,linearization technology,communication quality.Analysis of Linearization Technology of RF Power AmplifierYU Detao,LI Youhua,LI Honggao(Yantai Sanhang Radar Service Technology Research Institute Co.,Ltd.,Shandong 264000,China.）电子技术 第 52 卷 第 5 期（总第 558 期）2023 年 5 月 35Electronics 电子学避免上述问题，可以采用射频功率放大器的线性化技术，因此，本文对其中的一些技术进行分析和探讨，使其发挥一定的实用价值。（1）前馈法的应用。通过对射频功率放大器线性化技术的具体应用进行分析，发现前馈法是目前应用较为广泛的一种技术。在实际应用中，既要明确其工作原理、特性，又要对其关键部件的组成进行分析、探讨，使方法使用的指标优化更为明显，从而使整个系统的综合评价结果更加突出。本文以880MHz为例，对前馈放大器的实现进行分析。详细说明该方案所采用的设备型号、参数等，其中，主功率放大器由A1：ECG008、A2：ECP108、A3：M射频功率放大器9180构成，副功率放大器由A4：MMG3007NT1，A5：MHL9236MN组成，矢量调制器为STQ2016。该系统中所用的功率分配器为威尔金森电桥，而延时线则由同轴电缆来实现。在整个系统中，有三处必须采用耦合器，第一和第三耦合器采用10dB方向耦合器，第二耦合器采用30dB方向耦合器，根据装置的使用情况对方案进行模拟，从而能够检验反馈法的特定应用效果。（2）预失真法的应用。在射频功率放大器的线性化技术中，预失真法的应用价值也比较突出。在实际应用中，它的线性化的基本原理是：增加一个预失真器，可以使射频功率放大器的非线性与输入功率放大器的非线性特性形成反向关系，从而消除射频功率放大器的非线性，使射频功率放大器具有线性的特点。在实际应用中，该技术具有成本低、调整方便、电路简单等优点。预失真技术的运用主要有两种，（1）数字预失真，它是一种用于数字信号软、硬件处理的新技术。实际应用表明，这种方法在实际应用中采用了一种非线性发生器，它能有效地控制幅值和相位，从而达到对数字信号处理的需要。（2）射频预失真，通过对射频功率放大器的互调失真，可以有效地解决相关问题。当工作环境和工作条件发生明显变化时，对信号的失真精度等进行较大的调整，才能达到较好的自适应控制效果。（2）EER法的应用。EER法也是射频功率放大器线性化技术的重要一种，其效果也得到了充分的验证，其应用范围也极为广泛。EER法的应用原理如下：通过限幅器和包络检测器，中频输入信号也可以产生与之相对应的相位和幅度的信号。经过混频器的变频，使输入信号形成射频信号，再经过非线性射频功放的输出，使射频信号得到有效的传输。而且传输的信号也会被分离，有效获取的信号主要是中频包络信号，其经过对应的处理，进而形成调制信号，从而让接受设备获取，对放大器形成有效的监督和管理。目前来看，EER的特点和优势主要体现在，其可以对电源调制通路信号和载频通路信号之间的相位差形成较为灵敏的感知。（4）反馈法的应用。在实际应用射频功率放大器功放的线性化技术时，反馈法也是极其关键的一种。反馈法是一种具有简单特性的电路结构，这种电路主要应用于低频电子领域中，实际应用证明这种结构能很好地消除失真。射频功率放大器可以输出具有非线性失真的信号，通过非线性失真信号可以有效地克服放大电路的非线性，从而提高射频功率放大器的通带和增益稳定性。但在实际应用中，这种方法也存在一定的局限性，即它不能有效地应用于高频波段的宽频带，因此，从功能有效性的角度考虑，应将其应用于低频电子领域。（5）功率回退技术。功率回退技术是一种简单的方法，它通过强制地将功率放大器回退到线性区，以获得更高的线性，同时减小输入信号的功率。无疑，这样做会使功率放大器的线性性能降低，但却不能兼顾高效率和高线性，效率过低会导致效率和成本浪费。在高效率、高峰值功率的放大器中，采用功率回退技术，将输入信号的功率降到1dB，从而实现高线性化，同时，功率回退技术也可以保证系统的工作效率。（6）包络追踪技术。该技术诞生于1952年，技术原理就是将包络信号的幅度和相位信号进行分离，并予以提取，其中应用功率放大器将相位信号进行放大，其以待测信号的方式存在。而幅度信号则属于控制信号，当相位信号得以放大的同时，功放输出信号的非线性失真也可以得到实时降低，使相位和幅度信号重新组合在一起，以实现高线性和高效率的目标。与传统的反馈、负反馈技术相比，包络追踪技术具有更好的稳定性、兼容性和实用性，但它仅适合于三代以前的低峰均比和窄带数据，而不适合当前的峰值均比和大带宽信号。4 结语随着无线通信技术的发展，对通信质量和其他方面的需求也日益提高。在无线通信技术的实际应用中，由于会采用导非线性技术，所以也常常会导致信号失真的情况发生，基于这样的问题，有必要采取射频功率放大器线性化技术进行解决。结合目前的射频功率放大器线性化技术可以发现，如前馈法、预失真法、EER法、反馈法、功率回退技术以及包络追踪技术，都得到了广泛的应用，不过不同的技术有不同的特点，在应用这些线性化技术之时，也需要结合具体的使用环境而定，这样才能保证技术发挥出更大的价值。参考文献1 曹武,江楠,刘康礼,赵剑锋.改进谐波分次检测结合集中电流环的APF谐波独立控制实现J.中国电机工程学报,2014,34(03):387-396.