如何评估放大前置补偿器的性能(上)

前置补偿电路能提高功率放大器(PA)和其他通讯系统设备的线性度。例如，一个放大前置补偿器采用前置放大电路的非线性失真元件而不是二极管或场效应管(FET)等单独的非线性元件来校正像功率放大器之类的非线性设备的失真。放大前置补偿，可以看作前馈(FF)技术的综合，与传统的前馈方法相比，它可以用来提高放大器的效率同时降低成本减小体积。这种技术可用于带有上变频器的系统也可以用于有宽带电光设备的系统。FF系统始于20世纪初，但它在高频系统的应用是从Seidel等的工作开始的。从那时起，大量关于前馈系统的报道就出现于现代应用的著作中。在参考文献7中，可以看到一个放大前置补偿(APD)的例子，其中用了一个驱动放大器产生失真来纠正主功率放大器的失真。在此例中讨论了与AB级设备，且该设备一个很窄的带宽下工作，实现了对互调失真(IMD)的适当(9dB)抑制。

APD有几个原因使得它很受欢迎：它不受典型数字前置补偿器的带宽限制。实际上，它在一倍频程的范围内已经成功地用于线性化设备中。而且，APD与常规FF系统相比有以下优点：

1．能消除输出端由于延迟线和耦合器造成的损失。
2．误差放大器比传统的FF系统有充分低的功率。
3．由于输出端没有延迟元件,它们不需要呈现低损耗,因此,可以用简洁的低成本的延迟线路。
4．该方法服从于自适应线性化，可以用来校正老化,漂移和温度效应。
5, 使有输入的设备线性化和使有输出的设备线性化可能有不同特性。 比如，上变频器和电光能量转换器，如激光或光电调节器，接在毫米波放大器之前的情况。

对于APD的实际应用来说，估计IMC抑制的量是很有用的，IMC抑制可以通过比较这种技术与高性能的FF技术得到。通过将APD技术作为前馈的一种普遍形态进行处理,可以得到一些评价.图1(b)所示为APD方案的方框图，它与图1(a)所示的前馈系统表面看来有共同之处。

但是，与在输出端能消除由给定设备产生的失真的FF系统不同,在APD中,次级设备(A3,推动级)用来作为失真部件的附加来源。来自 A3的失真以在推动级A1的输入端的正确的幅值和相位为反馈,用于消除由A1产生的失真.如果将A1从电路中移除,在前馈图中可以看到，由A2组成的通道的失真并不能完全消除主通道的失真。但是，A2的附加增益能产生比所需更多的失真，而且这个附加增益能消除功率级(A1)产生的失真。因此，这项技术被称为过补偿前馈(OCFF)技术.

为了得到一种简易的过补偿前馈分析方法,五阶和更高阶数的失真将被忽略,这是A级放大器和一些光电元件的合理的假设.并且可以假设设备的非线性传函的虚数部分可以忽略.

参照图1(b)，以下参数可以定义为： P₁为在A3输入端口的输入功率(双音激励)(单位为毫瓦分贝/tone)，IM3_A1 和 IM3_A3 为 A1 和A3各自,输出端的双音三阶互调元件(单位为毫瓦分贝)，G_A1、 G_A2和 G_A3为 A1、A2和A3各自的增益(单位为分贝)。

L 为主通路损耗，它由耦合器C1和 C2的插入损耗及延迟线D1的损耗组成(单位为分贝)

在图1(b)中的A点，以下为三阶交调截取点的定义：

在B点，主通路的互调电压信号为：

如果主通路和分流支路的延迟相同，只要增益G_A2超过某一特定的最小值，矢量V1，V2会有相反的相位。此时，B点的合成电压可表示为：

在C点，从A1的互调电压信号可表示为：

参照B点的上述信号可得：

能转化为可得电压：

要消除失真矢量需满足：

从式2，4，5可很容易求解G_shunt，得到：

可见，IP3_A3-L是放大器A1在点B处的三阶交调截取值，IP3_A1=G_A1也是放大器A1在点B处的三阶交调截取值。如果IP3_A3- L=IP3_A1 ？ G_A1，那么G_shunt =-L+6，该式可以解释如下：分流支路的额外增益大于损失L(正如在FF方法中)，从而使失真信号加倍而补偿A1导致的失真。在A1被理想线性化(IP3_A1趋于无穷大)的假设情况下，OCFF方法变成传统的FF方法，G_shint为？L。图2描述了分流增益是推动级输出三阶交调截取点的函数。