新型WCDMA直放站PA方案设计
(t)+K3Vi3(t) (2)
为简化分析过程,我们假设输入为点频信号,即Vi=Acosω1t,则输出信号为:
Vo(t)=0.5K2A2+(k1A+0.75k3A3)cosω1t+0.5k2A2cos2ω1t+ 0.25k3A3cos3ω1t (3)
从式3可以看出,由于功放的非线性,输出信号中不仅包含有输入信号频率分量,还出现了新的直流分量、二次谐波和三次谐波分量。其中,基波分量的振幅为k1[1+0.75(k3/k1)A2]A,其中k1为线性增益,0.75k3A2是非线性失真。
当k3>0时,k1[1+0.75(k3/k1)A2]>k1 ,此时增益呈现扩张特性;反之,当k3< 0时,k1[1+0.75(k3/k1)A2] <k1 ,此时增益呈现压缩特性。大部分非线性器件(包括LDMOS),其k3< 0,随着输入功率的升高会出现增益压缩现象,这就是AM-AM失真。有些非线性器件在特定的偏置状态下会出现k3>0的增益扩张特性,传统的预失真器就是要找到这样的器件来完成预失真效果。
AM-PM失真是指输出信号的相位随输入信号幅度的变化而变化。对于一个理想的放大器,它的输出信号的相位和输入信号的幅度无关。然而,在实际的放大器中,输入信号的幅度调制会导致输出信号的相位调制,一般用贝塞尔函数表示,如下:
一种高效新型WCDMA 直放站PA 方案的设计与实现
实际表明,当输入信号为小功率信号时,功放的非线性主要以AM-AM失真为主;而当输入信号为大功率信号时,AM-PM失真较之前者对功放线性的影响更为明显。
功放的非线性主要是由k3<0产生增益压缩而产生的。模拟预失真的原理就是要找到一个k3>0的器件与功放串联,使两者的非线性相互抵消,使最终功放输出的信号保证在线性状态下。其原理如图6所示。
图6 预失真原理框图
为了保证足够的对消效果,一般预失真都采用双环结构,其实现框图如图7所示。
图7 模拟预失真实现框图
其中通路III、IV构成预失真产生环路,合路后经通路V通过必要的衰减和移相再与通路I的主信号合成最终完成预失真的效果。一般通路IV上的IM3产生器的器件选择都比较严格。
整个电路需要IV、V两个通路同时严格的调整衰减和相位,结构比较复杂,调试难度也很高。
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