一种基于2.14GHz功率放大器的预失真反馈延迟估计

3、反馈回路的延迟估计实验验证
3.1、实验测量平台

功率放大器输出测试结果的可靠性和高精度性一直是研究的热点,本文采用的测试系统如图2示。

测量平台的测试信号由ADS产生在PC中产生,然后通过通用接口总线(GPIB:General-Purpose Interface Bus)将PC中的信号下载到R&S的矢量信号发生器(SMJ100A)中。测量系统中的发射机功能是由矢量信号发生器和射频功率放大器组成的。其中,矢量信号发生器完成基带输入信号的数模转换并经正交调制上变频到所需频段,被测对象选用Freescale( MHL21336)的AB类功率放大器。该测试系统的接收部分功能由R&S的频谱分析仪(FSP—7)和PC共同构成。频谱分析仪将射频信号下变频、模数转换及正交解调,经一系列处理后输出的基带I/Q两路信号可以通过运行PC中的MATLAB程序后由GPIB从频谱仪中得到。

3.2、测量结果及分析

        当输入信号功率为-1dBm时,输入信号经功率放大器、衰减器后采集到的输出信号如图3。

        图3中横坐标表示采样信号数据点数,纵坐标表示信号归一化幅度,采用式(1-5)、式(1-6)、式(1-7)的方法,窗、次,从其中搜索得到最小值,其归一化值如图4所示。

        可以看到在数据点为3100时,幅度差相关函数取得最小值, 此时最大值归一化为1,因为功放的非线性特性及记忆效应将导致输出信号失真,将使输入输出相关性减小,故其幅度差相关函数不能减小到0,只是靠近0的一个较小的值,但这并不影响最终估测结果。

信号的环路信号最小幅度差相关函数也随着输入信号功率的变化而变化,其关系如表一所示。 

由表可以看出在输入信号较小时最小幅度相关函数随着功率增大变化不大,这是因为此时信号在功率放大器的线性区,相关性没有因功率而严重恶化,但随着功率增大输入信号逐渐进入非线性区,相关性迅速恶化,最小幅度相关函数也迅速增大但并不影响最终估测结果。

4、反馈回路估计对预失真系统的影响比较

验证采用无记忆预失真和正交记忆多项式预失真方法比对反馈回路估计对系统的影响。采用正确反馈回路估计后可以得到功率放大器的AM\AM、AM\PM特性曲线,如图6,7所示,可以发现在输入WCDMA宽带信号下,功率放大器表现出了明显的记忆效应,其AM\AM和AM\PM特性已不再是一条一一对应的曲线,而呈现出离散性。同时,从AM\PM特性曲线可以看到,幅度较小的WCDMA信号更易受到历史信号的干扰,因此较小信号的记忆效应将更为严重,其特性也更为发散。

表1 不同功率的输入
信号的最小幅度差相关函数

如图8是各信号功率谱比较图,从图中可以看到在正确估计出反馈信息后无记忆多项式预失真器的单载波WCDMA信号的ACPR(邻近信道功率比)改善近20dB,正交记忆多项式可以效果更佳,显著地抑制邻近信道的干扰,大约可以改善24 dB,从而证明了反馈回路估计算法的有效性。

5、结束语

本文首先给出了常规反馈回路估计算法,然后提出一种新的反馈回路算法,并采用一款射频功率放大器验证其性能,结果证明了算法估算的可行性,最后采用无记忆预失真方法和正交记忆多项式预失真方法验证其系统性能,其邻近信道功率比(ACPR)性能得到较大提高,证明算法的有效性。

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