模拟技术中的利用数字预失真线性化宽带功率放大器

在无线系统中，功放(PA)线性度和效率常是必须权衡的两个参数。工程师都在寻找一种有效而灵活的基于Volterra的自适应预失真技术，可用于实现宽带RF功放的高线性度。本文将概述不同数字预失真技术，介绍一种创新性DPD线性化电路特有的自适应算法。 　　在无线系统中，功放(PA)线性度和效率常是必须权衡的两个参数。幸运的是，基于Volterra的自适应数字预失真(DPD)线性化电路可以使无线系统中的射频PA达到高线性度高效率。这种自适应数字预失真方案扩展了功放的线性范围，同时波峰因数有降低，可以更强力驱动射频PA，而且效率更高，同时满足传输谱效率要求及调制精度要求。 　　这种新型数字前置补偿器 在无线通信系统中，功率放大器（PA）的性能至关重要，因为它直接影响到系统的效率和线性度。在无线系统的设计中，功放的线性度和效率常常是需要平衡的两个关键因素。线性度决定了信号质量，而效率则影响着能耗。传统的PA设计往往难以兼顾这两点，但随着模拟技术的发展，特别是数字预失真（DPD）技术的应用，这个问题得到了有效的解决。 数字预失真技术基于Volterra理论，通过在信号进入功率放大器之前对其进行逆向失真，以抵消PA在放大过程中产生的非线性效应。这种自适应的DPD技术能够实时调整预失真算法，以适应PA的工作状态和输入信号的变化。这不仅扩展了PA的线性工作范围，减少了波峰因数，还能更有效地驱动射频PA，同时保持高效率，满足严格的传输谱效率和调制精度要求。 文中提到的创新性DPD线性化电路，尤其采用了自适应算法，能够根据信号特性动态调整预失真系数，进一步提升了性能。例如，德州仪器公司的GC5322集成发射方案，将数字上转换、振幅因数降低和DPD功能集成在一个专用信号处理器（ASSP）中，采用0.13微米CMOS工艺制造。该方案支持30MHz的信号带宽，能显著降低峰值功率与平均功率之比(PAR)，对于3G手机信号，PAR可降低6dB，对于OFDM信号，可改进4dB，同时满足邻近信道功率比(ACPR)和误差矢量幅值(EVM)要求。 在处理如3G、WiMAX、LTE等非恒定包络调制信号时，DPD技术的优势尤为明显。非恒定包络调制信号的高峰均功率比会降低PA效率，但通过DPD技术，可以显著改善PA的线性度，从而提高效率，减少能耗。例如，采用振幅因数降低和自适应DPD技术，AB类功放的效率可以提高3~5倍。对于更新的PA拓扑，如Doherty放大器，DPD结合动态包络轨迹技术能进一步提升性能。 数字预失真技术，尤其是基于Volterra理论的自适应DPD，为无线系统中宽带功率放大器的线性化提供了有效且灵活的解决方案。它不仅能提升PA的线性度，实现高效率，还能适应各种射频架构、调制标准和信号带宽，从而优化整体系统性能，降低运行成本，并符合日益严格的能源效率要求。随着数字信号处理技术的进步，DPD技术在未来无线通信系统中的应用将会更加广泛和深入。