一种短波功率放大器预失真技术

和谦

（广州海格通信集团股份有限公司，广东广州，510000）

0 引言

近些年来，短波通信属于达到中远距离无线通信的关键策略。短波通信系统中的功率放大器，可以对于系统性能指标产生明显的影响。功率放大器的线性度指标，影响到了短波通信系统性能，而且功率放大器的非线性问题，属于导致互调失真、降低系统工作质量的关键因素。鉴于此，急需科学的短波功率放大器预失真技术作为支持。

1 短波功率放大器预失真技术的需求

功率放大器属于数字通信系统的信号发射中的关键构成，应用过程中，为将系统效率有效的提升，功率放大器一般是在接近饱和区的非线性区域上进行工作。高频放大器的非线性特性，很容易导致将谐波成分引入，谐波分量产生各种负面的影响，包括减小信噪比、引发信道间的串扰、产生信号畸变以及失真等等。为了得到较高的利用码率、频带的效率，现代数字通信系统会应用到很多的线性调制技术，常见的就是QPSK以及64QAM等。其可以对功放的非线性特性较高的敏感读，也可以看成是非线性会严重的影响到信号的畸变。所以，予以功放的线性指标做出的要求标准更高。

数字预失真技术的应用功效就是，将功放效率提升、将功放成本降低。采取了数字预失真技术以后，可以有效的改善功放的线性化程度，让其处于更高的功率工作环境中。所以，可以取代高功耗、高花费的功放，实现功耗降低、减少成本的目标。而且线性化的功放工作临近饱和区时，会明显的提升其效率。针对峰/平功率更大的多载波应用而言，数字预失真价值更大。多载波系统要进行多信道的处理，予以信道间交叉调制要求比较特殊。在此环境中所应用到的RF功率放大器，应该回退更多的dB，也可以实施线性化技术。多载波、多信道的功率放大器，采取多通道举措，运用到了输入以及输出多工器。各通道的线性化指标适中，工作效率较高，采取数字预失真技术，能够对于多信道系统功率放大器IMD指标进行有效改善。

2 国内外现状与发展趋势分析

在二十世纪的九十年代的后期阶段，数字移动通信技术发展速度不断的加快，为将通信容量有效的提升，产生一些包括频分多路、时分多路、码分多路等在内的体制，并且在现代通信中进行应用。当前衍生了其他的体制，例如多载波码分多路以及正交频分体制、新型调制QAM等，特征就是多载波或基带信号谱中，峰或者是平功率比较大，由此放大器的线性度具备更高的要求标准。

通信系统的功率放大器的应用，通常就是在ldB压缩点PldB附近、大信号状态，就会提升非线性严重程度，形成的表现就是交调失真、谐波失真以及调幅调相转移失真等等。为确保功率放大器的线性度，处理的举措就是在远离 P1dB的部位进行设置放大器输出，但是输出功率较低，而且效率较低，因此应该加强研究放大器非线性。

放大器中的非线性影响紧密的关联于应用情况，尤其是针对相异的调制体制，予以放大器非线性指标提出的要求不尽统一。为了把放大器的线性提升，可实施前馈、负反馈和预失真技术等线性化技术。其实预失真技术即为形成预先的失真，对于RF功率放大器的失真特性展开精确补偿，双方进行级联后，系统所形成的输入输出失真更小。前馈技术可以把二阶非线性、三阶非线性有效消除，具备良好的平稳度。负反馈比较简单，但是并不容易在高频段有效的控制反馈环路的相移。另一种建立在反馈概念基础上的线性化技术，其属于预失真，为开环设计，校准精度优势就是具备更宽的频带。

围绕输入信号的预失真技术，包括以下几方面，即：RF预失真，预失真元件工作在最终载频；IF预失真，预失真元件工作在中频；基带预失真，预失真工作在基带。新一代无线通信系统的发展，线性化功率放大器属于重要的发展趋势，相较于传统发信机而言，工作效率相同时线性性能更强。当前最有效的一种最有效的线性化手段就是基带预失真技术。

3 短波功率放大器预失真技术发展的目标

短波发射机上，基于提升功率放大器线性化的前提下，促进将发射机效率的增强，而且减小功率消耗，将发射机体积重量降低。可以在允许的空间以及功率资源环境下促使将利用设备的效率提升，通过装设更多设备提升设备的冗余，实现发射机功率等级的提升，增强可靠度，而且将通信的成效有效提高。

功率库建设上，将功率放大器线性化提升以后，指标满足功率库条件时，为了将系统的应用效率提升，功率库合成之后再进行放大。

系统建设上，将功率放大器线形化指标提升，让系统实施新型技术体制，使得短波通信中应用到各种新型的正交频分(OFDM)、QAM调制等技术，将短波通信、数据通信速率切实提升。

4 一种短波功率放大器预失真技术研究分析

4.1 技术方案

预失真发信机的构成中，主要是包括了预失真激励器、功放等。预失真发信机，达到的目标就是自适应基带线性化预失真，如下图1。实际的预失真功能的实现，是通过数字信号处理模块、预失真模块完成。

图1 预失真发信机原理框图

数字信号处理模块，主要是进行调制音频信号，而且控制预失真模块操作以后，进行预失真模块的采样时钟信号的提供。数字信号处理模块的构成部分就是上变频电路、低通滤波电路以及A／D、DSP、FPGA等。A／D进行音频信号的采样，采样以后由DSP把信号进行数字调制，再将I、Q 信号给FPGA传递，通过FPGA对于预失真模块进行控制，形成新I、Q信号，给上变频电路及时的传送，射频信号通过上变频电路输出，低通滤波器把超过30MHz的干扰信号进行滤除。

预失真模块，落实自适应基带数字预失真处理，放大功放，然后耦合，之后所得射频信号被I、Q信号进行解调，跟原始信号对比，按照形成的误差，对于预失真量计算结果。另外可以实时的调整预失真量，满足发射功率、工作环境不同的情况下，信道非线性特性改变的问题。构成的部分就是低噪声放大器、30MHz低通滤波器、A／D和DSP模块。低通滤波器把超过30MHz的干扰信号滤除，低噪声放大器放大信号，提升灵敏度，A／D采样2MHz-30MHz 射频信号，DSP解调数字信号，把信号向着数字信号处理模块的FPGA电路进行输送。

4.2 关键技术

关键技术中，需要实现的就是预失真模块（采样射频信号、同步解调VQ信号、对比补偿处理I／Q信号）、高效率功率放大器、零中频激励器。

4.3 效能评估

首先，通过采取预失真技术，可以促进将发射机的效率提升，基于输出功率相同的基础上，将设备的功耗降低。而且处于相同线性环境中，促进最大化的输出功率。

其次，应用功率库应用方面，能够把功率库交互调的影响有效的处理，设计的方案就是单信道功率放大器，一方面减少成本，另一方面将效率提高。

另外，系统应用上，促进将系统线性指标增强，应用最优调制方式、最合理的通信体制，增强通信速率。

5 结语

功率放大器线性化技术中,短波功率放大器预失真技术属于应用较多的举措，而且未来具备广阔的应用前景。本文中，进行研究一种新型的短波功率放大器预失真技术,具备可靠的稳定度，较高的应用效率和应用质量，另外其调试和系统升级也更加便捷。应用这种技术能够促进减少互调失真的问题,积极改善短波大功率放大器的线性度。很多实践研究显示，此项技术能够对于设备发射的失真系数进行改善，值得推广运用。