宽带包络追踪功率放大器的线性化技术研究

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随着无线通信技术的发展,为了提高频谱利用率和数据传输速率,调制信号的带宽正在变得越来越宽,而宽带调制信号通常具有高峰均比的特点,给传统功放的效率带来了挑战。包络追踪技术是提高功放效率的主流技术之一。包络追踪功率放大器由电源调制器和功放两部分组成,其中电源调制器的带宽是目前限制整个包络追踪功率放大器带宽的瓶颈。为了降低宽带场景对电源调制器的带宽需求,同时维持功放效率和线性度,本文创新性地提出了基于无记忆包络的线性化技术和基于记忆包络的线性化技术,并结合仿真和实测,验证了上述方案的有效性。首先,针对线性化要求更高的场景,本文提出了基于无记忆包络的线性化技术。该技术从包络赋形函数具有降低包络带宽和紧密追踪原始包络信号这两个特点出发,从理论上对无记忆包络赋形函数进行了分析,并提出了从导数出发构建包络赋形函数的方法。该技术把无记忆包络赋形函数分为两大类:导数单调和导数非单调的包络赋形函数,分别举出一实例进行具体说明,并采用单输入单输出模型对工作在无记忆包络供电下的功放做数字预失真。仿真和实测结果均表明,上述线性化技术能够在带宽和功放效率之间做较好的均衡,并能有效改善功放的线性度。然后,针对电源调制器带宽更窄的场景,本文提出了基于记忆包络的线性化技术。本文先是提出了Ⅰ型记忆包络赋形方法,随后又在其基础上提出了Ⅱ型记忆包络赋形方法,并采用双输入单输出模型对工作在记忆包络供电下的功放的线性度进行优化。为了验证该技术的有效性,在6 GHz频率以下的平台和毫米波平台上进行实测,实测结果证明:基于记忆包络的线性化技术能在基于无记忆包络的线性化技术的基础上进一步降低包络带宽至1.2倍的调制带宽,同时保持功放效率,但是功放的线性度略有降低。上述部分研究成果已发表在2020 IEEE MTT-S International Wireless Symposium(IWS)上。
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