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随着现代无线通信的快速发展,稀缺的频率资源倍受关注,于是现代通信系统普遍采用频谱利用率高的线性调制技术,其信号的幅度是波动的,在非线性的功放中将产生交调失真,影响通信的质量。另一个方面,通信系统普遍采用多载波配置,由于功放的非线性而产生的交调产物将会影响到邻近载波。所以现代通信系统对功放的线性提出了很高的要求,传统的功放设计技术难以满足需求,需采用线性化技术。
本课题研究的是应用于WCDMA系统的高功率前馈线性功放。首先从理论上详细的分析了前馈功放的工作过程,研究了前馈功放的性能,并通过软件仿真平台ADS对前馈线性化系统进行了仿真分析,研究了主要参数对前馈功放性能的影响,提出了对电路设计方案进行优化的措施。然后设计了硬件电路,进一步证明了理论分析和仿真的结论。
研究结果发现,前馈功放要取得很好的线性性能,必须设计出高性能的主功放和误差功放,并且环路单元需要精确的幅度、相位和延时控制。在电路设计中体现为主功放和误差功放需要具有较好的线性和较高的效率,环路单元中的衰减、移相和延迟单元需具有足够大的调节范围,在调试中要对这些电路进行反复调试。
本课题在理论分析和仿真的基础上,设计了一个工作于wCDMA频段的前馈功放,用双音信号进行了测试。当双音信号的频率间隔为5MHz、输出功率为43dBm时,三阶互调为一64dBc,三阶互调的改善量为20dB。该功放的性能达到了3 GPP的要求,能应用于3 G系统中。
本课题的特色在于以下两个方面:
1、本课题创造性的分析了误差功放的性能对前馈线性化系统抵消性能的影响。在前馈功放中,幅度和相位对抵消性能有很大影响,但是幅度和相位的精确控制不仅与衰减器和移相器有关,还与误差功放密切相关。本文结合实际分析了误差功放的带宽、幅频特性和相频特性对抵消性能的影响。
2、本课题的研究具有实用价值。前馈功放用于大功率的环境才能体现出实用价值。本课题研究的是功放输出功率达到20w,可以应用于WCDMA移动通信系统基站、直放站。