【摘 要】
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随着与互联网和物联网紧密相关的人工智能,云计算,自动驾驶等新兴技术的不断完善,促进着移动通信技术向着高传输速率,低连接时延,广接入量的方向发展。为了满足这种通信需求,第五代移动通信系统(5G)已将频谱扩展至毫米波频段。在毫米波通信系统中,为了降低能源消耗并且保证良好的通信质量,则要求通信系统中功率放大器同时具有高效率和高线性度。为了提升功率放大器的线性度,现代移动通信系统常常采用预失真技术对其进行
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随着与互联网和物联网紧密相关的人工智能,云计算,自动驾驶等新兴技术的不断完善,促进着移动通信技术向着高传输速率,低连接时延,广接入量的方向发展。为了满足这种通信需求,第五代移动通信系统(5G)已将频谱扩展至毫米波频段。在毫米波通信系统中,为了降低能源消耗并且保证良好的通信质量,则要求通信系统中功率放大器同时具有高效率和高线性度。为了提升功率放大器的线性度,现代移动通信系统常常采用预失真技术对其进行线性度进行改善。然而,由于毫米波频段具有很高的频率和超大的带宽,窄带宽的数字预失真技术在毫米波频段的运用受到了很大的限制,而模拟预失真技术凭借低功耗,高频率和大带宽的优势成为了毫米波通信系统线性化的关键技术。因此,本文基于模拟预失真技术,结合行波管放大器(TWTA)和固态功率放大器(SSPA)的非线性特性,对毫米波频段线性化器做了重点研究。首先,本文以肖特基二极管为非线性发生器件,在传统并联传输式模拟预失真结构上引入了高低阻抗线,设计了一款带宽为3 GHz适用于Q波段TWTA的改进型并联传输式线性化器。由于传统结构设计参量简单,能够产生不同变化的预失真曲线有限。在引入高低阻抗线后,增加了设计参量,使得预失真曲线丰富度得到提升。经过测试表明,设计的线性化器能够提供2 dB的增益扩张量和30°的相位偏移扩张量。与目标TWTA级联测试结果表明,带内P1dB的改善量为1.21~1.58 dB,相位偏移改善了2.38°~7.02°。随后,针对某些具有如增益凸包这种特殊幅度失真特性的双拐点SSPA,结合反射式和改进型并联传输式结构,设计了一款适用于K波段双拐点SSPA的双拐点线性化器。经实验测试,在19~22 GHz的工作频带内,该线性化器能够提供3 dB的增益凹陷深度和30°的相位偏移压缩量。与目标SSPA级联测试表明,该线性化器能够将原SSPA带内1.64~2.53 dB的增益凸包全部抑制到0.5 dB以内,P1dB改善量为4.98~5.81 dB,相位偏移改善了7.38°~9.89°。在输出饱和功率回退3 dB的条件下,SSPA的IMD3改善了3.17~15.11 dBc。
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