無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展下探討射頻功率放大器線性化技術(shù)的應(yīng)用

王楠

摘要：隨著我國(guó)科技水平的不斷提升，在無(wú)線通信技術(shù)方面的研究也越來(lái)越深入，并且取得了階段性的研究成果?，F(xiàn)階段，人們對(duì)于高功率效率以及高頻譜利用率的重視性不斷提升。在這樣的時(shí)代背景之下，射頻功率放大器線性化技術(shù)受到了人們的廣泛歡迎，并且在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中發(fā)揮出了較為理想的效果，因此，本文也嘗試對(duì)此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用情況進(jìn)行了針對(duì)性的探討。

關(guān)鍵詞：無(wú)線通信技術(shù);射頻功率放大器;線性化技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TN722 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2020）06-0024-02

現(xiàn)階段，我國(guó)通信行業(yè)發(fā)展規(guī)模不斷擴(kuò)大，并且技術(shù)手段的更新?lián)Q代速度也在不斷提升。在現(xiàn)今社會(huì)當(dāng)中，智能移動(dòng)終端已經(jīng)高度普及，同時(shí)無(wú)線用戶(hù)的數(shù)量也在不斷提升，甚至呈現(xiàn)出幾何形式增加的趨勢(shì)。為了可以有效實(shí)現(xiàn)將通信信道融入到有限的頻譜范圍當(dāng)中，應(yīng)該對(duì)傳統(tǒng)的傳輸技術(shù)進(jìn)行升級(jí)，這樣可以使頻譜的綜合利用率得到有效提升。射頻功率放大器線性化技術(shù)的應(yīng)用使得傳統(tǒng)視頻功率放大過(guò)程中的信號(hào)失真現(xiàn)象出現(xiàn)的可能性大大降低，從而更好的實(shí)現(xiàn)了對(duì)無(wú)線通信技術(shù)的優(yōu)化應(yīng)用。

1 關(guān)于射頻功率放大器的基本簡(jiǎn)述

對(duì)于無(wú)線發(fā)射機(jī)來(lái)說(shuō)，射頻功率放大器屬于其中非常重要的一個(gè)組成部分，在對(duì)無(wú)線信號(hào)發(fā)射機(jī)進(jìn)行應(yīng)用的時(shí)候，應(yīng)該注意首先對(duì)信號(hào)的覆蓋范圍進(jìn)行明確，然后對(duì)射頻信號(hào)的功率進(jìn)行調(diào)節(jié)[1]。在實(shí)際操作的過(guò)程中，應(yīng)該注意保證這一系列操作方法的可行性，從而使無(wú)線發(fā)射機(jī)產(chǎn)生足夠的射頻功率，這樣一來(lái)也使得周?chē)ㄐ判诺缹?duì)其產(chǎn)生的干擾得到了有效控制。對(duì)于射頻功率放大器來(lái)說(shuō)，現(xiàn)階段在我國(guó)通信系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用，可以根據(jù)其輸出效率、功率的不同來(lái)進(jìn)行分類(lèi)。在對(duì)射頻功率放大器的性能情況進(jìn)行判定的時(shí)候，主要涉及到的評(píng)價(jià)指標(biāo)包括增益情況、輸出功率以及三階互調(diào)系數(shù)等等。

此外，在對(duì)射頻功率放大其進(jìn)行非線性分析，可以將其功放輸入與輸出關(guān)系表示如下：

其中，代表輸入電壓，并且所指的是電壓的瞬時(shí)值，而所代表的是輸出電壓的瞬時(shí)值[2]。

2 非線性失真現(xiàn)象的探析

在理想狀態(tài)下，射頻功率放大器是線性的，其具有固定的放大倍數(shù)。有少部分射頻放大器為非線性系統(tǒng)，在放大器頻率較大的條件之下，線性會(huì)出現(xiàn)偏離的情況，我們通常將這種情況稱(chēng)之為非線性失真。對(duì)于射頻功率放大器來(lái)說(shuō)，出現(xiàn)非線性失真的可能性較大，其種類(lèi)主要包括互調(diào)失真、諧波失真等等幾種，在對(duì)功率放大器進(jìn)行應(yīng)用的時(shí)候，如果長(zhǎng)時(shí)間處于大信號(hào)的狀態(tài)下，可能會(huì)導(dǎo)致十分嚴(yán)重的失真情況出現(xiàn)[3]。射頻功率放大器通常具有非線性放大以及現(xiàn)象放大不同的工作狀態(tài)，對(duì)于這兩種工作狀態(tài)來(lái)說(shuō)，非線性放大的工作狀態(tài)會(huì)使其效率更高。當(dāng)射頻放大器處于非線性放大工作狀態(tài)的情況下，其工作效率大概是平時(shí)的1.5倍左右，因此，為了保證放大器的工作效率更高，應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，對(duì)非線性射頻功率進(jìn)行應(yīng)用。但是在對(duì)放大器進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)五階互調(diào)分量、三階互調(diào)分量等新的分量情況出現(xiàn)，這也就對(duì)放大器的正常運(yùn)行產(chǎn)生了一些新的干擾，從而使信號(hào)頻譜得到放大?，F(xiàn)階段，無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)在我國(guó)應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，已經(jīng)覆蓋了大部分山區(qū)，但是在其射頻功率放大器中，AM-AM變換失真的情況經(jīng)常出現(xiàn)，這也勢(shì)必會(huì)影響到正常的數(shù)字信號(hào)輸入，從而使再生頻譜對(duì)相鄰信道的信號(hào)產(chǎn)生干擾，這也提升了信號(hào)的誤碼率。因此，對(duì)于射頻功率放大器來(lái)說(shuō)，應(yīng)該通過(guò)對(duì)線性化技術(shù)的準(zhǔn)確運(yùn)用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)通信質(zhì)量的優(yōu)化[4]。

3 無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展下探討射頻功率放大器線性化技術(shù)應(yīng)用

3.1 前饋法的應(yīng)用

對(duì)于前饋法來(lái)說(shuō)，早在1929年便被科學(xué)家提出，但是直到1960年才開(kāi)始正式在世界范圍內(nèi)應(yīng)用，一開(kāi)始主要是應(yīng)用在電路制造以及維修等工作當(dāng)中，尤其是在開(kāi)環(huán)電路中的應(yīng)用較為廣泛。隨著世界范圍內(nèi)科技水平的不斷發(fā)展，前饋法的應(yīng)用范圍也在逐漸擴(kuò)大。在頻帶中，應(yīng)該注意對(duì)小分貝的電路元件的專(zhuān)業(yè)特性進(jìn)行限制。此外，在對(duì)第二個(gè)輔助放大器進(jìn)行應(yīng)用的時(shí)候，由于其內(nèi)部元件較為復(fù)雜，因此其技術(shù)難度較高。在另一方面，應(yīng)用前饋法可以使實(shí)現(xiàn)對(duì)功放線性進(jìn)行有效改善，這樣一來(lái)也使得內(nèi)部器件的增益帶有效擴(kuò)寬，并不會(huì)對(duì)鄰近信號(hào)的傳輸產(chǎn)生負(fù)面影響。在對(duì)前饋法進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，前饋功率放大器主要包含的組成系統(tǒng)有耦合器、誤差放大器、減法器以及延時(shí)單元。這些部分在放大器中發(fā)揮了重要作用，在應(yīng)用過(guò)程中，前饋放大器的抵消性能很可能會(huì)受到現(xiàn)象環(huán)中參與抵消幅度的影響，以此產(chǎn)生失衡的現(xiàn)象[5]。在對(duì)放大器進(jìn)行控制的時(shí)候，應(yīng)該保證控制操作的準(zhǔn)確性，這樣才能使放大器的整體應(yīng)用效果更加理想。

3.2 反饋法的應(yīng)用

對(duì)于射頻放大器而言，其出現(xiàn)失真情況之后，可以及時(shí)應(yīng)用反饋技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)有效處理。對(duì)于反饋技術(shù)來(lái)說(shuō)，其電路結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中也取得了較為理想的效果。將反饋技術(shù)應(yīng)用在低頻電子技術(shù)領(lǐng)域之后，可以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)失真現(xiàn)象的抵消，從而使得通頻帶以及非線性失真、信號(hào)輸出穩(wěn)定性等幾個(gè)方面的指標(biāo)得到有效滿(mǎn)足。一般情況下，在對(duì)反饋法進(jìn)行應(yīng)用的時(shí)候，往往也容易受到一定限制，對(duì)于高頻段寬帶來(lái)說(shuō)，其在反饋網(wǎng)絡(luò)中起著重要作用，輸入信號(hào)以及反饋信號(hào)相反，因此，反饋法的應(yīng)用只能是在低頻的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)。

3.3 EER法的應(yīng)用

對(duì)于EER法來(lái)說(shuō)，其屬于射頻公路放大器線性化技術(shù)中一種較為常用的技術(shù)，主要是經(jīng)過(guò)限幅器以及包絡(luò)檢測(cè)其來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)自身功能性的有效發(fā)揮。其中的中頻輸入信號(hào)可以產(chǎn)生相應(yīng)幅度的輸入信號(hào)。經(jīng)過(guò)混頻器變頻之后，其中的輸入信號(hào)便會(huì)形成射頻信號(hào)，其在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中往往存在著一定的難度。對(duì)于此種方法來(lái)說(shuō)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)混頻器內(nèi)部信號(hào)的分離，從而使得中頻信號(hào)的獲取更加高效，這樣一來(lái)也實(shí)現(xiàn)了對(duì)射頻功率放大器的有效控制。在應(yīng)用過(guò)程中，EER法還具有較高的靈敏性，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電源通路信號(hào)以及載頻通路信號(hào)之間相位差的有效調(diào)節(jié)。

3.4 預(yù)失真法

對(duì)于預(yù)失真法來(lái)說(shuō)，其主要是在射頻功放之前，加入預(yù)失真器，這樣可以使射頻的功放非線性特性得到抵消，從而使放大器的線性特性得到更好的體現(xiàn)，此種方法就是預(yù)失真線性化法。對(duì)于此項(xiàng)技術(shù)來(lái)說(shuō)，在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，主要體現(xiàn)在造價(jià)低、效率高以及調(diào)整方便等等幾個(gè)方面。一般情況下，預(yù)失真線性化靠技術(shù)主要分為兩種，即數(shù)字預(yù)失真以及射頻率失真。對(duì)這兩種方法進(jìn)行比較之后，會(huì)發(fā)現(xiàn)數(shù)字預(yù)失真技術(shù)主要是在數(shù)字信號(hào)處理的過(guò)程中進(jìn)行應(yīng)用;而對(duì)于射頻預(yù)失真技術(shù)來(lái)說(shuō)，其主要是對(duì)射頻功放進(jìn)行互調(diào)，由于工作條件以及工作環(huán)境的不同，最終的信號(hào)預(yù)失真相位勢(shì)必也會(huì)存在一定不同。因此，為了保證其具有良好的線性效果，應(yīng)該注意對(duì)自適應(yīng)程度進(jìn)行控制。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)階段無(wú)線通信技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用范圍正在不斷擴(kuò)展，并且為人們的日常工作以及學(xué)習(xí)帶來(lái)了很大的方便。但是隨著我國(guó)智能化終端的不斷增多，對(duì)于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信業(yè)務(wù)的綜合要求也變得越來(lái)越高，對(duì)射頻功率放大器進(jìn)行應(yīng)用可能會(huì)出現(xiàn)失真情況，因此要注意采取有效的線性化技術(shù)，從而保證射頻功率放大器可以發(fā)揮出理想效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 袁曉輝.記憶非線性功率放大器行為建模及其數(shù)字預(yù)失真[D].成都：西南交通大學(xué)，2015.

[2] 谷玉玲.基于數(shù)字預(yù)失真的功率放大器線性化技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[D].長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)，2015.

[3] 段磊.高效率Doherty射頻功率放大器的研究與設(shè)計(jì)[D].昆明：云南大學(xué)，2017.

[4] 辛棟棟.基于NVNA的射頻功率放大器的X-參數(shù)測(cè)量提取仿真研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2015.

[5] 謝光榮.射頻功率放大器的線性化技術(shù)研究[D].上海：復(fù)旦大學(xué)，2019.