一种射频功率放大器线性度提高方法技术

本发明专利技术涉及一种射频功率放大器线性度提高方法，满足高阶调制通信系统对记忆型功率放大器线性度的要求，有效解决由于射频功率放大器非线性造成信号失真的问题，首先设计建模方法有效反应功率放大器的记忆效应、以及准确描述功率放大器的输入输出关系，为后续预失真设计提供支持；然后应用预失真方案在精准的模型基础上对输入信号进行调整，具有结构简单、计算速度快，实现过程较为容易的优点；另外考虑器件实际使用过程中老化等问题，设计对预失真调整方案的实时更新措施，增加整个系统的适应能力，弥补了记忆型功率放大器模型仅是数学模型无法描述实际应用变化的缺点。型无法描述实际应用变化的缺点。型无法描述实际应用变化的缺点。

【技术实现步骤摘要】
一种射频功率放大器线性度提高方法


[0001]本专利技术涉及一种射频功率放大器线性度提高方法，属于功率放大器


技术介绍

[0002]射频功率放大器(RF PA)是发射系统中的主要部分，应用在发射机的前级电路中，可将功率很小的射频信号经过一系列的功率放大后，馈送到发射天线。当输入信号的幅度较大时，功率放大器的非线性度会对放大效果产生很大影响；另外随着调制技术的不断提高，例如正交幅度调制(QAM)，其在实际应用中的星座图点数越来越多，对射频器件的线性度要求越来越高。
[0003]功率放大器的线性化技术一般有：预失真、负反馈、前馈技术、功率回退等方法，其中负反馈技术的稳定性较好，但改善线性度的程度较差；前馈技术和功率回退法功率附加效率(PAE)较差。而预失真技术改善功率放大器线性度的同时，PAE、带宽、稳定性等各项指标有较良好的表现。
[0004]建立功率放大器模型是预失真技术实施的前提，对于不同的应用场景，需要对功率放大器建立合适的数学模型，射频功率放大器的非线性模型可以分为无记忆型和有记忆型。由于目前的通信系统信号带宽、硬件系统温度不稳定，功率放大器的输出信号通常与历史的输入成分有关，所以采用记忆型模型对功率放大器进行数字建模。
[0005]现有技术改善功率放大器线性度的方法是直接在电路结构中添加额外电路，会导致整体集成电路的面积增大，并且随之温度变化、器件老化等问题，动态反馈网络自身的晶体管特性也会发生改变，导致反馈信号的失真和调节线性度的能力变差。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种射频功率放大器线性度提高方法，基于动态模型，引入全新补偿控制逻辑，考虑必要因素，能够有效提高射频功率放大器输入输出线性度。
[0007]本专利技术为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本专利技术设计了一种射频功率放大器线性度提高方法，用于提高目标记忆型功率放大器的线性度，包括如下步骤：
[0008]步骤A.构建目标记忆型功率放大器的输入输出动态模型，并基于目标记忆型功率放大器对应各历史时间点的输入信号、输出信号，结合模型精度为目标，针对输入输出动态模型进行训练，获得目标记忆型功率放大器的实际输入输出模型，然后进入步骤B；
[0009]步骤B.获得目标记忆型功率放大器实际输入输出模型所对应输入输出信号之间关系曲线，并结合预设理想输入输出信号之间关系曲线，获得输入输出信号预失真补偿曲线，并进一步获得目标记忆型功率放大器对应实际输入信号与预失真补偿输入信号之间关系，基于该关系构建预失真器，然后进入步骤C；
[0010]步骤C.由预失真器根据目标记忆型功率放大器对应实际输入信号与预失真补偿输入信号之间关系，针对目标记忆型功率放大器的实际输入信号进行补偿，构成补偿后输
入信号，然后经第一滤波调制处理后输入目标记忆型功率放大器，获得目标记忆型功率放大器的输出信号，实现目标记忆型功率放大器线性度的提高。
[0011]作为本专利技术的一种优选技术方案：执行步骤C的同时，还包括执行如下步骤i至步骤ii；
[0012]步骤i.针对目标记忆型功率放大器的输出信号依次进行耦合衰减、第二滤波解调处理后，获得处理后的输出信号，并进入步骤ii；
[0013]步骤ii.根据步骤i所获输出信号，更新输出信号预失真补偿曲线，进而更新目标记忆型功率放大器对应实际输入信号与预失真补偿输入信号之间关系。
[0014]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述步骤C中的第一滤波调制处理包括依次经过DAC、滤波器、正交调制器进行处理；所述步骤i中的第二滤波解调处理包括依次经过正交解调器、滤波器、ADC进行处理，其中，第一滤波调制处理中正交调制器的操作过程与第二滤波解调处理中正交解调器的操作过程彼此相反。
[0015]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述步骤A包括如下步骤A1至步骤A4；
[0016]步骤A1.构建目标记忆型功率放大器的输入输出动态模型如下：
[0017][0018]其中，Vd(t)、Vo(t)分别表示目标记忆型功率放大器对应历史时间点t的输入信号、输出信号，k表示多项式的阶数，q表示自历史时间点t向历史时间方向的最大时长跨度，a
ij
表示复数形式的系数，然后进入步骤A2；
[0019]步骤A2.基于k、q分别对应各预设取值上下限范围中的各个离散值，获得k与q的各种组合，然后进入步骤A3；
[0020]步骤A3.分别针对k与q的各种组合，基于自历史时间点t向历史时间方向组合中q时长跨度中的各个历史时间点，根据目标记忆型功率放大器对应该各历史时间点的输入信号、输出信号，针对目标记忆型功率放大器的输入输出动态模型进行训练，获得该组合下记忆型功率放大器的待比对输入输出模型，同时获得相对应的模型精度值；然后进入步骤A4；
[0021]步骤A4.基于k与q的各种组合下记忆型功率放大器的待比对输入输出模型、以及模型精度值，获得其中最大模型精度值所对应的待比对输入输出模型，作为记忆型功率放大器的实际输入输出模型。
[0022]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述步骤A3中通过如下归一化均方误差衡量模型精度；
[0023][0024]式中，NMSE(dB)表示模型精度值，N表示预设采样数据数目，Vo(n)表示目标记忆型功率放大器的实际输出信号，表示目标记忆型功率放大器的测量输出，表示目标记忆型功率放大器的测量输出，
[0025]本专利技术所述一种射频功率放大器线性度提高方法，采用以上技术方案与现有技术
相比，具有以下技术效果：
[0026]本专利技术所设计一种射频功率放大器线性度提高方法，满足高阶调制通信系统对记忆型功率放大器线性度的要求，有效解决由于射频功率放大器非线性造成信号失真的问题，首先设计建模方法有效反应功率放大器的记忆效应、以及准确描述功率放大器的输入输出关系，为后续预失真设计提供支持；然后应用预失真方案在精准的模型基础上对输入信号进行调整，具有结构简单、计算速度快，实现过程较为容易的优点；另外考虑器件实际使用过程中老化等问题，设计对预失真调整方案的实时更新措施，增加整个系统的适应能力，弥补了记忆型功率放大器模型仅是数学模型无法描述实际应用变化的缺点。
附图说明
[0027]图1是本专利技术设计射频功率放大器线性度提高方法的流程示意图；
[0028]图2是本专利技术设计实施中步骤B所涉及三条曲线示意图；
[0029]图3是本专利技术设计中同时执行步骤C与步骤i至步骤ii同时执行示意图；
[0030]图4是本专利技术设计中同时执行步骤C与步骤i至步骤ii同时信号处理原理示意图。
具体实施方式
[0031]下面结合说明书附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。
[0032]随着输入信号的带宽越来越宽，功率放大器的记忆效应越来越明显，记忆型功率放大器建模越来越被重视。功率放大器的记忆效应是指，器件的工作状态不仅与当时的输入信号有关，还被过去的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种射频功率放大器线性度提高方法，用于提高目标记忆型功率放大器的线性度，其特征在于，包括如下步骤：步骤A.构建目标记忆型功率放大器的输入输出动态模型，并基于目标记忆型功率放大器对应各历史时间点的输入信号、输出信号，结合模型精度为目标，针对输入输出动态模型进行训练，获得目标记忆型功率放大器的实际输入输出模型，然后进入步骤B；步骤B.获得目标记忆型功率放大器实际输入输出模型所对应输入输出信号之间关系曲线，并结合预设理想输入输出信号之间关系曲线，获得输入输出信号预失真补偿曲线，并进一步获得目标记忆型功率放大器对应实际输入信号与预失真补偿输入信号之间关系，基于该关系构建预失真器，然后进入步骤C；步骤C.由预失真器根据目标记忆型功率放大器对应实际输入信号与预失真补偿输入信号之间关系，针对目标记忆型功率放大器的实际输入信号进行补偿，构成补偿后输入信号，然后经第一滤波调制处理后输入目标记忆型功率放大器，获得目标记忆型功率放大器的输出信号，实现目标记忆型功率放大器线性度的提高。2.根据权利要求1所述一种射频功率放大器线性度提高方法，其特征在于：执行步骤C的同时，还包括执行如下步骤i至步骤ii；步骤i.针对目标记忆型功率放大器的输出信号依次进行耦合衰减、第二滤波解调处理后，获得处理后的输出信号，并进入步骤ii；步骤ii.根据步骤i所获输出信号，更新输出信号预失真补偿曲线，进而更新目标记忆型功率放大器对应实际输入信号与预失真补偿输入信号之间关系。3.根据权利要求2所述一种射频功率放大器线性度提高方法，其特征在于：所述步骤C中的第一滤波调制处理包括依次经过DAC、滤波器、正交调制器进行处理；所述步骤i中的第二滤波解调处理包括依次经过正交解调...

【专利技术属性】
技术研发人员：温晨希，张芷宁，王艺陶，张圣康，刘轶，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：