毫米波预失真线性化技术分析-analysis of millimeter wave predistortion linearization technology.docx

摘 要现代无线通信系统朝向多用户、大容量、高数据传输率的方向发展，使得具 有更宽工作带宽和更大信息容量的毫米波通信系统受到日益关注。当前毫米波通 信系统多采用宽带的多载波复杂数字调制技术，这类调制方式对信道的线性度有 极高的要求，而发射机中功率放大器是影响信道线性度的主要因素。在无线通信 系统中，为了获得较大功率，降低系统成本，末级功率放大器往往工作在强非线 性状态。因此为了使功率放大器在满足输出功率和效率的前提下仍具有较高的线 性度，必须采用线性补偿技术，使功放线性化。本文主要针对 Ka 波段功率放大器(PAs)的非线性特性，对高功率放大器的模拟 预失真线性化技术进行了深入的探索和研究。本文主要研究内容如下：针对固态功率放大器(SSPAs)以及行波管放大器(TWTAs)的非线性失真特点， 根据矢量合成原理，提出了一种幅相可调谐式模拟预失真线性化器，实验结果表 示该预失真线性化器可调性强，可以同时改善 SSPAs 和 TWTAs 的非线性失真。根据并联肖特基势垒二极管的反射特性及矢量合成原理，研制了一款两路式 结构的模拟预失真线性化器。该线性化器预失真性能优越，驻波特性良好。测试 结果表明：在 Ka 波段，该线性化器幅度扩张可以达到 8dB，相位压缩达到 42°。以两路式结构的模拟预失真线性化器为核心，完成了 Ka 波段线性化功率驱动模块的设计。实验结果表明：在 29~31GHz 频率范围内，输入功率动态范围 20dB 时，幅度扩张大于 9dB，相位压缩大于 38°。双音测试结果表示在毫米波功放的 输出功率为 P1dB 回退 7dB 的条件下，线性化功率驱动模块对功率放大器的三阶交 调改善程度在 10dB 以上（某频点改善程度达 25.02dB）。预失真性能优越，满足设 计指标。关键词：毫米波，固态功率放大器，行波管放大器，线性化，模拟预失真ABSTRACTThe wireless communication system possessing the characteristics of multi-user, large capacity and high transmission rate is more and more popular, which makes millimeter-wave communication system within broader working band and larger data capacity become a key. Broadband multi-carrier complex digital modulation technique has very high request for linearity, especially the millimeter-wave power amplifier in the transmitter, and this efficient modulation technology is usually adopted in current millimeter-wave communication system. Power amplifiers in the last stage of wireless communication system often work with strongly nonlinear operation in order to obtain high power and reduce the cost of the system. When power amplifiers have enough output power and high efficiency, we should make use of some compensation technologies to improve the linearity of them.This thesis has studied in depth the analog predistortion linearization technology which can compensate the nonlinear distortions of the high power amplifiers, especially the Ka-band power amplifiers(PAs). The main research contents of this thesis are as follows:This thesis have put forward an amplitude-phase tunable analog predistortio