一種高效新型WCDMA直放站PA方案的設計與實現

　　為了便于分析，我們忽略功放的記憶效應，將功放的傳輸特性標識為：

　　其中Vi(t)、Vo(t)分別為功放的輸入和輸出電壓。將該式用泰勒級數展開，取前3項，得到式(2)：

　　為簡化分析過程，我們假設輸入為點頻信號，即Vi=Acosω1t,則輸出信號為：

　　從式3可以看出，由于功放的非線性，輸出信號中不僅包含有輸入信號頻率分量，還出現了新的直流分量、二次諧波和三次諧波分量。其中，基波分量的振幅為其中k1為線性增益，是非線性失真。

　　當k3>0時，>K1，此時增益呈現擴張特性；反之，當k3 0時，k1 ,此時增益呈現壓縮特性。大部分非線性器件(包括LDMOS)，其k3 0，隨著輸入功率的升高會出現增益壓縮現象，這就是AM-AM失真。有些非線性器件在特定的偏置狀態下會出現k3>0的增益擴張特性，傳統的預失真器就是要找到這樣的器件來完成預失真效果。

　　AM-PM失真是指輸出信號的相位隨輸入信號幅度的變化而變化。對于一個理想的放大器，它的輸出信號的相位和輸入信號的幅度無關。然而，在實際的放大器中，輸入信號的幅度調制會導致輸出信號的相位調制，一般用貝塞爾函數表示，如下：

　　實際表明，當輸入信號為小功率信號時，功放的非線性主要以AM-AM失真為主；而當輸入信號為大功率信號時，ＡＭ－ＰＭ失真較之前者對功放線性的影響更為明顯。

　　功放的非線性主要是由k30產生增益壓縮而產生的。模擬預失真的原理就是要找到一個k3>0的器件與功放串聯，使兩者的非線性相互抵消，使最終功放輸出的信號保證在線性狀態下。其原理如圖6所示。

圖6 預失真原理框圖

　　為了保證足夠的對消效果，一般預失真都采用雙環結構，其實現框圖如圖7所示。

圖7 模擬預失真實現框圖

　　其中通路III、IV構成預失真產生環路，合路后經通路V通過必要的衰減和移相再與通路I的主信號合成最終完成預失真的效果。一般通路IV上的IM3產生器的器件選擇都比較嚴格。

　　整個電路需要IV、V兩個通路同時嚴格的調整衰減和相位，結構比較復雜，調試難度也很高。