高級(jí)射頻功放設(shè)計(jì)之預(yù)失真技術(shù)

1、高級(jí)射頻功放設(shè)計(jì)之預(yù)失真技術(shù)Steve C. Cripps翻譯：安斌abmvp5.1簡(jiǎn)介預(yù)失真是提高射頻功放線形度的一種有效的方法。在功放的輸入端放置一個(gè)很小的有魔力的盒子就可以提供比其他更復(fù)雜的方法，比如前饋更好的線性度，這是有競(jìng)爭(zhēng)力也是可笑的。從根本上說(shuō)，所有的預(yù)失真的方法都是開環(huán)的，因此它只能在有限的時(shí)間和有限的動(dòng)態(tài)范圍達(dá)到閉環(huán)系統(tǒng)的線性化程度。盡管如此，預(yù)失真方法還是成為了最新研究和發(fā)展的焦點(diǎn)，主要是由于DSP提供的更新能力。但是預(yù)失真還只是前饋或者反饋系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的補(bǔ)充技術(shù)。尤其是將在第六章分析的，前饋環(huán)中的主功放中精心設(shè)計(jì)的預(yù)失真器能夠有效地減少伴隨誤差功放的功率需求，因此提高了

2、整體效率。也有一些例子，比如移動(dòng)發(fā)射機(jī)，預(yù)失真器的簡(jiǎn)單和近乎零成本，對(duì)有限的功率范圍減少幾個(gè)dB的ACP/IM是很值得的。預(yù)失真功放系統(tǒng)能夠在MCPA應(yīng)用中能夠真正的和傳統(tǒng)的前饋技術(shù)相抗衡，這是一個(gè)很活躍也是一個(gè)沒有完成的領(lǐng)域。這章的主要目標(biāo)是使預(yù)失真的設(shè)計(jì)成為一個(gè)更嚴(yán)格的初始設(shè)計(jì)，就像過(guò)去講過(guò)的方法一樣。簡(jiǎn)單的模擬預(yù)失真器依靠經(jīng)驗(yàn)調(diào)整，通常使用一兩個(gè)二極管的簡(jiǎn)單電路，它對(duì)于壓縮的（expanding）的增益特性進(jìn)行上撬，這種方法比較粗糙。這種費(fèi)勁的方法還可以在論文和論壇上見到，這種PD-PA組和特性在雙載波的應(yīng)用中，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電平到達(dá)1dB壓縮點(diǎn)的時(shí)候，IM3響應(yīng)會(huì)出現(xiàn)很深的凹坑。對(duì)測(cè)量到的數(shù)據(jù)

3、更仔細(xì)的分析可以發(fā)現(xiàn)更多不想看到的特性。在更高階IM3提高很少（甚至在一些例子中出現(xiàn)惡化）；對(duì)于多載波和頻譜擴(kuò)展的信號(hào)，會(huì)出現(xiàn)大量的IM3凹坑的填充。這章中介紹的設(shè)計(jì)的方法是嚴(yán)格基于第三章中討論的功放非線性模型的方法。為了建立PD特性第一步是求出PA的Volterra級(jí)數(shù)的反函數(shù)。這個(gè)過(guò)程，得出了一些非常有用的關(guān)于PD性能極限的普遍法則，這也可以解釋經(jīng)常觀察到的凹坑現(xiàn)象。第二步是考慮綜合（synthesizing）PD的不同方法。模擬預(yù)失真和DSP預(yù)失真都使用在本章中第一部分相同的步驟。從概念上說(shuō)，預(yù)失真器很簡(jiǎn)單，很吸引人，見圖5.1。此圖描述了典型的PA增益壓縮特性，為了簡(jiǎn)單起見假設(shè)只有三階

4、非線性特性。預(yù)失真器的曲線（action）在任何輸入信號(hào)電平都呈現(xiàn)出外推（extrapolated）的線性特性。如果輸入信號(hào)是Vin，功放表現(xiàn)出壓縮特性，輸出電平為Vo。為了得到線性的輸出，預(yù)失真器的行為特性應(yīng)該增加輸入電Vin平到一個(gè)更高的電平Vp。從Vin與線性特性的焦點(diǎn)畫一條水平直線與壓縮的功放特性相交，從此焦點(diǎn)向下畫垂線與水平軸相交，此點(diǎn)即為需要的PD輸出電平Vp。在把這個(gè)簡(jiǎn)單的圖形詮釋（cast into）為翔實(shí)的數(shù)學(xué)概念之前，很值得研究（(bservation）一下貫穿整個(gè)章節(jié)中需要牢記的東西。1、圖 1預(yù)失真典型特性曲線1、 預(yù)失真從某種意義上來(lái)說(shuō)，它自身是矛盾。當(dāng)功放壓縮的時(shí)候

5、，它通過(guò)加大驅(qū)動(dòng)電平來(lái)減輕失真。2、 當(dāng)功放飽和的時(shí)候，這個(gè)過(guò)程顯然就陷入（run into）了困境。繼續(xù)增加驅(qū)動(dòng)電平也不能夠使輸出回到需要的線性點(diǎn)。這個(gè)問題很重要，因?yàn)樵诂F(xiàn)代通信系統(tǒng)中，高峰均比（high PEP to average power tatios）使用。3、 從預(yù)失真器出來(lái)的信號(hào)將被嚴(yán)重扭曲。實(shí)際上，用頻譜儀可以看到，從PD中出來(lái)的信號(hào)呈現(xiàn)出與未經(jīng)預(yù)失真的PA出來(lái)的信號(hào)有著相似的頻譜失真。這個(gè)結(jié)論對(duì)PD的帶寬和DSP電路的速度有著深刻的影響。當(dāng)高速數(shù)據(jù)信號(hào)擴(kuò)展到填滿整個(gè)功放帶寬的時(shí)候，一上結(jié)論也有著更為深遠(yuǎn)的應(yīng)用。4、 這里提到（shown）的預(yù)失真器有增益。實(shí)際上，PD通常是

6、無(wú)源器件，增益的獲得是指PD衰減的減少。這并沒有從根本上影響分析的結(jié)論， PD有增益的假設(shè)方便了分析，在后面的整個(gè)分析中將會(huì)繼續(xù)使用。 5.2三階PA：預(yù)失真分析我們?cè)谶m當(dāng)?shù)臅r(shí)候會(huì)回到上面的所有問題，但現(xiàn)在將對(duì)如圖中的簡(jiǎn)單的三階PA作分析。小寫的電壓符號(hào)表示時(shí)間函數(shù)vo=a1vp-a3vp3=a1vin于是vp3-(a1/a3)vp+(a1/a3)vin=0(5.1)于是輸入信號(hào)vin和預(yù)失真輸出vp是三次方程的根，當(dāng)然這是假定功放為三階的。我們很有必要回顧有關(guān)這種類型的三次方程的解的形式的光輝歷史，盡管簡(jiǎn)單的迭代算法可以艱難得到足夠精度的解，但是仔細(xì)分析卻可以得到更有意義的東西。通過(guò)以上迭代

7、的方法可以得到需要的PD特性，如圖所示。仔細(xì)研究可以發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電平從壓縮點(diǎn)回退了很多，需要的特性近似于補(bǔ)償?shù)脑鲆鏀U(kuò)展。PD提供的擴(kuò)展增益就是PA壓縮的增益。當(dāng)功放進(jìn)入更深的壓縮區(qū)，需要更多的擴(kuò)展增益才能補(bǔ)償，這是由于給定的增量不能得到相應(yīng)的輸出增量。于是PD的需要的增量開始上升直到功放飽和的不可返回點(diǎn)。圖 2三階功放的理想預(yù)失真擴(kuò)展曲線把（5.1）式變換成解析形式可以得到PD設(shè)備的可能的實(shí)現(xiàn)形式。傳統(tǒng)的Cardano在這個(gè)例子中毫無(wú)用處，（5.1）是所謂的不可化簡(jiǎn)的有三個(gè)實(shí)根的三次方程。我們所需要的解得功率技術(shù)的形式。這可以通過(guò)adhoc符號(hào)迭代的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。重寫（5.1）并且令a1=1,于是可

8、以得到vp=vin+a3vp3這將給出一個(gè)更好的vp的近似。初始化迭代vp=vin將得到用vin表達(dá)的無(wú)窮級(jí)數(shù)形式的vp。vp=vin+a3(vin+a3(vin+a3(vin+a3vin3)3)3.)3 = vin+a3vin3+3a32vin5+12a33vin7+37a34vin9+（5.2）盡管我們?nèi)匀皇褂米詈?jiǎn)單的三階功放模型，這個(gè)結(jié)果仍然有深遠(yuǎn)的結(jié)論。最注目的是，理想的PD有無(wú)窮多的功率級(jí)數(shù)項(xiàng)。PD的三階項(xiàng)與功放的三階項(xiàng)有相同的幅度，但是有相反的符號(hào)。但是一個(gè)只有三階項(xiàng)的PD三階將不能抵消功放的高階項(xiàng)。舉例如下，假如PD特性是vp=vin+b3vin3于是功放的輸出將是vout=a1

9、vp-a3vp3=a1(vin+b3vin3)-a3(vin+b3vin3)3 （5.3） =a1vin+(a1b3-a3)vin3-3a3b3vin5-3a3b3vin7-a3b33vin9很顯然，如果們令PD的系數(shù)b3=a3/a1,所有的三階失真將被清除，但是增加了原來(lái)沒有的更高階的項(xiàng)。為了抵消這些更高階的項(xiàng)，PD需要在（5.2）中增加額外的更高階的預(yù)失真項(xiàng)。我們將在適當(dāng)?shù)牡胤浇榻B削減很多的PD特性項(xiàng)，但是和理想響應(yīng)很接近。值得說(shuō)明的是，它的屬性可能不是以多項(xiàng)式的形式工作的。雖然PD設(shè)備有無(wú)窮多項(xiàng)式級(jí)數(shù)的形式，并不表明不能實(shí)際制造。曲線用來(lái)給它建模。但是，一個(gè)好的支撐理論和設(shè)計(jì)，正如第三章

10、討論的：冪級(jí)數(shù)都在頻域有直接的重要性。尤其低階的非線性項(xiàng)，比如三階和五階，在通信系統(tǒng)中很煩人，因此很值得（merit）仔細(xì)研究。即使是實(shí)際的PA，它的特性不可能用一對(duì)低階非線性多項(xiàng)式建模，但是去掉這樣的低階非線性項(xiàng)將給PA的性能很大的提高。對(duì)于PD的合成，冪級(jí)數(shù)是最方便的形式，無(wú)論是用模擬器件還是用DSP算法（5.3）式中的多項(xiàng)式，代表了三階的PA和三階的預(yù)失真器，也表明了預(yù)失真器的普遍的屬性和分類的問題。在第三章中反復(fù)說(shuō)過(guò)，三階預(yù)失真產(chǎn)物，比如IM3或者鄰道頻譜擴(kuò)展（regrowth），可能由比失真效應(yīng)更高階的非線性項(xiàng)產(chǎn)生。比如在（5.3）中，除了線性項(xiàng)，其他的項(xiàng)都可能產(chǎn)生IM3。因此，通過(guò)

11、適當(dāng)設(shè)置b3的值來(lái)消除三階失真，將不能消除IM3。但是正確設(shè)置b3的值將使殘余IM3的PBO斜率至少是5：1，因?yàn)楝F(xiàn)在最低階的項(xiàng)是五階。這樣的PD是匹配的PD。如果b3沒有正確的設(shè)置，不是最優(yōu)值，仍然有可能性使殘余的IM3產(chǎn)物和更高階項(xiàng)抵消。這種抵消只可能發(fā)生在某一驅(qū)動(dòng)電平，抵消電平只對(duì)一個(gè)確定的失真產(chǎn)物有效。但是，這種抵消在某些應(yīng)用中很有用，以后還會(huì)考慮。這種預(yù)失真器叫做陷波器。我們將會(huì)看到匹配的PD是比陷波器更健壯和更有用的設(shè)備，盡管我們這里討論的是簡(jiǎn)單的三階無(wú)記憶系統(tǒng)，但是這種概念可以擴(kuò)展到處理更復(fù)雜和實(shí)際的PA。因此我們收到啟發(fā)，來(lái)評(píng)價(jià)三階PA的增益壓縮和雙載波IMD。假定PA特性vo

12、ut=a1vp-a3vp3并且對(duì)它進(jìn)行歸一化，a1=1,1dB壓縮點(diǎn)在vp=1(假設(shè)a3=1-10-0.05=0.109).第一種情況：三階非線性PA，PD，匹配的三階特性對(duì)于匹配的PD特性，b3=a3,b5,b7,.=0.由（5.3）PA/PA 冪級(jí)數(shù)現(xiàn)在沒有了三階項(xiàng)vout=a1vin-3a3b3vin5-3a3b3vin5-3a3b3vin7-a3b3vin9,比較關(guān)鍵的是對(duì)于所有的輸入電平三階項(xiàng)都是零。因此對(duì)于雙載波思念好，IM3 失真將呈現(xiàn)出5：1的斜率，直到1dB壓縮點(diǎn)vin=1更高階的項(xiàng)被忽略掉。PA，PD，以及組合增益壓縮特性如圖所示，IM3也在圖中。圖 3 PA和IM3（虛線

13、）；組合PD/PA及IM3（實(shí)線,b3=a3）第二種情況：三階非線性PA，PD，匹配的三階和五階特性。對(duì)于一個(gè)匹配的三階和五階PD，b3=a3,b5=3a32。PD/PA組合冪級(jí)數(shù)現(xiàn)在沒有了三階和五階項(xiàng)，對(duì)于所有的驅(qū)動(dòng)電平，現(xiàn)在有直到五階的額外項(xiàng)。Vout=a1vin-3a3(b32+3b5)vin7-a3b33vin9-3a3b5(b5+b32)vin11-3a3b3b52vin13-a3b53vin15于是組合的PA/PD的IM3響應(yīng)的斜率是7：1，只有殘余的七階失真了。如圖（5.4）所示。實(shí)際上，PA將有五階失真，但是這將通過(guò)將PD系數(shù)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整來(lái)抵消。圖 4虛線為三階功放；組合PD/P

14、A響應(yīng)，PD有三階和五階特性。第三種情況：三階PA，PD，非匹配三階擴(kuò)展特性圖5.5圖示的情況是：PD有一個(gè)近似的增益擴(kuò)展匹配特性，實(shí)際上只有某一驅(qū)動(dòng)電平的需要的PD才通過(guò)。這在實(shí)際中很普遍。盡管5.3中沒有一項(xiàng)是零。如果三階和五階項(xiàng)有相反的符號(hào)（b3>a3/a1），在某一驅(qū)動(dòng)電平vin三階和五階的IM3 將會(huì)抵消。IM3的輸出是在某一驅(qū)動(dòng)電平vin將會(huì)使它消失。需要的組合特性被殘余的三階特性緩和，就是說(shuō)在低電平減小而不能消除IM3 。圖5.5 三階PA（實(shí)線）；非匹配擴(kuò)張?zhí)匦缘腜D/PA組合響應(yīng)不幸的是，我們?cè)诤竺鎸⒁U述的，任何比雙載波的復(fù)雜的信號(hào)將有很多三階邊帶，在相等的驅(qū)動(dòng)電平下

15、將不能抵消IM3邊帶。對(duì)于那些閱讀了大量的只有雙載波的測(cè)試信號(hào)的預(yù)失真器而獲得的結(jié)論，需要謹(jǐn)慎使用。幾乎所有的時(shí)間，在多載波或者擴(kuò)頻的德信號(hào)環(huán)境中，圖5.5中的陷波(deep null)將不會(huì)出現(xiàn)（pan out）。盡管以上的例子的分析都是基于簡(jiǎn)單的PA失真特性，我們將會(huì)看到這個(gè)結(jié)果在更普遍的例子中仍然適用（hold up）。例子1和例子2被認(rèn)為是匹配的失真。例子3是陷波器?？傮w來(lái)說(shuō)，這兩種類型區(qū)別了實(shí)際的PD實(shí)現(xiàn)的不同分類。簡(jiǎn)單的二極管PD通常是陷波器，然而匹配的PD為生成更健壯的PD提供了多樣的菜單。獨(dú)立的模擬功能塊能用來(lái)實(shí)現(xiàn)（derive）不同的冪級(jí)數(shù)項(xiàng)。PD的冪級(jí)數(shù)也可以被看作是DSP

16、實(shí)現(xiàn)的一種算法。5.3 通用功放的PD特性使用Volterra級(jí)數(shù)的非線性PA的特性在第四章中介紹過(guò)。使用這里討論的技術(shù)，選擇功率因數(shù)an和相應(yīng)的相位角n。幾乎在所有的例子中，即使是要獲得PA壓縮和AM-PM的近似，三階和五階是必須的。如果PA被推到1dB壓縮點(diǎn)，則更高階的項(xiàng)是需要的。為了這種選擇的目的，我們假定這種工作已經(jīng)完成，現(xiàn)在的主要任務(wù)是推導(dǎo)出PD特性的更普遍的模式（version）。顯然，預(yù)失真器的性能在很大程度上依賴于PA模型的精度。相比于上一節(jié)的理想的三階PA，本節(jié)出示了更復(fù)雜和實(shí)際的建模步驟。圖5.6定義了將要使用的系統(tǒng)和符號(hào)。我們將簡(jiǎn)單明了的分析，推導(dǎo)出PAan,n一組指定精

17、度的PD Volterra系數(shù)bmm。這里指定的例子以后還要用，并且令m=5。描述的過(guò)程能夠毫無(wú)限制的擴(kuò)展到處理比五級(jí)更高級(jí)的PA模型。五階模型的精度可以從第三章獲得。我們?cè)俅螐?qiáng)調(diào)，盡管簡(jiǎn)單的三階或者五階不足以復(fù)制所有的大動(dòng)態(tài)范圍小旋轉(zhuǎn)（gyration）PA增益，但是很多值仍能使用PD，令低階非線性為零（nulling）來(lái)得到。圖5.6 PD/PA組合分析討論假設(shè)硬件和信號(hào)環(huán)境與包絡(luò)域形式是兼容的。這在很大程度上簡(jiǎn)化了PA特性的反向（inversion）求解，這樣的好處是在指定的動(dòng)它范圍只考慮連續(xù)波的幅度效應(yīng)相位效應(yīng)。類似于IM失真和頻譜擴(kuò)展的效應(yīng)則歸入（relegate）包絡(luò)、基帶或頻域的

18、失真。這就暗示了一種假設(shè)，即Volterra的系數(shù)在時(shí)間軸是不變的。正如第三章討論的，這種假設(shè)忽略了射頻器件的記憶效應(yīng)。在整個(gè)線性過(guò)程中，在某種精度下記憶效應(yīng)會(huì)變得很重要。PD的輸入信號(hào)的形式是Vin（t）=V（）coswt這個(gè)公式在本書中將約定俗成的使用，“”符號(hào)指的是包絡(luò)域的時(shí)間，它是幅度的標(biāo)號(hào)（orders），比RF域的時(shí)間t要慢。于是從PD中得到的預(yù)失真信號(hào)將會(huì)是Vp（t）=b1V（）coswt+b3V()cos(wt+3)3+b5V()cos(wt+5)5+b7V()cos(wt+7)7上式中射頻域的偶數(shù)項(xiàng)已經(jīng)被摒棄了，由于假定的系統(tǒng)的帶限特征。由于同樣的原因，可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化5.4式

19、，即繼續(xù)去掉無(wú)用的部分，除了落入射頻帶寬內(nèi)的項(xiàng)，得到現(xiàn)在，我們把它帶入PA特性式得到有必要提出所有的V3V5項(xiàng)。這包含了一些具體的工作。可以使用現(xiàn)在的數(shù)學(xué)軟件，這里就不詳細(xì)說(shuō)了。三階項(xiàng)很容易看出來(lái)因此為了去掉所有的三階項(xiàng)，在任何電平V ，這個(gè)表達(dá)式必須為零。并且令線性項(xiàng)歸一化，因此三階預(yù)失真系數(shù)為直覺上這個(gè)結(jié)果可以擴(kuò)展到應(yīng)用相位效應(yīng)。五階項(xiàng)為進(jìn)一步的擴(kuò)展和帶限，使線性歸一化使上式簡(jiǎn)化為這個(gè)式子設(shè)為零來(lái)消除帶內(nèi)的五階失真，得到b5和5的關(guān)系。仔細(xì)的提取反正切可以得到b5和5。很顯然，上面的過(guò)程可以擴(kuò)展到任何更高階的情況，無(wú)論是PAPD還是兩者。這個(gè)分析中的關(guān)鍵問題已經(jīng)可以駕馭了。低階的解可以先提

20、取，高階的可以跟進(jìn)。因此， 反解的Voltera級(jí)數(shù)是一條很重要的基線，這條基線可以用來(lái)確定綜合預(yù)失真器的初始方法。對(duì)于數(shù)字和模擬預(yù)失真都適用。我們現(xiàn)在重新分析PA/PD的組合相應(yīng)，同樣用5.2節(jié)的例子，不同的是使用更實(shí)際的PA和PD,包括更高階的相位效應(yīng)。我們定義PA的特性是，a3=0.1，3=150°，a50.2, 5=170°(a1=1),在圖5.7中功率掃描。注意現(xiàn)在IM3不是一條直線；在高的驅(qū)動(dòng)電平，五階效應(yīng)開始主導(dǎo)IM3,IM3響應(yīng)趨向于5：1。例子1：PD只有匹配三階對(duì)于這個(gè)例子，我們僅僅令b3=0.1, 3=-30°圖5.7圖示了雙載波直到1dB壓

21、縮點(diǎn)的響應(yīng)，包括PA以及PD/PA的組合。這個(gè)畫面和前面考慮的例子一樣。PD消除了3：1的IM3元件，但是殘余了5：1的IM3。當(dāng)然，這個(gè)例子中IM5沒有提高，因此沒有畫出來(lái)。使用更現(xiàn)實(shí)的PA模型來(lái)研究PD的相位3的敏感度。圖5.8出示不同3的效應(yīng)。我們看到了和我們直覺想象的沖突。不正確的3在所有電平都導(dǎo)致了IM3抵消的提高，除了在驅(qū)動(dòng)高電平端沒有影響，在高端相位效應(yīng)已經(jīng)可以觀察到了。圖5.7五階PA；三階匹配的PD/PA組和響應(yīng)圖5.8PA的相位角對(duì)PD/PA校正的影響從數(shù)學(xué)角度說(shuō)，這個(gè)結(jié)果不令人吃驚。兩個(gè)幅度相同，方向不同的矢量相減就可以得到這個(gè)結(jié)果。在基波的相位效應(yīng)中，微弱的線性項(xiàng)就可以

22、在任何驅(qū)動(dòng)電平淹沒三階相位差分。然而，在這里的所有的低的驅(qū)動(dòng)電平IM3信號(hào)都有穩(wěn)定的3相位偏移。例子2：匹配的三階和五階PD使用（5.7）的結(jié)論，我們得到b3=0.1, 3=-30°,b5=0.221, 5=-13。圖（5.9）圖示了校正前的PA和校正后的PA.如同估計(jì)的，IM3只剩下殘余的7：1曲線。這就表明三階和五階的失真已經(jīng)被成功的清除，但是七階的失真被留下來(lái)。IM5將圖示7：1的特性。兩個(gè)PD的例子都表明相位的敏感性。這是一種理想的結(jié)果，假定不僅PD的參數(shù)可以精確的實(shí)現(xiàn)，而且PA自身也可以通過(guò)Votlera級(jí)數(shù)在需要的動(dòng)態(tài)范圍建模。但是它設(shè)定了一個(gè)目標(biāo)，為預(yù)失真的設(shè)計(jì)寫好的菜

23、單。圖5.9五階PA(虛線)；五階匹配的組合PD/PA響應(yīng)例子3：不匹配的PD很顯然，這是一個(gè)比較大的范圍（scope）來(lái)描述PD效應(yīng)，包括不匹配的或者沒有完全匹配的。這種情況導(dǎo)致陷波IM響應(yīng)，比如圖5.5已經(jīng)圖示的。正如前面已經(jīng)討論的，IM陷波在指定的功率電平是有效的（POSSIBLE），雖然在這種情況下，相位效應(yīng)會(huì)減少IM3功率掃描的陷波深度。在例子2和例子3之間還有灰色區(qū)域，那就是PD特性很接近，但是沒有精確的等于理想值，這種例子代表了很多實(shí)際的應(yīng)用。上面的例子分析是通過(guò)簡(jiǎn)單的雙載波信號(hào)的環(huán)境 。在給PD設(shè)計(jì)的應(yīng)用和結(jié)果下結(jié)論之前，很有必要用更復(fù)雜的多載波信號(hào)來(lái)評(píng)估PD的性能。為了達(dá)到這

24、個(gè)目的，使用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)產(chǎn)生這個(gè)信號(hào)，依次實(shí)施PD、PA，在輸出端對(duì)信號(hào)進(jìn)行不要的頻譜處理。有許多商用的CAD工具能完成這個(gè)任務(wù)，但是計(jì)算的詳細(xì)過(guò)程本節(jié)給出來(lái)。在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中這樣做的更大的問題是大量的信號(hào)環(huán)境。在目前的討論中似乎很恰當(dāng)使用多載波信號(hào)描述PD的性能。多載波信號(hào)對(duì)PA設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)是最大的挑戰(zhàn)。它們都有很高的峰均比，頻譜失真依賴于多載波效應(yīng)產(chǎn)生的AM,超過(guò)任何的單載波的AM。因此，我們現(xiàn)在對(duì)三個(gè)例子采取其他的方法（pass），加入一定的電平來(lái)觀察輸出頻譜。例子1：匹配的三階PDPA:a30.1，3150°，a50.2，3170°PD:b30.1，3-30°

25、;圖5.10圖示了兩個(gè)16載波頻譜掃描，為了給出清晰的重疊效應(yīng)，連續(xù)的掃描是移位的。第一次掃描圖示了PA自身，工作在接近1dB壓縮點(diǎn)。這就移位著驅(qū)動(dòng)電平將從相應(yīng)的壓縮點(diǎn)電平回退10dB。重疊的第二個(gè)掃描表明信號(hào)進(jìn)一步壓縮了6dB。這使得三階和五階IM產(chǎn)物分開，但是值得注意的是這種區(qū)分與雙載波的信號(hào)是不一樣的。靠近的三階產(chǎn)物有大量的五階產(chǎn)物，因此在3：1和5：1之間呈現(xiàn)出回退的曲線（slope）。圖5.10多載波PD/PA頻率響應(yīng)，三階和五階失真圖5.11圖示直接比較了三階匹配PD的掃描曲線盒未失真的PA掃描曲線。正如以前雙載波預(yù)想的，1dB壓縮點(diǎn)的提高非常的小，五階互調(diào)產(chǎn)物顯示出很大的提高，這

26、是由于三階預(yù)失真加在了三階功放上所致。功率回退的時(shí)候畫面有很大的提高。在低功率電平輸入的時(shí)候，三階效應(yīng)開始發(fā)占主導(dǎo)作用，這時(shí)候匹配的三階預(yù)失真的效用（benefits）更加明顯。5.11多載波PD/PA頻率響應(yīng)（6dB的PBO）例子2：匹配的三階五階PD.PA:a3=0.1,3=150°,a5=0.2,b5=0.221, 3=-13°圖5.12圖示了與圖5.11相同的功率/頻率掃描，它們的不同之處是包括了五階的匹配PD。更高的驅(qū)動(dòng)電平（這里到1dB壓縮點(diǎn)）表明，三階互調(diào)產(chǎn)物有很大的提高，盡管五階產(chǎn)物會(huì)提高。這種五階的提高是由五階PD產(chǎn)生的七階效應(yīng)，它會(huì)產(chǎn)生7：1的回退。這體

27、現(xiàn)在6dB回退的掃描中，這個(gè)掃描也體現(xiàn)了所有的可見的失真產(chǎn)物的減少。5.12多載波PD/PA頻率響應(yīng)；匹配的五階PD例子3：陷波器圖5.13圖示了匹配的PD和陷波器的重要差別，陷波器旨在單一的驅(qū)動(dòng)電平產(chǎn)生抵消。在多載波的環(huán)境中，陷波器看起來(lái)沒有吸引力，因?yàn)樗a(chǎn)生的抵消只在單一的IM偏移頻率和單一的功率電平的條件下產(chǎn)生。5.13具有陷波器的多載波PD/PA頻率響應(yīng)（不同的PBO分別為-3dB,-6dB,-9dB）5.4 預(yù)失真功能的實(shí)現(xiàn)：介紹5.3節(jié)的結(jié)果表明對(duì)于給定特性的PA，預(yù)失真功能能夠用數(shù)學(xué)函數(shù)推導(dǎo)出來(lái)。實(shí)際上，給定PA的特性不能被Voltera技術(shù)精確描述，即使包括相位角。不幸的是，在

28、效率提高技術(shù)中，這種缺性越來(lái)越明顯。效率和線性的折中是一種天然的屬性，它們僅僅聯(lián)系在一起。盡管高階的非線性在功率的高端扮演著很重要的角色，但是三階和五階的校正能帶來(lái)IM和頻譜擴(kuò)展的很大減小。另一個(gè)很討厭的東西是，不同的實(shí)驗(yàn)環(huán)境會(huì)使PA的特性參數(shù)變化。這個(gè)話題在第三章中討論過(guò)，也引出了一個(gè)問題，實(shí)際上在某些應(yīng)用中很有必要，預(yù)失真項(xiàng)目可以適應(yīng)變化的信號(hào)環(huán)境。在描述實(shí)現(xiàn)PD功能不同的方法的時(shí)候，認(rèn)識(shí)到使用外部信號(hào)改變、修改PD參數(shù)是很重要的。很明顯的是，在高速的DSP時(shí)代，如果PD失真功能能夠被數(shù)學(xué)定義，它的應(yīng)用的最明顯的方法是使用DSP硬件和適當(dāng)?shù)能浖惴?。然而，仍然考慮可能應(yīng)用模擬器件的項(xiàng)目。它

29、們的優(yōu)缺點(diǎn)將在下面的章節(jié)中并行的考慮。但是總體的結(jié)論是，合成的方法應(yīng)該是提升主要優(yōu)點(diǎn)的最好方法：速度、模擬的簡(jiǎn)單、DSP算法的精確。無(wú)論是DSP還是模擬的，從本質(zhì)上有兩種基本的方法。它們?cè)趫D5.15所示。第一種方法，在圖5.15a，描述的是傳統(tǒng)的模擬預(yù)失真，使用了物理上非線性的器件。這個(gè)器件，通常由一到數(shù)個(gè)二極管組成，為了達(dá)到最好的PD的近似，不得不進(jìn)行“剪裁”。另一種方法在圖5.15b中。其中，PA的輸入有增益和相位調(diào)節(jié)器，它們的調(diào)節(jié)可以通過(guò)測(cè)量先前的非線性特性。這個(gè)調(diào)節(jié)器需要兩維的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)執(zhí)行這個(gè)任務(wù)。圖5.15 預(yù)失真分類(a)非線性元件(b)矢量調(diào)制器產(chǎn)生了這些驅(qū)動(dòng)信號(hào)的過(guò)程，處在一

30、個(gè)動(dòng)態(tài)的信號(hào)環(huán)境，而且開創(chuàng)了幾個(gè)PD的次分類，在近幾年中他們形成了大量的私人產(chǎn)品和專利。大部分都有這樣的假設(shè)，增益壓縮和相位效應(yīng)是當(dāng)前包絡(luò)幅度的函數(shù)。正如第三章討論的，這個(gè)假設(shè)是很近似的，而且忽略了記憶效應(yīng)。記憶效應(yīng)是指，幅度和相位失真也依賴域最近的包絡(luò)幅度?；谶@種假設(shè)的對(duì)于一些應(yīng)用能得到很好的性能，記憶效應(yīng)在開環(huán)線性項(xiàng)目中造成了最終的限制。DSP的方法當(dāng)然包括了除了基本的預(yù)失真以外，還實(shí)現(xiàn)了包括記憶效應(yīng)的適當(dāng)算法。5.5模擬預(yù)失真模擬預(yù)失真形成了兩個(gè)重要的子分類。最簡(jiǎn)單的預(yù)失真器，通常由幾個(gè)二極管組成，合成的預(yù)失真器，原則上合成了需要的非線性特性，使用分立的部分形成不同的失真級(jí)別。最簡(jiǎn)單的

31、PD依賴于選擇或者剪裁PD的非線性來(lái)匹配或者抵消PA非線性。綜合的PD不是很熟悉的概念，它將是這節(jié)的焦點(diǎn)。簡(jiǎn)單的模擬預(yù)失真電路在文獻(xiàn)中有很多。它們主要利用非線性的阻性元件作為壓控的電阻，比如二極管，F(xiàn)ET溝道。它的特點(diǎn)是低驅(qū)動(dòng)高衰減，高驅(qū)動(dòng)低衰減。這個(gè)原理的衰減特性如圖5.16，在低電平的插損和增益擴(kuò)張之間有一個(gè)折衷。在構(gòu)造這種電路的時(shí)候，找到一條使整流的dc不會(huì)降低這種響應(yīng)的路徑很重要。這種簡(jiǎn)單PD電路的主要優(yōu)點(diǎn)是它們工作得飛快，能夠處理的時(shí)間小于一個(gè)射頻周期。因此，圖5.17這種更復(fù)雜的配置代表了在簡(jiǎn)易、性能、信號(hào)帶寬之間的折衷。圖中PIN用作控制元件，通過(guò)感應(yīng)信號(hào)強(qiáng)度的檢波器來(lái)驅(qū)動(dòng)。檢波

32、器輸出的必要的幅度調(diào)整和相位偏移是驅(qū)動(dòng)PIN所必需的，折通常需要包含一個(gè)運(yùn)算放大器，因此犧牲了數(shù)階幅度響應(yīng)的速度。5.16簡(jiǎn)單串連二極管增益擴(kuò)張器5.17具有輸入峰值檢測(cè)的PIN二極管衰減器這種類型的簡(jiǎn)單PDs的典型性能與前面幾節(jié)講述的不匹配的預(yù)失真器有些類似。通常，調(diào)節(jié)PD設(shè)置在1dB附近來(lái)抵消PA增益壓縮。這會(huì)導(dǎo)致在相同連續(xù)波RF驅(qū)動(dòng)電平下雙載波測(cè)試的IM特性會(huì)出現(xiàn)陡然的空白區(qū)。正如5.3節(jié)討論的，當(dāng)時(shí)用更復(fù)雜的測(cè)試信號(hào)的時(shí)候，這個(gè)很深的凹陷區(qū)趨向于填充。但是這些簡(jiǎn)單的PD設(shè)備仍然有用，甚至有價(jià)值，在一些應(yīng)用中，比如使用電池的手持設(shè)備RFIC。一個(gè)限制這些應(yīng)用的主要因素是，需要精確調(diào)整來(lái)定

33、位凹陷區(qū)。這種調(diào)整在高容量的應(yīng)用中是不想要的，而且過(guò)分依賴于開環(huán)技術(shù)，會(huì)產(chǎn)生有限制和有風(fēng)險(xiǎn)。具有諷刺意味的是，這種簡(jiǎn)單的PD電路竟然錯(cuò)誤的定位在應(yīng)用于整個(gè)預(yù)失真場(chǎng)合。對(duì)于足夠回退的PA，它們能夠提供精確的三階特性，因而能夠減輕DSP控制器的精度。這種有價(jià)值的特性被忽略的原因之一是需要匹配正確的Volterra相位角。甚至10º的誤差就可能抵消掉任何低電平的校正。這種簡(jiǎn)單PD的相位性能不是作為首選。通常，伴隨的相位效應(yīng)預(yù)失真特性能夠通過(guò)變化的串連或者并聯(lián)的電抗來(lái)修正。但是超過(guò)1GHz的信號(hào)，這種設(shè)計(jì)過(guò)程會(huì)被表貼器件的封裝電抗所限制。還有，RFIC的設(shè)計(jì)者在這個(gè)領(lǐng)域有更廣闊的空間。RFI

34、C預(yù)失真器的一個(gè)有趣的可能性是使用具有平頂特性的電阻的飽和特性，而不是作為非線性特性的二極管。GaAs平頂二極管的特性如圖5.18所示。它具有飽和MESFET的I-V特性，但是沒有柵壓控制。這樣的一個(gè)元件，并聯(lián)一個(gè)50的傳輸線，它在低的射頻輸入射頻信號(hào)時(shí)顯示出低的阻抗，而驅(qū)動(dòng)電平飛進(jìn)飽和區(qū)時(shí)轉(zhuǎn)入高得多得阻抗。發(fā)生轉(zhuǎn)變的驅(qū)動(dòng)電平可以通過(guò)設(shè)置適當(dāng)大小（dimensions）的電阻，相移也可以通過(guò)設(shè)置一個(gè)并聯(lián)的電容來(lái)設(shè)置。5.18 平頂電阻預(yù)失真器（a）無(wú)柵FET的IV特性虛線（b）低噪聲封裝的FET特性曲線所有上面的預(yù)失真設(shè)備有很大的限制。我們需要的真正的方法是，對(duì)于一個(gè)給定的PD特性，它可以綜合

35、，就是使用非線性設(shè)備在每個(gè)實(shí)際的設(shè)計(jì)中，它的特性不必精確的調(diào)整。使用這個(gè)關(guān)鍵步驟的一個(gè)重要的概念如圖5.19。輸入信號(hào)信號(hào)分成兩路，輸出端180°相移的合成。一路含有非線性元件，另一路包含可變的衰減器和一個(gè)能夠消除線性元件的延遲線。合成器出來(lái)的輸出信號(hào)，帶限飽和的，現(xiàn)在包含了與輸入信號(hào)的三階、五階等成比例的的元件。用數(shù)學(xué)項(xiàng)表達(dá)，如果輸入信號(hào)是v(t),那么上一路將產(chǎn)生的信號(hào)是：下一路的第二個(gè)信號(hào)是于是輸出180°合成器（balun）將形成這兩個(gè)輸入的不同，使得輸出信號(hào)是這個(gè)信號(hào)的關(guān)鍵點(diǎn)是，失真項(xiàng)能夠被比例修正，原始的未失真的輸入信號(hào)能夠獨(dú)立的移相。他們當(dāng)然不能分別縮放（對(duì)于

36、三階、五階），但是對(duì)于實(shí)際的目的，設(shè)置驅(qū)動(dòng)電平使得只有三階相很重要是可能的，預(yù)示至少三階失真相可以被隔離。對(duì)于這些原因，這個(gè)設(shè)備有時(shí)候被稱作“立方器”。確定的給予這個(gè)概念的模擬實(shí)現(xiàn)被廣泛的應(yīng)用，通常都申請(qǐng)了專利，來(lái)產(chǎn)生DSP時(shí)代的基于多項(xiàng)式的預(yù)失真函數(shù)功能。它承受了前饋系統(tǒng)的第一個(gè)環(huán)的一些相似性，但是實(shí)際上是一個(gè)簡(jiǎn)單得多得硬件。尤其是，一階得消除過(guò)程不必精確到前饋系統(tǒng)所需的。使用這種類型的立方器，從原則上說(shuō)可能建立如5.3節(jié)討論的理想的匹配的預(yù)失真器。真如圖5.7所示，這樣有用和具有堅(jiān)固的特性的設(shè)備只是在壓縮區(qū)由于需要更高階的校正而達(dá)不到目標(biāo)?；痉桨溉鐖D5.20所示。輸入信號(hào)被一分為二，一部

37、分是PA輸入的主要信號(hào)線，另一部分是立方器的輸入。立方器的輸出和給主PA的輸入信號(hào)混合，它之前是幅度和相位調(diào)整元件。預(yù)失真器的關(guān)鍵是立方器的輸出的幅度和相位控制可以用來(lái)設(shè)置三階預(yù)失真的系數(shù)。這可以使用任何類型的非線性元件。需要對(duì)指定的非線性設(shè)備進(jìn)行剪裁已經(jīng)不需要了。復(fù)合的預(yù)失真特性很只得實(shí)際的描述。圖5.21圖示了一個(gè)簡(jiǎn)單的背靠背二極管限幅器的原理圖，硬件實(shí)現(xiàn)是使用FR4測(cè)試板和一對(duì)SMT肖特基二極管。測(cè)試的功率掃描曲線如圖5.22。顯然，這種設(shè)備具有壓縮特性，不是這種配置的候選器件，因?yàn)樽鳛橐粋€(gè)預(yù)失真器需要增益擴(kuò)張。壓縮特性和相位掃描的確顯示了與PA相似的特性。如果把這個(gè)設(shè)備先經(jīng)過(guò)立方器進(jìn)行

38、抵消，如圖5.20所示。第一級(jí)的抵消很容易通過(guò)一對(duì)功分器和適當(dāng)?shù)脑鲆婧拖辔恍拚齺?lái)實(shí)現(xiàn)。結(jié)果得到的功率掃描曲線如圖5.23。仔細(xì)觀察光滑的2：1增益曲線，一直到6dB的回退表明實(shí)現(xiàn)良好的三階非線性。相應(yīng)的相位角是穩(wěn)定的135°。這個(gè)從立方器輸出的信號(hào)現(xiàn)在可以任意的縮放和相移來(lái)給任何PA進(jìn)行精確的三階校正。應(yīng)當(dāng)指出的是，也存在一些實(shí)際的不便之處，否則它就是一個(gè)有前途的好辦法。合成器和功分器會(huì)產(chǎn)生很大的插損。這是一種折衷。立方器輸入輸出的低的耦合系數(shù)導(dǎo)致了低的主路衰減，但是非線性元件還是需要在低驅(qū)動(dòng)功率范圍有需要的性能。功分器和合成器至少會(huì)在主路產(chǎn)生6dB的插損，而且通常的損耗會(huì)達(dá)到7-8

39、dB。這對(duì)于一個(gè)多階的HPA通常不是一個(gè)問題，但是在低成本的片上應(yīng)用就就是一個(gè)問題。溫度和老化效應(yīng)也不得不考慮。這里仍然存在這樣一個(gè)問題，那就是立方器的輸出端的更高階的非線性，它通常與PA不匹配。一個(gè)可能的途徑是考慮立方器中非線性元件的使用，非線性元件的特性與PA匹配。與尋求PA非線性特性的逆相比這似乎是一個(gè)簡(jiǎn)單的問題。不幸的是，回憶5.7中的結(jié)果，五階PA非線性系數(shù)的簡(jiǎn)單的相位倒置，不是正確地五階PD系數(shù)。因此，使用很小的外圍器件，或者PA輸出晶體管的小部分作為立方器的非線性元素，理論上是不能接受的方案。圖5.24圖示了一個(gè)包含三階和五階非線性項(xiàng)分離的可能實(shí)現(xiàn)方法。這個(gè)信號(hào)現(xiàn)在分為兩個(gè)信號(hào)分

40、別進(jìn)入一個(gè)立方器。一個(gè)通過(guò)高的驅(qū)動(dòng)電平設(shè)置以致產(chǎn)生比另一個(gè)高得多得五階信號(hào)。通過(guò)適當(dāng)?shù)姆瓤s放，然和合成來(lái)抵消三階市政信號(hào)在每一個(gè)立方器的輸出，另一個(gè)輸出抵消掉五階信號(hào)。每一個(gè)失真信號(hào)現(xiàn)在能夠幅度縮放和相移。這種設(shè)備在原則是推薦的，但是沒有詳細(xì)的描述。盡管DSP現(xiàn)在能夠提供一個(gè)更邏輯的途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的非線性算法，但是模擬途徑的天生的速度仍然使它占有一席之地。實(shí)現(xiàn)圖5.24的實(shí)際系統(tǒng)的一個(gè)困難是在變化的信號(hào)和環(huán)境中，可變衰減器和相位設(shè)置的壽命。彈工的壽命只有幾分鐘，這種夜寐太容易忽略了。手工實(shí)現(xiàn)的前饋環(huán)也是如此。但是系統(tǒng)需要仔細(xì)，和自適應(yīng)的軟件監(jiān)視系統(tǒng)，在相同的項(xiàng)目下考慮不同的線性化系統(tǒng)才是合

41、理的。另一個(gè)問題是硬件的復(fù)雜性，它試圖對(duì)輸入信號(hào)執(zhí)行模擬計(jì)算。這種計(jì)算，原則上使用DSP簡(jiǎn)單，但是同樣一個(gè)公平的比較。這個(gè)失真的過(guò)程很快，使用細(xì)心設(shè)計(jì)的RF元件，可以獲得RF載波10的帶寬是可實(shí)現(xiàn)的。一個(gè)DSP系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)要把信號(hào)轉(zhuǎn)化為可以計(jì)算的形式，然后重建修改信號(hào)來(lái)形成最后的輸出。使用告訴的DSP器件，數(shù)字化路徑很塊變成了受歡迎的方法，但是需要認(rèn)識(shí)到的是根本的預(yù)失真任務(wù)是一樣的。使用立方預(yù)失真器能得到一個(gè)穩(wěn)定線性化性能，使用一個(gè)微波硬件，也只消耗很少的能量。它的難度在于，在回退到三階效應(yīng)占主導(dǎo)的靠近載波失真的功率電平，產(chǎn)生精確縮放和相移三階校正信號(hào)。響應(yīng)的EVM的提高也可以獲得。這種設(shè)備在預(yù)

42、失真設(shè)計(jì)中代表了一個(gè)重要的步驟，從簡(jiǎn)單的傳統(tǒng)的二極管擴(kuò)張器。使用模擬預(yù)失真，同時(shí)使用DSP自適應(yīng)，相比于傳統(tǒng)的DSP校正的方法，應(yīng)該是有優(yōu)點(diǎn)的。參考圖5.15，輸入增益和相位的調(diào)節(jié)是一個(gè)完全不同的方法，反問前面章節(jié)對(duì)PD的詳細(xì)數(shù)學(xué)分析是合理的。主要的是，在每個(gè)應(yīng)用的RF信號(hào)電平調(diào)制器綜合了整個(gè)PD響應(yīng)。Volltera特性變回了增益相位對(duì)射頻信號(hào)電平特性。因此得到調(diào)制驅(qū)動(dòng)電平的一個(gè)方法是，使用已經(jīng)確定的PD響應(yīng)作為算法來(lái)評(píng)估需要的相位和增益調(diào)節(jié)。然后，把這些數(shù)字轉(zhuǎn)化為響應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)給調(diào)制器是很有必要的，這就可以有一個(gè)笛卡兒坐標(biāo)而不是極坐標(biāo)的驅(qū)動(dòng)輸入。這個(gè)過(guò)程的下一步幾乎都包括基于調(diào)制器原始特性

43、的LUT的使用。問題是，這種類型的預(yù)失真器是否應(yīng)該簡(jiǎn)單的使用LUT，它包括PA失真需求和調(diào)制器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)作為唯一的復(fù)合表路徑來(lái)提供RF驅(qū)動(dòng)電平的適當(dāng)密度。這樣的基于LUT的線性化的方案已經(jīng)有大量的文獻(xiàn)描述，也形成了一些商用線性PA產(chǎn)品的基礎(chǔ)。關(guān)于LUT的使用和編輯將在這節(jié)討論。當(dāng)然可以建議讀者可以參考其他資料來(lái)獲得關(guān)于這個(gè)論題的DSP其他方面更為詳細(xì)的論述。不使用數(shù)學(xué)方法，僅僅看看一些簡(jiǎn)單的數(shù)字拉能確認(rèn)圖5。15兩種預(yù)失真方法的同一性。顯然，如果PA運(yùn)行在1dB壓縮點(diǎn)和10°的相位效應(yīng)，傳送適當(dāng)?shù)男盘?hào)給調(diào)制器，產(chǎn)三減少1個(gè)多dB,同時(shí)也引入了輸入相移大于10°，這時(shí)候PA呈

44、現(xiàn)出過(guò)激勵(lì)輸入。顯然，和前面章節(jié)一樣，會(huì)有一個(gè)不可返回的點(diǎn)，阿就是說(shuō)PA增加的壓縮不允許任何的提升電平來(lái)獲得輸出的適當(dāng)?shù)木€性電平。但是如果回退幾個(gè)dB,預(yù)失真調(diào)制過(guò)程會(huì)變得比較容易，幅度和相位的校正會(huì)接近增益壓縮和AM-PM值。PBO即使還處在較低的電平，一個(gè)不同的問題出現(xiàn)了。使用dB的校正量變得很小，控制信號(hào)的精度相應(yīng)地變得很大。這個(gè)問題圖示在圖5.2中，使用一個(gè)簡(jiǎn)單地三階PA非線性。在10dB的回退點(diǎn)，壓縮是0.1dB,20dB的回退點(diǎn)，壓縮是0.01dB。于是為了使線性過(guò)程在1020dB的回退范圍有效，測(cè)量精度應(yīng)該使0.001dB。如果幅度調(diào)制器假設(shè)有簡(jiǎn)單的對(duì)數(shù)衰減驅(qū)動(dòng)特性，那么就是說(shuō)對(duì)

45、于5dB的電平是05V的驅(qū)動(dòng)電平，0.001dB的精度需要14位的DAC。這樣的器件是有的，但是有速度的限制。還有問題就是調(diào)制器的設(shè)備是否需要保持這個(gè)水平的精度。應(yīng)該注意的是，其他的應(yīng)用，比如微波功率計(jì)中的檢波二極管，他的電平的行為已經(jīng)足夠接近于期望值。校準(zhǔn)基于器件的物理特性，簡(jiǎn)單模擬器件達(dá)到相同的精度成本要比DSP小?；蛘哒f(shuō)，簡(jiǎn)單的復(fù)合的三階立方器，能足夠匹配PA,在足夠的回退區(qū)域它的性能不差于甚至優(yōu)于DSP控制。這個(gè)線性化的方面少有認(rèn)注意，原因是在這個(gè)電品范圍，失真和EVM在要求值范圍。這就提出了綜合使用模擬器件和DSP的問題，而不是簡(jiǎn)單的使用矢量調(diào)節(jié)。這樣的安排，本應(yīng)該有更多的內(nèi)在的預(yù)失

46、真行為，尤其是在低電平。在高電平，DSP的優(yōu)化能夠被用于設(shè)置幅度和相位元件來(lái)適配變化的信號(hào)和環(huán)境。一個(gè)更傳統(tǒng)的方法，就是使用LUT來(lái)驅(qū)動(dòng)輸入調(diào)制器，如圖5.25所示。值得注意的是，輸入信號(hào)延時(shí)的使用原則上說(shuō)能夠補(bǔ)償處理檢測(cè)環(huán)節(jié)的延時(shí)，從這個(gè)意義上說(shuō)，DSP的速度沒有限制整個(gè)預(yù)失真系統(tǒng)。這樣的一個(gè)設(shè)備將也會(huì)遇到其他形式的預(yù)失真設(shè)備同樣的局限性。尤其是，擴(kuò)大的AM-PM效應(yīng)將限制線性化的范圍。正如本章中討論過(guò)數(shù)次的，校正信號(hào)為了達(dá)到預(yù)失真作用，它包含了很多基帶的諧波。這就需要一個(gè)比產(chǎn)生原始信號(hào)更高要求的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器了。我們已經(jīng)講過(guò)，一直到1dB壓縮點(diǎn)，一個(gè)精心設(shè)計(jì)的預(yù)失真系統(tǒng)相比于沒有失真的系統(tǒng)，能夠從很大程度降低ACP和EVM。但是，又很多實(shí)際的問題限制了達(dá)到設(shè)計(jì)的性能。為了減少在某些例子中的重復(fù)，限制如下：（a） LUT表要么是物理上或者隱含在適當(dāng)?shù)乃惴ㄖ?。最后去物理的PD控制線的驅(qū)動(dòng)信號(hào)不得不包擴(kuò)驅(qū)動(dòng)元件的特性。（b） LUT或者是計(jì)算的工作負(fù)載，將會(huì)低得多，這就會(huì)修改進(jìn)入的信號(hào)，而不是重建的信號(hào)。重建的途徑變得可行的要求是：采集完全的發(fā)射信號(hào)，預(yù)失真能夠作為基帶一部分。（c） 理想預(yù)失真器中的預(yù)失真信號(hào)會(huì)有