現(xiàn)代通信系統(tǒng)采用表現(xiàn)出時(shí)間變化的信封和相角的信號(hào)。為了處理這些信號(hào)，發(fā)射器需要線性功率放大器（PAS）。但是，它們還需要高效的功率放大器。如我們所知，這種放大器不可避免地是非線性的。

幸運(yùn)的是，有很多方法可以線性化PA的響應(yīng)。我們?cè)谏弦黄恼轮辛私獾降囊环N方法是找到失真并從PA的輸出信號(hào)中減去它。這被稱為饋送線性化。

預(yù)期是另一種常用的線性化技術(shù)。它沒有在輸出處校正信號(hào)，而是將非線性電路放在功率放大器之前，以使組合的響應(yīng)變?yōu)榫€性。該電路稱為前置劑或前線性線性化器。

可以使用模擬或數(shù)字技術(shù)實(shí)施預(yù)性。在本文中，我們將重點(diǎn)介紹模擬預(yù)期。正如我們將看到的那樣，幅度和相位線性化都可以使用直接的二極管電路有效地完成。不過，首先，讓我們更廣泛地研究預(yù)期的基本原理。

預(yù)期的基礎(chǔ)

為了進(jìn)行預(yù)期，我們必須事先知道PA的非線性。然后，我們相應(yīng)地調(diào)整輸入信號(hào)。預(yù)言和PA的特征是有關(guān)所需線性響應(yīng)的鏡像圖像。這種關(guān)系如圖1所示。

Predistorter的響應(yīng)是PA非線性特征的倒數(shù)。

圖1。預(yù)言者的響應(yīng)是PA非線性特征的倒數(shù)。圖片由史蒂夫·阿拉（Steve Arar）提供

例如，如果可以將PA的靜態(tài)特性表示為函數(shù)y = g（x），則前電回路應(yīng)表現(xiàn)出反傳遞特性（y = g -1（x））。

補(bǔ)償壓縮特征

圖1描述了PA展示壓縮特征的常見情況。為了補(bǔ)償，前置電路必須擴(kuò)大信號(hào)振幅。這確保了預(yù)序/PA組合會(huì)產(chǎn)生原始輸入的放大復(fù)制品（圖2）。

擴(kuò)展信號(hào)振幅可以抵消功率放大器的壓縮特性。

圖2。擴(kuò)展信號(hào)幅度抵消功率放大器的壓縮特性。圖片由史蒂夫·阿拉（Steve Arar）提供

請(qǐng)注意，預(yù)序需要適當(dāng)?shù)匦薷妮斎胄盘?hào)的幅度和相位。在較高的驅(qū)動(dòng)水平下，預(yù)先驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)通常是為了提供正幅度偏差和負(fù)相位偏差，類似于上圖中所示的前端響應(yīng)。

預(yù)先權(quán)力和頻率注意事項(xiàng)

圖1中PA特征的斜率在飽和區(qū)域中是平坦的，需要具有垂直特征的前曲線曲線。因此，PA的飽和區(qū)域可能具有挑戰(zhàn)性，以補(bǔ)償使用前延伸器。預(yù)化技術(shù)僅在不會(huì)導(dǎo)致功率放大器飽和的功率水平上有效。

這也意味著PA的飽和度確定了組合的前端/PA系統(tǒng)的上力極限。峰值功率可能會(huì)受到前延伸器的膨脹能力進(jìn)一步限制。

可以在RF，如果或基帶頻率下實(shí)現(xiàn)預(yù)性。在所有情況下，困難在于確定和生成適當(dāng)?shù)念A(yù)性轉(zhuǎn)移函數(shù)。無論執(zhí)行何處，基本思想仍然相同。

例如，如果PA具有壓縮特性，我們將對(duì)輸入信號(hào)應(yīng)用一個(gè)膨脹的特征。這樣，在經(jīng)歷了發(fā)射機(jī)鏈的非線性后，波形恢復(fù)為所需的鏈。

模擬預(yù)期

當(dāng)對(duì)線性的需求中等時(shí)，可以使用模擬預(yù)性電路線性化功率放大器。這些前固定器的設(shè)計(jì)是為了補(bǔ)償幅度和相位非線性。

通常，模擬前電路是具有膨脹損失特征的衰減器。實(shí)現(xiàn)此目的的一種方法是使用兩個(gè)并行信號(hào)路徑：一個(gè)具有線性增益，另一個(gè)具有非線性壓縮增益。該概念如圖3所示。

左：模擬前孔的概念插圖。右：放大器和預(yù)序者的增益。

圖3。左：模擬前孔的框圖。右：放大器和預(yù)序者的增益。圖片由史蒂夫·阿拉（Steve Arar）提供

通過從線性路徑的輸出中減去非線性路徑的輸出來獲得輸出。由于其壓縮非線性特性，非線性放大器的增益在較大的信號(hào)水平下降低。正如我們?cè)趫D3的增益圖中看到的那樣，這會(huì)導(dǎo)致Predistorter的總體增益增加。增加的增益可以補(bǔ)償以下功率放大器的增益滾動(dòng)。

使用二極管電路的模擬預(yù)期

圖4顯示了如何使用二極管限制器實(shí)現(xiàn)上圖中的非線性路徑。

使用二極管限制器來實(shí)現(xiàn)模擬前孔的非線性路徑。

圖4。使用二極管限制器實(shí)現(xiàn)模擬前孔的非線性路徑。圖片由史蒂夫·阿拉（Steve Arar）提供

在低信號(hào)水平下，二極管不進(jìn)行，并且上路的衰減由衰減器確定。在高驅(qū)動(dòng)水平下，二極管開始進(jìn)行，從而增加了此路徑的衰減。相位移位和衰減器塊可用于調(diào)整前孔的響應(yīng)。

帶有二極管和平行電容器的線性化器

基于二極管的方法為我們提供了一種系統(tǒng)的方法來實(shí)現(xiàn)模擬預(yù)性。文獻(xiàn)具有多種創(chuàng)新電路，這些回路使用二極管和晶體管的非線性行為為信號(hào)路徑增加增益膨脹。圖5描述了一個(gè)眾所周知的例子。

基于二極管的前通路。

圖5?；诙O管的前通路電路。圖片由K. Yamauchi提供

該線性化器由與電容器并聯(lián)連接的二極管組成。該二極管電容器電路與信號(hào)路徑串聯(lián)連接。 predistorter還使用兩個(gè)RF窒息用于直流飼料和兩個(gè)DC阻斷電容器。

在較高的驅(qū)動(dòng)水平下，通過二極管的平均電流增加，從而降低了二極管的動(dòng)態(tài)電阻。鑒于該二極管與信號(hào)途徑串聯(lián)，因此其在升高的輸入信號(hào)水平上的電阻降低會(huì)導(dǎo)致插入器的插入損失減少。減少的插入損失也可以被認(rèn)為是增益的擴(kuò)展。

并行電容器C P使我們能夠調(diào)整前置劑的相移。圖6顯示了在1.9 GHz時(shí)對(duì)正向二極管電流的各種值的響應(yīng)。

圖5中基于二極管的前孔的測(cè)量響應(yīng)

圖6。圖5中基于二極管的前孔的測(cè)量響應(yīng)。圖像使用了K. Yamauchi提供的圖像

根據(jù)圖6中的測(cè)量值，該電路從0.1 mA到1 MA產(chǎn)生正幅度偏差和負(fù)相位偏差。因此，該電路可以用作PA線性化的預(yù)性。

線性化器具有平行二極管和偏置抗抗性

提出上述電路的同一研究團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了圖7中的預(yù)序者。

一個(gè)簡單的預(yù)性電路位于功率放大器上游。

圖7。一個(gè)簡單的預(yù)性電路位于功率放大器上游的位置。圖片由K. Yamauchi提供

在這種情況下，使用偏置進(jìn)料電阻（ R B ）的并行連接二極管來補(bǔ)償非線性PA的失真。線性化器在其輸入和輸出處結(jié)合了兩個(gè)DC阻斷電容器。在小信號(hào)操作期間，二極管是前向偏置的。但是，對(duì)于大信號(hào)輸入，流過二極管的電流夾在電流波形的槽中。

這種矯正通過二極管增加了直流電流。由于直流電流通過偏置電阻r b ，隨著我們提高驅(qū)動(dòng)水平，較大的電壓會(huì)在r b上下降。反過來，這會(huì)降低二極管跨二極管的直流電壓。因此，二極管的等效電阻隨信號(hào)水平增加，從而導(dǎo)致寬大響應(yīng)。

圖8顯示了該預(yù)性電壓對(duì)三個(gè)不同供應(yīng)電壓的響應(yīng)。

對(duì)于VCC的三個(gè)不同值，圖7中預(yù)定器的計(jì)算響應(yīng)。

圖8。圖7中預(yù)定劑的計(jì)算響應(yīng)，對(duì)于V cc的三個(gè)不同值。圖片由K. Yamauchi提供

該圖顯示了廣泛的響應(yīng)。因此，該電路至少可以在有限的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)用作前脈。