前饋型功放的自適應(yīng)算法

習(xí)超 陶聰 陳榮華 漆麗娟 東華理工大學(xué)

引言

前饋型線性功放是現(xiàn)代功率放大器研究和設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要部分。前饋是目前改善功放線性比較好的方法，但是該方法的一個(gè)問題是降低了功放的效率。本文基于前饋型線性功放特征以及自適應(yīng)技術(shù)，提出了一種全新的自適應(yīng)算法。

1 基本原理和分析

1.1 系統(tǒng)分析

前饋型線性功放原理如圖1所示，包括載波對(duì)消環(huán)路1和交調(diào)對(duì)消環(huán)路2。其具體工作原理為：輸入信號(hào)通過10dB耦合器提取主功放輸出端含有交調(diào)分量和載波的失真信號(hào)，該信號(hào)與射頻輸入端耦合的信號(hào)對(duì)消，提取交調(diào)分量；交調(diào)分量經(jīng)過手動(dòng)調(diào)幅調(diào)相并放大到一定值后，通過10dB耦合線與主信號(hào)合成，對(duì)消主信號(hào)的交調(diào)分量，使功放的交調(diào)滿足系統(tǒng)要求。由圖1和其原理可知，環(huán)1交調(diào)信號(hào)的提取優(yōu)劣對(duì)整個(gè)系統(tǒng)性能提升密切相關(guān)。

1.2 自適應(yīng)算法

本文提出的前饋型線性功放自適應(yīng)算法，其核心思想是采用幅度和相位進(jìn)行交替調(diào)整的方法，在每次進(jìn)行幅度或相位的調(diào)整時(shí)，根據(jù)當(dāng)前的幅度或相位值，先單獨(dú)的對(duì)幅度或相位增加或減少固定的步長(zhǎng)，然后再檢測(cè)該狀態(tài)下對(duì)消的效果確定下一步的調(diào)整方向（增加或減少固定的步長(zhǎng)），當(dāng)繼續(xù)調(diào)整時(shí)出現(xiàn)了對(duì)消的效果無明顯變化或者變差的情況下再對(duì)另一種狀態(tài)（幅度或相位）做相應(yīng)的處理但固定步長(zhǎng)不一樣，當(dāng)對(duì)消效果達(dá)到最好時(shí)再對(duì)其微調(diào)讓其保持在穩(wěn)定的狀態(tài)下。另外，考慮到實(shí)際工

Fig.1 Feedforward linear power amplifier block diagram圖1 前饋型線性功放原理框圖

程中收斂速度的問題，我們往往會(huì)先設(shè)置一組固定的反饋功率值，該反饋功率值可以看作是接近對(duì)消性能最優(yōu)的狀態(tài)，從而使自適應(yīng)算法能夠使幅度和相位盡快的收斂達(dá)到我們所需的目標(biāo)，從而縮短收斂時(shí)間。具體實(shí)現(xiàn)流程如圖2所示。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

為了驗(yàn)證本文所提出的自適應(yīng)算法的可行性，根據(jù)原理圖1搭建了前饋型線性功放的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。整個(gè)系統(tǒng)的輸出功率為40W，相位調(diào)整電路采用公司設(shè)計(jì)的電路，前饋型線性功放的自適應(yīng)算法采用LPC系列的單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)對(duì)消前與對(duì)消后的互調(diào)值的對(duì)比如圖3。

Fig.2 Adaptive tuning flow of amplitude or phase圖2 幅度或相位自適應(yīng)調(diào)整流程

本文所提出的自適應(yīng)算法，應(yīng)用在前饋型線性功放中，可以使線性改善大于55dBc。

Fig.3 Comparison of the intermodulation values of the system before (up) and after (down) cancellation圖3 系統(tǒng)對(duì)消前(上)與對(duì)消后(下)的互調(diào)值的對(duì)比示意圖3 結(jié)論

本文提出一種新的前饋型線性功放的自適應(yīng)算法，文中對(duì)該算法的原理進(jìn)行了詳細(xì)的推導(dǎo)和分析，并且通過了硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，基于LPC系列的單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)算法后，對(duì)932 MHz 40 W前饋型線性功放進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明自適應(yīng)算法在前饋型線性功放有著重要的促進(jìn)作用，能夠快速的進(jìn)行收斂。