微波线性功率放大器综述

1概述

微波线性功率放大器在现代微波（无线）通信系统中的重要性越来越大。特别是在CDMA 体制移动通信系统中，线性功率放大器已经是必不可少的重要部件。

2基本指标

2.1 AM/AM AM/PM失真

一个HPA 的线性特征可以用AM/AM和AM/PM 曲线来表示. 输入的RF 信号可以表示为：

x(t)=Ri (t)⨯cos[ω0t+θx (t)] (1)

相应的输出表示为：

y(t)=G[Ri (f)] ⨯cos{ω0t+θx (t)+ψ[Ri (f)]} (2)

其中G 和ψ表示AM/AM 和AM/PM曲线，如图一。

图. 1 实测的放大器失真曲线

理想的线性功放的曲线如图2。

图. 2 理想的放大器AM/AM和AM/PM曲线

2.2 双音IMD 、IP3、P1dB

双音IMD ，在放大器输入端加入两个CW 信号，在放大器的输出端测量的3阶、5阶等信号大小，以dBc 表示。

IP3

IMD 、IP3及P 1dB 定义图示

2.3 ACPR

ACPR 主要应用在象CDMA 这样的宽频谱信号的研究上。邻道功率（ACP ）定义为当主信道加一信号时，紧邻主信道的两个信道内的功率大小。邻道功率的产生主要来自两个方面，一是由于器件的非线性作用产生，二是由于主信道信号本身频谱较信道宽。ACPR 定义为ACP 功率与主信道功率的比值。

图3 邻道功率（ACP ）定义

图4 器件非线性产生的邻道功率

对移动通信的CDMA 信号而言，其IM3（即ACPR ）与IP3的关系可以通过一公式表示。

IP3=-5log[PIM3(f1,f 2)B 3/PO [(3B-f1) 3-(3B-f2) 3]]+22.2 (dBm)

其中： P IM3(f1,f 2) 表示要求的IM3的输出功率（W ）

B 表示二分之一CDMA 信号带宽（KHz ）

f 1,f 2表示两个边带频率相对于中心频率的差值（KHz ）

P O 表示输出功率（W ）

2.4 级联线性功放的IM3计算

功率放大器一般由多级放大组成，在设计时需要计算，级联后的IM3。以下公式是一经验公式。时间证明其准确性是很高的。

设功放由两级组成，第一级IM3表示为IM3D ，第二级IM3表示为IM3F ，则级联后的IM3表示为：

IM3=IM3F + 20log[1+10(IM3D-IM3F/20)]

多级放大器以次类推。根据该公式绘制的IM3恶化曲线如下图。

IM3

恶化(dB)109

876

[***********]0

IM3F-IM3D (dB)

3预失真线性化技术介绍

预失真的线性化技术是各种线性化技术的基础，其它方法是在此基础上进行的更为完善的处理。然而就原理来说，都没有超越该技术。

预失真原理描述

Fig.3 Amplifier with Adaptive Predistorte