摘要摘要本課題的主要任務(wù)是，解決微波功率放大器由于非線性失真引起的鄰信道干擾問題。本人負(fù)責(zé)該課題的數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)、FPGA模塊編寫與調(diào)試、DSP部分代碼編寫與調(diào)試、以及最后的聯(lián)調(diào)工作。隨著無線通信行業(yè)的發(fā)展，微波功率放大器起著越來越重要的作用。它常被用于發(fā)射機(jī)的末級(jí)，是整個(gè)系統(tǒng)成本最高的部分之一。為了提高功放的輸出功率和利用效率，經(jīng)常讓功放工作在飽和狀態(tài)，從而帶來嚴(yán)重的非線性失真。晶體管老化、溫度改變、信道切換、以及供電電源的改變，都會(huì)對(duì)放大器造成影響，帝來更嚴(yán)重的非線性失真。微波功率放大器的線性化，是解決這個(gè)問題的一種有效方法，使功率放大器在輸出功率和效率達(dá)到較高的同時(shí)，具有較好的線性特性。常用的方法有前饋法FEEDFORWARD、反饋法FEEDBACK、預(yù)失真法PREDISTORTION、用非線性部件實(shí)現(xiàn)線性化HNC等。數(shù)字信號(hào)處理DSP技術(shù)的飛速發(fā)展，為線性化技術(shù)提供了有效手段，相應(yīng)出現(xiàn)了自適應(yīng)線性化技術(shù)。本文研究了前人提出的各種功放線性化技術(shù)，在對(duì)功率放大器非線性特性的充分研究的基礎(chǔ)上，綜合各種線性化方法的優(yōu)缺點(diǎn)，采用了數(shù)字自適應(yīng)預(yù)失真的線性化技術(shù)，綜合了數(shù)字化、自適應(yīng)和預(yù)失真三方面的優(yōu)點(diǎn)，并能互補(bǔ)不足，從而能很好地達(dá)到階段性項(xiàng)目的要求。本文主要包括1算法的介紹和討論；2硬件系統(tǒng)；3軟件系統(tǒng)；4聯(lián)合調(diào)試。最后，本文進(jìn)行了總結(jié)，并提出了今后需要進(jìn)一步努力的方向。關(guān)鍵詞功率放大器，線性化技術(shù)，自適應(yīng)，預(yù)失真ABS田釓鈦了THETOPICOFTHISTHESISISTHELINEARIZATIONTECHNOLOGYOFMICROWAVEPOWERAMPLIFIERTHISPAPERCOFLCERNSINTHEREJECTIONOFADJACENTCHANNELINTERFERENCEACOINCOMMUNICATIONSYSTEMDUETOTHENONLINEARDISTORTIONSOFTHEPOWERAMPLIFIERWITHTHEDEVELOPMENTOFWIRELESSCOMMUNICATION，MICROWAVEPOWERAMPLIFIERPLAYSTHEVERYIMPORTANTROLEITISUSEDINTHEENDOFTRANSMITTER,ANDISTHEMOSTVALUABLEPARTINORDERTOIMPROVEOUTPUTPOWERANDEFFICIENCY,POWERAMPLIFIERALWAYSWORKSINTHESATURATEDSTATE，WHICHWILLPRODUCESEVERENONLINEARDISTORTIONANDTHEDISTORTIONISENHANCEDBYTRANSISTORDEGRADATION,TEMPERATURECHANGES,CHANNELSWITCHINGANDPOWERSUPPLYVARIATIONSLINEARIZATIONOFMICROWAVEPOWERAMPLIFIERCALLSOLVETHISPROBLEMEFFECTIVELYITWILLGETAGOODLINEARIZATIONWHENTHEPERFORMANCESOFOUTPUTPOWERANDEFFICIENCYALEBOTHGOODTHEREARESOMEWAYSSUCHASFEEDFORWARD，F(xiàn)EEDBACKPREDISTORTIONANDLINCINCONNLLONUSEBASEDONDEVELOPMENTOFDSPTECHNOLOGY,THEADAPTIVETECHNOLOGYISDEVELOPEDTOSOLVEITTHISPAPERANALYSESALLKINDSOFLINEARIZATIONTCELMOLOGIES，ANDINTRODUCESDIGITALADAPTIVEPREDISTORTIONTECHNOLOGYBASEDONRESEARCHINGTHECHARACTERSOFPOWERAMPLIFIERADEQUATELYTHISPAPERINVOLVESTHREEPARIS1INTRODUCTIONANDANALYSISOFALGORITHMS2HARDWARESYSTEM3SOFTWARESYSTEM4DEBUGTOGETHERTHEENDOFTHISPAPERISCONCLUSIONFROMTHEPROJECTANDGIVESSOMESUGGESTIONSFORLATERWORKKEYWORDPOWERAMPLIFIER,LINEARIZATIONTECHNOLOGY,ADAPTATION,PREDISTORTION圖目錄圖目錄圖21功率放大器飽和區(qū)狀態(tài)圖圖22AMPM曲線圖23AMAM曲線圖24直接反饋法原理圖圖25間接反饋法原理圖圖26前饋法原理圖27LINC法原理圖1212圖28預(yù)失真原理圖13圖29預(yù)失真信號(hào)圖210基帶預(yù)失真原理圖圖211射頻預(yù)失真原理圖。圖212LUT法原理圖圖213神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法原理圖圖214多項(xiàng)式法信號(hào)流圖215WCDMA信號(hào)詳細(xì)說明文檔圖31系統(tǒng)框圖圖32硬件電路框圖圖33硬件實(shí)物圖圖34DSP初始化流程圖圖35DST的PLL模式轉(zhuǎn)換圖圖36CLKOUT引腳控制圖圖3。7EMIF接口電路圖38EMIF異步接口1314。141627I】L323535圖39TMSVC5509A的外部存儲(chǔ)空問劃分36圖310MEGAWIZARD的使用圖圖311FPGA的PLL模塊圖圖312FPGA的PLL仿真圖圖313FIFO模塊圖。VI“鵂趁孔圖目錄圖314FIFO仿真圖46圖315EMIF異步寫時(shí)序圖46圖316EMFI異步讀時(shí)序圖47圖317WRREQ信號(hào)產(chǎn)生框圖48圖318WCDMA信號(hào)48圖319函數(shù)發(fā)生模塊框圖49圖320函數(shù)模塊仿真圖49圖321DSP向FPGA返回系數(shù)調(diào)試圖50圖322AD到DA調(diào)試圖。50圖323FPGA資源消耗圖51圖324時(shí)序報(bào)告圖5L圖41HOOKEJEEVES算法框圖。52圖42計(jì)算目標(biāo)函數(shù)框圖53圖43DSPLIB使用示列圖。56圖44WCDMA信號(hào)功率譜56圖51聯(lián)合調(diào)試實(shí)物圖60圖52未經(jīng)過預(yù)失真的輸出信號(hào)頻譜61圖53經(jīng)過預(yù)失真的輸出信號(hào)頻譜62V表目錄表31CLKMD寄存器表32SYSR寄存器。表33ST3_55寄存器表目錄3234，34表34EGCR寄存器表35EMIRST寄存器表36EMIBE寄存器表37CENL寄存器表38CEN2寄存器373738表39CEN3寄存器表310IER0表311IERL表41CFFT32SCALE評(píng)估代碼表禾2CFFT32NOSCALE評(píng)估代碼3939。425757ACIACPRDSPFFRFPGAMDLINCLUTMQAMPL氣PRQAM。UHFVHFWCDMA縮略表ADJACENTCHANNELIMEFFACEADJACENTCHANNELPOWERRATIODIGIMLSIGNALPROCESSORFASTFOURIERTRANSFO皿FIELDPROGRAMMABLEGATEARRAYINTERMODULATIONDISTORTIONLINEARAMPLIFIERWITHNONLINEARCOMPONENTSLOOKUP1ABLEMULTIPLEQUADRATUREAMPLITUDEMODULATIONPEAKTOAVERAGEPOWERRATIOQUADRATUREAMPLRUDEMODULATIONULTRA磁曲FREQUECNYVERYHI班FREQUENCYWIDEBANDCODEDIVISIONMULTIPLEACCESSIX獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得電子科技大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。簽名厘壘日期加。7年；月。呂日關(guān)于論文使用授權(quán)的說明本學(xué)位論文作者完全了解電子科技大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)電子科技大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定日期口。7年月3日第一章引言11應(yīng)用背景第一章引言微波功率放大器在廣播、電視以及無線通信系統(tǒng)中有著越來越重要的應(yīng)用。在這些應(yīng)用中，它常被用作發(fā)射機(jī)的末級(jí)，是電子設(shè)備功耗的主要部分，也是成本最高的部分之一。B類和C類放大器效率較高，但有嚴(yán)重的非線性特性。一般說來，在2PSK和不限邊帶的MSK調(diào)制方式的系統(tǒng)中，由于通過信道的信號(hào)是恒包絡(luò)調(diào)制信號(hào)，系統(tǒng)的主要質(zhì)量指標(biāo)對(duì)信道的非線性失真不敏感。為了獲得高輸出功率和高電源效率，微波功率放大器通常工作在飽和狀態(tài)。但是，在數(shù)字微波通信和多載波傳輸?shù)认到y(tǒng)中，對(duì)信道的非線性失真均有嚴(yán)格的要求。在大、中容量的數(shù)字微波通信系統(tǒng)中，為了擴(kuò)大通信容量，提高頻譜利用率，通常要采用正交調(diào)制和多電平調(diào)制技術(shù)。例如，在同步數(shù)字系YTJSDH中采用正交調(diào)幅OAM和多進(jìn)制正交調(diào)幅MQAM，采用的是線性調(diào)幅信號(hào)，幅度攜帶信息，要求傳輸過程中信號(hào)波形不失真。多電平正交調(diào)幅MQAM階數(shù)越高，要求非線性失真越小。采用64QAM調(diào)幅系統(tǒng)，要求傳輸通道的三階交調(diào)失真比載波低43DB，128QAM或256QAM對(duì)調(diào)制的要求更加嚴(yán)格。在多載波傳輸通信系統(tǒng)中，早期的無線基站通常是每路信道用一個(gè)放大器，利用腔體濾波器和功率合成器將幾路信號(hào)合成一路，傳輸至天線。合路器損耗、最小頻率間隔要求、和使用頻率的靈活性小，是其固有缺陷。采用寬帶多載波微波功率放大器，可用低功率合成信號(hào)，取代多個(gè)單信道放大器和笨重的合路器。但多載波通過具有非線性的信道將產(chǎn)生交調(diào)，交調(diào)產(chǎn)物的大部分表現(xiàn)為對(duì)鄰近頻道的干擾ACI，無法用濾波器濾除。并且，在同一信道通過的載波越多，交調(diào)產(chǎn)物也越多，對(duì)信道的非線性失真指標(biāo)要求也越高。這種由于放大器非線性失真引起的頻譜再生，也是個(gè)人通信中的一個(gè)重要指標(biāo)，通常要求載波鄰頻干擾抑制比CI大于35DB一45DB。在第三代移動(dòng)通信規(guī)范提案的概念評(píng)估過程中，寬帶碼分多址WCDMA技術(shù)以其自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)成為3G的主流技術(shù)之一。WCDMA產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)包括射頻和基帶處理技術(shù)，具體包括射頻、中頻數(shù)字化處理，RAKE接收機(jī)、信道編解碼、功率控制等關(guān)鍵技術(shù)和多用戶檢測(cè)、智能天線等增強(qiáng)技術(shù)。WCIMA的電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文信號(hào)帶寬達(dá)到5MHZ。寬帶信號(hào)的射頻功放的線性和效率，是普遍存在的矛盾。WCDMA系統(tǒng)中，指標(biāo)最苛刻、價(jià)格最高的部件是微波功率放大器。上述系統(tǒng)中，放大器非線性性引起的AMAM變換將引起幅度失真，使信號(hào)質(zhì)量變壞，增大誤碼率，產(chǎn)生的交調(diào)產(chǎn)物擴(kuò)展了信號(hào)頻譜，對(duì)鄰近信道產(chǎn)生干擾【11。微波功率放大器的線性化，是解決這類問題的種有效的方法，它在使功率放大器輸出功率和效率達(dá)到最高的同時(shí)，具有線性的特性。常用的方法有前饋法FEEDFORWARD、反饋法FEEDBACK、預(yù)失真法PREDISTORTION、用非線性部件實(shí)現(xiàn)線性化UNC等。數(shù)字信號(hào)處理DSP技術(shù)的飛速發(fā)展為線性化技術(shù)提供了有效手段，相應(yīng)出現(xiàn)了自適應(yīng)線性化技術(shù)【2】。本文介紹的預(yù)失真方案，既是數(shù)字的又是自適應(yīng)的。它根據(jù)輸入的WCDMA信號(hào)的變化，產(chǎn)生相應(yīng)的預(yù)失真，最終把放大器的非線性失真糾正過來。12研究現(xiàn)狀線性化技術(shù)已經(jīng)有多年的歷史，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器中的行波管放大器，常工作在AB類狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)高效率，但非線性失真嚴(yán)重，采用線性化技術(shù)以滿足交調(diào)失真指標(biāo)。隨著蜂窩電話和其它形式的通信業(yè)務(wù)的迅速增長(zhǎng)，和固態(tài)功率器件輸出功率水平的迅速提高，對(duì)高線性度固態(tài)功率放大器的需求激劇增加。國(guó)外對(duì)此進(jìn)行了廣泛的研究，使功率放大器線性化技術(shù)的研究，成為當(dāng)今的一個(gè)熱點(diǎn)，已有大量的線性功放產(chǎn)品問世F11。目前在國(guó)際上，無論學(xué)術(shù)界或者工業(yè)界，對(duì)射頻功率放大器的線性化研究都非常重視。近年來，美國(guó)電氣電子工程師學(xué)會(huì)OEEE刊物每年在線性化技術(shù)方面的論文，都有一定數(shù)量的增長(zhǎng)，2001年刊登的直接相關(guān)的論文達(dá)幾十篇。歐洲美國(guó)的各所綜合性大學(xué)的相關(guān)研究所也都很重視該課題的研究，從各個(gè)方面提高功率放大器的線性度，減小整個(gè)通信系統(tǒng)的失真。美國(guó)線性器技術(shù)公司LINEALIZERTECHNOLOGYINC是線性放大器專業(yè)公司，從L、S、C、K到KA波段，均有不同功率的行波管及固態(tài)放大器產(chǎn)品，并可根據(jù)客戶的已有放大器，提供附加線性化器。美國(guó)BROVOTECH公司的TSLPA系列固態(tài)功率放大器模塊，輸出功率50W，增益45DB一55DB可調(diào)，傳輸16信道時(shí)，交調(diào)指標(biāo)可達(dá)60DBC。美國(guó)MPT公司推出矢量衰減器產(chǎn)品，使用前饋對(duì)消環(huán)路。據(jù)稱，這種矢量衰減器克服了PIN衰減器的群延時(shí)隨衰減量改變而改變。但是，它接在主通道中，2第一章引言將引入衰減。美國(guó)STEALTH微波公司的SSB技術(shù)分部生產(chǎn)的固態(tài)功放系列產(chǎn)品，采用預(yù)失真法改善功放線性度，用于MMDS、GMSAMP、PCS以及本地環(huán)路和無線中繼系統(tǒng)。例如，在只。為41DBM的S波段，改善后三階交截點(diǎn)提高到60DBM。美國(guó)AMPLIDYNE公司是低噪聲和高功放生產(chǎn)商，其代表產(chǎn)品AMPL960100MC用于19301990MHZ寬帶多載波傳輸。1個(gè)模塊輸出功率30W。用4個(gè)模塊合成功率LOOW，3階交調(diào)60DBC。美國(guó)POWERWAVE技術(shù)公司是低噪聲和高功放生產(chǎn)廠商，最近推出多載波功率放大器，用于CDMA、PCS和無線蜂窩通信系統(tǒng)，頻段有800MHZ、1800MHZ和1900MHZ，輸出功率50W200W。其中，200W功放由4個(gè)50W模塊合成，采用前饋技術(shù)，三階交調(diào)一70DB一60DB。加拿大AMPLI集團(tuán)是低噪聲放大器和功率放大器供應(yīng)商，產(chǎn)品頻率范圍1GHZ10GHZ。該集團(tuán)1994年開始研制超線性功率放大器。由蒙特利爾大學(xué)和NSIINC合作，已完成L波段和K波段固態(tài)放大器，輸出功率分別為50W和20W。日本三菱公司信息技術(shù)研發(fā)中心，采用微波預(yù)失真法改善場(chǎng)效應(yīng)管放大器的線性特性。其基本原理是當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)管源極接地時(shí)，幅度隨功率增加而增加，相位則隨功率增加而減小這正好與接近飽和輸出的功率放大器相反。利用這個(gè)特性，三菱公司使工作頻率為7GHZ，飽和輸出功率為50W的功放，動(dòng)態(tài)范圍改善了20DB，增益回退了3DB。近年來，該領(lǐng)域的研究逐漸引起國(guó)內(nèi)學(xué)者的注意。但是，目前只有幾所重點(diǎn)理工科大學(xué)的相關(guān)研究實(shí)驗(yàn)室展開了該課題的研究，并取得了一定的成果。無論從學(xué)術(shù)論文的發(fā)表數(shù)量，還是相關(guān)專利的申請(qǐng)，都還沒有達(dá)到國(guó)際水平。許多有實(shí)力的國(guó)內(nèi)公司，如華為、中興等，已投入一定人力物力進(jìn)行研發(fā)，取得了較好的成果。13可行性分析131理論基礎(chǔ)和研究方法通過數(shù)字方法產(chǎn)生影響預(yù)失真的多項(xiàng)式，同時(shí)根據(jù)反饋信號(hào)來改進(jìn)多項(xiàng)式，這是功率放大器數(shù)字預(yù)失真的核心思想，是自適應(yīng)方法和預(yù)失真方法的結(jié)合。近年來，自適應(yīng)方法和預(yù)失真方法獲得了高速的發(fā)展，方法不斷完善。很多用于自適應(yīng)的方法，以及用于預(yù)失真的方法，可以被本項(xiàng)目借鑒。事實(shí)上，自適應(yīng)與預(yù)3電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文失真相結(jié)合的理論和實(shí)踐早己進(jìn)行，已有許多相關(guān)文獻(xiàn)后面章節(jié)有概述。經(jīng)過比較分析，我們選擇了多項(xiàng)式方法，以及采用HOOKCJCCVCS步長(zhǎng)加速算法，來搜索該多項(xiàng)式的系數(shù)。目前，國(guó)內(nèi)已有公司采用相同的理論算法，在工程上達(dá)到了比本項(xiàng)目更高的指標(biāo)。這成為我們選擇理論算法的實(shí)例依據(jù)。由于數(shù)字預(yù)失真技術(shù)作為一項(xiàng)專有技術(shù)而被各個(gè)公司保密，具體工程實(shí)現(xiàn)的文獻(xiàn)很少，大多數(shù)文獻(xiàn)僅僅停留在理論研究和仿真階段。本項(xiàng)目要考慮實(shí)際的工程問題，因此，有一定難度，我們必須提出自己的工程實(shí)現(xiàn)方法，包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試。132技術(shù)基礎(chǔ)該項(xiàng)目要求的算法復(fù)雜度大，時(shí)間要求嚴(yán)格，用單片機(jī)和通用CPU無法完成任務(wù)，必須借助數(shù)字信號(hào)處理器DSP和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA。近年來，DSP和FPGA的性能得到了極大的改善，相應(yīng)的開發(fā)軟件和開發(fā)工具也得到了發(fā)展和完善，價(jià)格卻大幅度下降，從而為本項(xiàng)目的開展提供了技術(shù)基礎(chǔ)。133市場(chǎng)前景通信行業(yè)的迅猛發(fā)展，無疑對(duì)高功率的線性放大器產(chǎn)生了很大的需求。無論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，都投入了巨大的人力物力資源進(jìn)行該方向的研發(fā)，數(shù)字自適應(yīng)預(yù)失真方法，由于可操作性強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)成本低，并且結(jié)合了數(shù)字技術(shù)、自適應(yīng)技術(shù)和預(yù)失真技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為功率放大器線性化技術(shù)的主要選擇?？梢灶A(yù)言，在中國(guó)3G標(biāo)準(zhǔn)即將推出之際，高功率的線性放大器的市場(chǎng)需求會(huì)越來越大。14本文工作本課題是140教研室與中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第29研究所的項(xiàng)目，其主要任務(wù)是解決微波功率放大器的非線性失真問題。具體地說，就是要解決WCDMA信號(hào)放大過程中，由于微波功率放大器的非線性失真引起的鄰信道干擾問題。在課題開展過程中，本人閱讀了大量有關(guān)功率放大器線性化方面的文獻(xiàn)資料，重點(diǎn)研究了微波功率放大器的非線性特性，以及幾種常用的改善其非線性特性的方法，比較其優(yōu)缺點(diǎn)。根據(jù)該項(xiàng)目的技術(shù)要求，在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)下，擬定本課題采用的技術(shù)路線及實(shí)施方案。本文工作的特色和創(chuàng)新之處是4第一章引言1將通常用模擬電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的預(yù)失真，改為由數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)，能有效地抗干擾，并能保證速度和精度。2綜合了自適應(yīng)和預(yù)失真兩種方法，有效利用了兩者的優(yōu)點(diǎn)。3硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，合理選擇器件，合理分配了各個(gè)器件擔(dān)當(dāng)?shù)墓ぷ?，滿足了體積、功耗等各項(xiàng)指標(biāo)。項(xiàng)目開初，由作者加入，直到項(xiàng)目結(jié)束，先后有6名研究生參與該項(xiàng)目。作者主要完成選擇和對(duì)比各種器件，完成了硬件電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試。保證了質(zhì)量并節(jié)約了成本。然后，完成了FPGA的代碼和DSP部分代碼工作。在綜合各種自適應(yīng)算法的基礎(chǔ)上，尋找到了一種有效的自適應(yīng)預(yù)失真方法，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了其有效性和穩(wěn)定性。15本文結(jié)構(gòu)本文組織如下第一章為引言，介紹項(xiàng)目背景和本文的主要內(nèi)容；第二章介紹本文方案所涉及算法與理論，包括各種線性化方法的概述和數(shù)字自適應(yīng)預(yù)失真的詳細(xì)描述；第三章介紹本項(xiàng)目的硬件方案，即以DSP和FPGA為核心的數(shù)字預(yù)失真的硬件平臺(tái)，包括DSP的外設(shè)代碼和FPGA的各個(gè)模塊；第四章重點(diǎn)介紹項(xiàng)目的軟件部分，算法的代碼以及代碼優(yōu)化；第五章提供聯(lián)合調(diào)試的結(jié)果，分析了其中的不足并提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施；最后是總結(jié)。5電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章相關(guān)理論和算法21功率放大器的主要指標(biāo)211輸出功率當(dāng)功率放大器的輸入功率增大到一定值后，再加大輸入功率并不會(huì)改變輸出功率，此時(shí)，該輸出功率為放大器的飽和輸出功率，用圪，表示。與理想的輸出功率相差LDB的輸出功率稱為L(zhǎng)DB壓縮點(diǎn)輸出功率巳。，當(dāng)輸出功率超過該點(diǎn)，放大器將迅速進(jìn)入飽和工作區(qū)，如圖21所示【3】。OUIPUTPOWERIP3PSATPI棚3INPUTPOWER圖21功率放大器飽和區(qū)狀態(tài)圖為了獲得較高的功率效率，功率放大器通常工作在飽和點(diǎn)附近，此處將產(chǎn)生嚴(yán)重的非線性失真【4】。212功率效率和功率附加效率功率放大器的功率效率，是指功率放大器的射頻輸出功率，與供給晶體管的直流功率之比仉POC216第二章相關(guān)理論和算法其中，仉為功率效率，P胛。為射頻輸出功率，昂。為直流輸入功率。但是這種定義沒有考慮晶體管的放大能力，所以用功率附加效率來表征一個(gè)晶體管的放大射頻的能力。一22其中，F(xiàn)脯代表射頻輸入功率，瑁。表征晶體管把直流功率轉(zhuǎn)換成射頻功率的能力。213工作頻帶工作頻帶通常是指放大器滿足其全部性能指標(biāo)的連續(xù)工作頻率范圍。放大器的實(shí)際工作頻率，可能會(huì)超出定義的工作頻率范圍。214交調(diào)失真交調(diào)失真，是具有不同頻率的兩個(gè)或多個(gè)輸入信號(hào)，通過功率放大器而產(chǎn)生的混合分量，由功率放大器的非線性失真引起。設(shè)有K路輸入信號(hào)，其頻率分別為五，29Q“丘。通過功率放大器后，由于功率放大器的非線性失真，輸出分量中將包含許多混合分量啦丘，L，2土捌LM，NP；0,1,2各分量分別稱為M櫛4“P階交調(diào)分量。功率放大器的非線性越強(qiáng)，大。交調(diào)分量的大小，可以用交調(diào)系數(shù)表示假設(shè)有T路等幅信號(hào)，系數(shù)可以表示為23交調(diào)分量越MP階交調(diào)，一加OG等|10BG等釘嘶G等，式24中，置，最，丑分別表示基波功率，己，為MP階交調(diào)功率，IM。，的單位為DBC。若輸入放大器的是等幅信號(hào)，在上面的各階分量中，頻率為2五一正?；?五。一Z的分量，與基波五或五。分量之比，稱為三階交調(diào)系數(shù)Z憶。215調(diào)幅一調(diào)相AMPM和調(diào)幅調(diào)幅AMAM對(duì)單載波而言，由于傳輸信道的非線性，使信道增益壓縮，產(chǎn)生諧波，諧波的幅度和相位，與輸入信號(hào)的幅度有關(guān)，使放大器的增益與輸入信號(hào)的幅度有關(guān)，從而使輸出信號(hào)的相位和幅度，隨輸入信號(hào)的幅度變化而變化。AMPM定義為，7電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文輸出信號(hào)的相位與輸入信號(hào)的幅度變化之比；AMAM定義，為輸出信號(hào)的幅度變化與輸入信號(hào)的幅度變化之比。為了衡量相位失真的大小，引入AMPM轉(zhuǎn)換系數(shù)K。，定義如下巧一警意品ODBD1025石LG只、其中，O是輸出信號(hào)相移單位，己是輸入功率，單位為MW。AMPM是增益壓縮的直接表現(xiàn)，增益壓縮越厲害，AMPM就越強(qiáng)。功放進(jìn)入飽和區(qū)后，AMPM效應(yīng)將非常嚴(yán)重。22功率放大器的特點(diǎn)及分類按照在信號(hào)一個(gè)周期內(nèi)晶體管的導(dǎo)通情況，功放可以分為A、B、C三類。若在信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)，晶體管均導(dǎo)通，則稱為A類功放導(dǎo)通角為360。，該類功放的最大缺點(diǎn)是效率低，當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí)，負(fù)載和晶體管都要消耗直流功率。若在信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)，有一半的時(shí)間導(dǎo)通，則稱為B類功放導(dǎo)通角為180。，此類功放效率高于A類功放，但非線性失真卻比A類功放大。導(dǎo)通時(shí)間介于A類和B類功放之間的，稱為AB類功放，它的效率和非線性失真也介于兩者之間。導(dǎo)通時(shí)間小于半個(gè)周期的，稱為C類放大器導(dǎo)通角小于180。，主要用于射頻載波信號(hào)的放大【5】。23功率放大器的線性特性的描述方法在微波功率放大器的諸多技術(shù)參數(shù)中，有兩個(gè)是最重要的，一個(gè)是輸出功率，另一個(gè)是非線性失真特性。一個(gè)理想的線性功放，其輸出輸入響應(yīng)呈現(xiàn)線性關(guān)系，即輸出應(yīng)該是輸入的線性函數(shù)。實(shí)際的功放呈現(xiàn)一種非線性關(guān)系，即產(chǎn)生非線性失真。非線性失真有不同的描述方法，常用的有1LDB壓縮點(diǎn)，2三階交調(diào)系數(shù)IM，3調(diào)幅調(diào)相AMPM轉(zhuǎn)換以及調(diào)幅一調(diào)幅AMAM轉(zhuǎn)換等。這些指標(biāo)可以根據(jù)需要，單獨(dú)或同時(shí)描述微波功放的非線性失真特性。LDB壓縮點(diǎn)和三階交調(diào)的示意圖如圖21所示。功率放大器的調(diào)幅，調(diào)相AMPM轉(zhuǎn)換和調(diào)幅調(diào)幅AMAM轉(zhuǎn)換的原理及特性，在本章的215中已經(jīng)作了敘述。下面給出的是一個(gè)典型的AB類功率放大器8第二章相關(guān)理論和算法的AMPM特性曲線及AMAM特性曲線。圖22為AMIM曲線，圖23為AMAM曲線【6】。PMAMAM圖22AMPM曲線AM圖23AMAM曲線24功率放大器的線性化方法功率放大器的線性化方法有許多種，綜合起來，通?？梢苑譃楣β驶赝朔?，864286422LLLLMMMM電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文BACKOFF、負(fù)反饋法FCEDBACK【7】【8】、前饋法EEDFO研ARD【9】【10】、非線性器件法LINC【11】【12】、預(yù)失G法PREDISTORTION131415、以及自適應(yīng)與預(yù)失真相結(jié)合的方法等。其中，自適應(yīng)預(yù)失真法是本文所涉及的主要方法。241功率回退法功率回退法就是限制功率管的實(shí)際輸出功率。輸入功率在LDB壓縮點(diǎn)附近，功率每回退IDB，三階交調(diào)系數(shù)將降低2DB。例如，一個(gè)LDB壓縮點(diǎn)輸出功率10W的功率放大器，對(duì)應(yīng)的三階交調(diào)系數(shù)為20DB，若限制輸入功率，使輸出功率僅為IW，則三階交調(diào)系數(shù)變?yōu)?0DB。功率回退法是一種最簡(jiǎn)單、最可靠的線性化措施，但它限制了功率放大器器件的實(shí)際功率。當(dāng)需要高功率輸出，用單管不能達(dá)到要求的功率時(shí)，可采用功率合成技術(shù)；不過，這將增加放大器的復(fù)雜性和成本。一般說來，放大器工作在飽和或接近飽和狀態(tài)時(shí)效率最高，當(dāng)要求載波交調(diào)分量比C倆為35DB時(shí)，與飽和功率比較，功率回退約55DB；要求65DB時(shí)，功率回退15DB，這是一個(gè)可觀的量。242負(fù)反饋法FEEDBACK在較低的頻段，改善微波功率放大器線性性能最常見的辦法是采用負(fù)反饋。在原理上，要實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋必須使輸出信號(hào)和輸入信號(hào)相位完全相同，但在微波頻段，放大器件的渡越時(shí)間與信號(hào)周期相比，不能忽略，使負(fù)反饋技術(shù)難于直接應(yīng)用。此外，微波功率放大器的增益有限，如果負(fù)反饋用于單級(jí)，則增益損失太大，用于多級(jí)電路，又難于保持穩(wěn)定。負(fù)反饋又可分為直接反饋法0FB和間接反饋法。其中，直接反饋法將放大器的輸出信號(hào)耦合，一部分信號(hào)進(jìn)入反饋網(wǎng)絡(luò)，然后再耦合輸入放大器。IFB不適用于寬帶系統(tǒng)，這是由于放大器固有的時(shí)延，很難使反饋系統(tǒng)在幾MHZ的范圍內(nèi)適應(yīng)信號(hào)包絡(luò)的變化。間接反饋法是通過輸入輸出定向耦合，然后分別通過峰值檢波器檢波后，送入差分放大器，再經(jīng)過調(diào)制，送入功放。這種簡(jiǎn)單的方法，只能在VHF及UHF頻段改善幾個(gè)DB的交調(diào)性能，而不能增加器件內(nèi)在的飽和功率，當(dāng)包絡(luò)進(jìn)入壓縮區(qū)，效果顯著下降。而且，這種方法也有很嚴(yán)重的帶寬和穩(wěn)定性問題。直接反饋法如圖24所示。間接反饋法如圖25所示。第二章相關(guān)理論和算法輸入243前饋法圖2_4直接反饋法原理圖圖25間接反饋法原理圖號(hào)由于寬帶通信的迅速發(fā)展，前饋法受到特別關(guān)注。這種方法的基本原理與反饋法類似，也是將放大器的輸入和輸出信號(hào)進(jìn)行比較，從而得出誤差信號(hào)，再?gòu)妮敵鲂盘?hào)中減去誤差信號(hào)，得到線性度好的信號(hào)。不同的是，它不是在同一放大器中去除誤差信號(hào)，而是用一個(gè)輔助放大器在專門的耦合器中去抵消。前饋法克服了延遲帶來的影響，既具有反饋的優(yōu)點(diǎn)，又沒有不穩(wěn)定和帶寬限制的缺陷。當(dāng)然，這種優(yōu)點(diǎn)是通過增加成本換來的。放大器的輸出使用了反饋校準(zhǔn)，但是，由于功率放大器的輸出電平較大，因此校準(zhǔn)信號(hào)需要放大到一個(gè)較高的功率電平，這就需要一個(gè)輔助放大器，而且對(duì)其非線性失真特性有嚴(yán)格的限制，即處于前饋環(huán)系統(tǒng)指標(biāo)的上限。另外，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)不同元件的增益、相位跟蹤的精確度也有嚴(yán)格的限制，還要保持其穩(wěn)定性。在整個(gè)頻率范圍內(nèi)，溫度和時(shí)間的校準(zhǔn)精度，完全依賴于系統(tǒng)內(nèi)各元件的精度。盡管存在上述問題，前饋技術(shù)仍然是目前非常熱門的技術(shù)，特別是在寬帶、多載波系統(tǒng)功率放大器中應(yīng)用甚廣。前饋法的信號(hào)流程如圖26所示。11電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文圖26前饋法原理244非線性器件法LINCLINC法將輸入信號(hào)變成兩個(gè)恒包絡(luò)信號(hào)，由兩個(gè)C類放大器分別放大，然后合成。這種方法效率高，但實(shí)現(xiàn)信號(hào)分離復(fù)雜，要求兩個(gè)放大器一致性好且合成效率高，因此對(duì)于元器件的漂移非常敏感，不適合溫度、濕度等環(huán)境參數(shù)變化比較大的場(chǎng)合。其原理框圖如圖27所示。245預(yù)失真線性法圖27UNC法原理圖預(yù)失真法由于比較簡(jiǎn)單和可以作為獨(dú)立單元附加在現(xiàn)有放大器中，而得到廣泛應(yīng)用。但它很難應(yīng)用于線性度要求非常高伽50DB的系統(tǒng)。所謂預(yù)失真法，一般是已知信道的非線性失真特性，然后模擬一個(gè)失真特性12第二章相關(guān)理論和算法與信道的非線性失真特性恰好相反的網(wǎng)絡(luò)，插入信道中，使它們的特性互相補(bǔ)償，得到線性較好的信道特性。預(yù)失真技術(shù)是開環(huán)線性化技術(shù)中最常用的一種方法。雖然開環(huán)系統(tǒng)的校準(zhǔn)精度不如閉環(huán)系統(tǒng)，但開環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)是，不存在穩(wěn)定性問題，且有更寬的頻帶。預(yù)失真技術(shù)實(shí)現(xiàn)成本低，由幾個(gè)仔細(xì)優(yōu)化的元件封裝成單一模塊，連接在信號(hào)源和功放輸入之間。其基本原理框圖如圖28所示。信號(hào)先輸入預(yù)失真級(jí)，輸出信號(hào)如圖29A所示，然后進(jìn)入功率放大器，其中功率放大器的非線性特性如圖29B所示。由于預(yù)失真非線性和功率放大器非線性的共同作用，最終產(chǎn)生的信號(hào)被“糾正”過來，如圖29C所示。圖28預(yù)失真原理圖輸出PDPA最終輸出YZZL，7XV廠YLP7，RXABC圖29預(yù)失真信號(hào)預(yù)失真可以在微波頻段和中頻頻段實(shí)現(xiàn)，也可以在基帶實(shí)現(xiàn)。根據(jù)預(yù)失真對(duì)象信號(hào)的不同，可以把預(yù)失真分為基帶預(yù)失真【16】、中頻預(yù)失真【17】和射頻預(yù)失真【61?；鶐ьA(yù)失真是在基帶上實(shí)現(xiàn)的，利用復(fù)數(shù)增益調(diào)整器，來調(diào)整輸入信號(hào)的幅度和相位，其調(diào)整量由工作函數(shù)表中功放的AMAM和AMPM控制。這個(gè)工作函數(shù)表的輸入量，是經(jīng)過時(shí)延的輸入信號(hào)，輸出量是輸出信號(hào)減去輸入信號(hào)即失真量。自適應(yīng)的過程，就是借助DSP不斷調(diào)整工作函數(shù)表中的值，使失真量最小，其工作原理如圖210所示161。電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文圖210基帶預(yù)失真原理圖中頻預(yù)失真是在中頻上實(shí)現(xiàn)的，基帶信號(hào)在中頻上完成調(diào)制；經(jīng)上變頻后，輸出己調(diào)中頻信號(hào)；將已調(diào)中頻信號(hào)的包絡(luò)作為工作函數(shù)表的輸入量，以及功放輸出信號(hào)的參考標(biāo)準(zhǔn)。耦合器對(duì)功放輸出取樣，經(jīng)帶通濾波器，得到需要抑制的邊帶信號(hào)鄰頻道干擾，檢波輸出與未失真的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)比較，得到失真量。這種方法可以同時(shí)補(bǔ)償上變頻器引入的非線性【17】。射頻預(yù)失真的調(diào)整相應(yīng)地在射頻上完成，其實(shí)現(xiàn)的原理框圖如圖211所示。預(yù)失真器的兩個(gè)復(fù)數(shù)增益調(diào)整器，分別按工作函數(shù)的輸出，調(diào)整幅度和相位。輸入信號(hào)的包絡(luò)，作為工作函數(shù)的輸入量。反饋通路用邊帶帶通濾波器對(duì)需要抑制的頻譜F鄰道頻率取樣，并借助DSP，調(diào)整工作函數(shù)的輸出參數(shù)，使不需要的信號(hào)最小【61。圖211射頻預(yù)失真原理圖射頻和中頻預(yù)失真電路調(diào)整比較方便，并且可以把上變頻器和功率放大器的14第二章相關(guān)理論和算法非線性失真信號(hào)一同抵消掉，因此應(yīng)用比較廣泛。246自適應(yīng)預(yù)失真法具有自適應(yīng)補(bǔ)償?shù)那梆伔糯笃髂塬@得非常好的線性特性。但是，需要輔助放大器而使設(shè)備復(fù)雜、價(jià)格高、效率低。反饋法雖然設(shè)備簡(jiǎn)單，但頻帶窄且難以獲得高的線性特性。LLNC法將輸入信號(hào)變成兩個(gè)恒包絡(luò)信號(hào)，由兩個(gè)C類放大器放大，然后合成，這種方法效率高，但實(shí)現(xiàn)信號(hào)分離復(fù)雜，要求兩個(gè)放大器一致性好，且合成效率高。自適應(yīng)預(yù)失真法在功放前插入非線性元件預(yù)失真器1，能自動(dòng)修正輸入信號(hào)，使功放輸出具有線性特性；并且它還能補(bǔ)償由于溫度、電源變化、晶體管老化等所帶來的失真；同時(shí)，由于預(yù)失真接在末級(jí)功放之前，對(duì)高功率放大器輸出功率影響小。因此，自適應(yīng)預(yù)失真法是一種被廣泛采用的線性化方法。自適應(yīng)預(yù)失真線性化方法，屬于預(yù)失真方法的一種，是在預(yù)失真線性化的基礎(chǔ)上，加入自適應(yīng)技術(shù)而形成的一種綜合性的線性化方法。在自適應(yīng)線性化技術(shù)中，核心問題是如何得到和自動(dòng)調(diào)整工作函數(shù)的參數(shù)。自80年代中期以來，出現(xiàn)了多種方法，如查表法LUT18、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法191和多項(xiàng)式法【13】【20】等。2461查表法I_，U1查表法是一種簡(jiǎn)單而有效的技術(shù)，其基本原理是，將適當(dāng)?shù)念A(yù)失真值存儲(chǔ)在表格中，以輸入信號(hào)的大小作為地址，借助DSP，使用迭代算法自動(dòng)更新LUT中的內(nèi)容。如圖212所示，射頻輸入信號(hào)RF依次經(jīng)過包絡(luò)檢測(cè)器、低通濾波器和AD，產(chǎn)生出來的數(shù)字信號(hào)，作為兩個(gè)查找表E和最的索引來查找內(nèi)容。該內(nèi)容即I、Q兩路信號(hào)，用于控制預(yù)失真。輸入信號(hào)與輸出信號(hào)用于求出梯度，再借助DSP，自動(dòng)更新查找表中的內(nèi)容。電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文IQ圖212LUT法原理圖2462神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法1995年首次提出將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法用于數(shù)字基帶預(yù)失真，應(yīng)用多層感知來近似放大器AMAM響應(yīng)的反函數(shù)。由于要求太多的參量使計(jì)算量太大，隨后做了改進(jìn)。借助功放的近似非線性特性，將復(fù)函數(shù)變?yōu)閮蓚€(gè)實(shí)函數(shù)，從而減少了計(jì)算量。當(dāng)放大器的失真特性未知時(shí)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，直接從放大器的輸出數(shù)據(jù)，估計(jì)要求的預(yù)失真函數(shù)，其原理如圖213所示。16第二章相關(guān)理論和算法圖213神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法原理圖圖213中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)1的輸入數(shù)據(jù)為放大器輸出樣本，其訓(xùn)練數(shù)據(jù)來自放大器的輸入幅度；當(dāng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)1收斂時(shí)，其響應(yīng)是放大器AMAM失真函數(shù)的反函數(shù)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)2的輸入數(shù)據(jù)為放大器的輸入幅度，訓(xùn)練數(shù)據(jù)是放大器的輸出與輸入之間的相位差；當(dāng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)2收斂時(shí)，其響應(yīng)為放大器的AMPM失真函數(shù)。2463多項(xiàng)式法R作函數(shù)法1多項(xiàng)式法，是把功放和預(yù)失真器的AMAM與AMPM特性，用系數(shù)為復(fù)數(shù)的冪級(jí)數(shù)表示。由于放大器的失真主要由奇數(shù)項(xiàng)產(chǎn)生，因此主要考慮奇數(shù)次的系數(shù)多項(xiàng)式。這個(gè)方法也是我們項(xiàng)目中實(shí)際采用的方法。采用多項(xiàng)式自適應(yīng)預(yù)失真法的信號(hào)流程，如圖214所示1311211。17電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文PDPA圖214多項(xiàng)式法信號(hào)流如圖214所示，設(shè)信號(hào)幅度為F，PD單元輸出為O，PA單元輸出為VAT；其中KO為O的模的平方，XDT為KO的模的平方F眈O為預(yù)失真多項(xiàng)式函數(shù)，它是F的函數(shù)，用I0兩路E，E來表示；GHO為功放復(fù)增益，是O的函數(shù)。我們可以得到0與屹O的關(guān)系為X。OQV01226XAT與圪O的關(guān)系為X,QIV,T1227五億F，EP與F的關(guān)系分別為EKF一Q。Q，KFQZF28E饑F卜D2，A。KO口。F29公式28和公式29中Q。，Q，口。，A。，8。，口。為工作函數(shù)多項(xiàng)式的復(fù)系數(shù)，Q，口。為零階系數(shù)，它們控制進(jìn)入功放的基本信號(hào)，是嚴(yán)格的標(biāo)量。這些零階系數(shù)并不控制交調(diào)產(chǎn)物，但是在輸入功率水平很低的情況下，它們就變得非常重要，如一些AB類功率放大器。PD的復(fù)增益FKO可以表示為F饑OAE純O廄饑O一Q口FAZF210PD的輸出F為圪O一圪FF靠O211功放的輸出信號(hào)V,Q1由下式給出圪FV,0GKP2121R第二章相關(guān)理論和算法功放復(fù)增益GZDQ砒A由截?cái)嗪瘮?shù)表示為GO茸磊黼O尼F因此，公式212可以表示為VAT一虼O【島尾嘞F島O】最終得到的圪F可以表達(dá)為L(zhǎng)Q一圪FJR靠O【韙燕OJF0F12恁純FL，KOJ22】其近似的表達(dá)式為VAT圪F【NY0如O】HQ磊均A3FLTATP3AT2如一A，島展IQL2Q島陋。142A。F13REALA321321421522ZF26178、9、從公式216、217、218和219可以看出，扎和代表整個(gè)放大器系統(tǒng)的3階、5階失真，履、島、展是放大器的線性特性。因此優(yōu)化兒和如，取決于Q、啦。通過選取最優(yōu)的喁、口5，可以減小放大器的3階、5階交調(diào)系數(shù)，從而改善放大器的線性性能。2464系數(shù)的自適應(yīng)搜索方法自適應(yīng)搜索方法歸納起來有兩種一種是基于信號(hào)梯度的搜索方法，一種是帶外功率最小化的搜索方法。本項(xiàng)目采用的方法是帶外功率最小化方法。梯度搜索尋優(yōu)方法，可以分為最速下降法、牛頓法、變尺度等。其中最速下降法用得最廣泛。在二次面的環(huán)境下，可以任意選擇口值，然后計(jì)算該點(diǎn)的誤差面的梯度，并相應(yīng)地修正A的值。根據(jù)經(jīng)典的誤差估計(jì)理論，利用基數(shù)和估計(jì)誤差之間的相關(guān)，來計(jì)算誤差面的梯度，并用來驅(qū)動(dòng)自適應(yīng)算法。當(dāng)基數(shù)和估計(jì)誤差之間不相關(guān)時(shí)，梯度為零。梯度法比最小功率法收斂快，且不需要為了確定改變方向而不斷地進(jìn)行調(diào)整，但是，必須對(duì)信號(hào)有充分的先驗(yàn)知識(shí)，并對(duì)誤差面進(jìn)行建模，這是梯度法的難點(diǎn)。本項(xiàng)目的信號(hào)以及誤差面等，都難以建模，所以，梯度法并不適用。帶外功率最小化自適應(yīng)技術(shù)611131，是經(jīng)過調(diào)整控制電壓L、Q來使端口0的功率最小化，端口。的功率是鄰近信道干擾信號(hào)功率的采樣。這種方法的缺點(diǎn)是，19電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文收斂速度慢，且對(duì)噪聲異常敏感。功率測(cè)量不可避免地存在噪聲，為了減少測(cè)量的誤差，就需要在每次測(cè)量時(shí)，延遲足夠長(zhǎng)的時(shí)間，每一步搜索也需要很長(zhǎng)的時(shí)間。所以，要重點(diǎn)考慮了精度和速度。例如，采用高精度的AID，更多考慮EMI問題等，以降低噪聲將軟件硬件化，優(yōu)化軟件代碼等，以提高運(yùn)算速度。綜合以上方法，將帶外功率做為目標(biāo)函數(shù)，朝目標(biāo)函數(shù)最小的方向搜索，這與計(jì)算最小化鄰近信道功率比ACPR是等同的。同時(shí)，考慮到搜索梯度難以建模，具體搜索時(shí)采用了步長(zhǎng)加速法。該方法由HOOKE和JEEVES于1961年提出，這種步長(zhǎng)加速法又稱為模式搜索法221。本項(xiàng)目可以轉(zhuǎn)化為求解以下無約束優(yōu)化問題，MIN廠AC4220在求解上述問題中，取初始點(diǎn)OC“，初始步長(zhǎng)60，收縮因子O0，收縮因子O0叩，12，N個(gè)相互正交的方向，通常取為礦一0，0，1，O醪一1，抖225然后進(jìn)行以下步驟1令YT。010921。ZO一口O，七一1；2若，Y6ECLOCKTSP2FPGA0】DATAFFQWRREQDSPCEL_EQ6。ENABLE，圖317WRREQ信號(hào)產(chǎn)生框圖讀FIFO需要控制RDCLK并11RDREQ信號(hào)，其中RDCLK為C目1和RE的邏輯組合，RDREQ為CEL和OE的邏輯組合，這里不再贅述。FPGA利用FIFO模塊與DSP相互通信。DSP讀入的WCDMA信號(hào)的數(shù)據(jù)，在CCS上顯示為圖318WCDMA信號(hào)344函數(shù)產(chǎn)生模塊函數(shù)產(chǎn)生模塊如圖319所示，主要產(chǎn)生函數(shù)第三章硬件系統(tǒng)E靠OAQ?？?。，OQZFE靠F一口21口2G口2ZF37X。O一L圪F12CLL【來源于PLL模塊，ACLR來自于系統(tǒng)復(fù)位，MPHAL、ALPHA3、ALPH5來源于DSP所寫系數(shù)。VOLTAGE【11O】即阮FI為12BIT，來源于AD9430，它產(chǎn)生以上的函數(shù)，輸出為RESULT1LOFLOFKF。CLKACLRALPHALRCSULT11O】ALPHA3ALPHA5VOLTAGE11O】圖319函數(shù)發(fā)生模塊框圖由于系統(tǒng)要產(chǎn)生6個(gè)輸入系數(shù)，兩個(gè)輸出函數(shù)，故該模塊被并行調(diào)用了兩次。其功能仿真如圖320所示271。345其他圖320函數(shù)模塊仿真圖以上是FPGA里面的主要模塊，F(xiàn)PGA還附帶有一些其他功能，這里不再贅述。在將DSP與FPGA聯(lián)合在一起調(diào)試時(shí)，常常用OUAAUSII軟件里面的SIGNALTAPLI電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文軟件進(jìn)行調(diào)試1241。例如，DSP返回的系數(shù)在SIGNALTAPII中如圖321所示。一眥讞I”E；稻一露T92O筘O筘R一譬T夠。3“篳“。掣一7夠，7T黟1鍵暗A(chǔ)13D0HL002HL田一A52D000HL3HI國(guó)A_一001005HL露A剮000HI008H圈“RENL0HI1HL2HL3HL4HI瓿IIILICEL_EQLICEF_EQ2“一”“II一“CETJQ3?！癑I”CEF_EQ4ILCEL_EQSLEEL蟬EEL10ILLU圖321DSP向FPGA返回系數(shù)調(diào)試圖又如調(diào)試AD與DA的圖如圖322所示。簍嗽M藏L濺蠶。鬣鬈鬣二髭蘊(yùn)黲麓懋籠鬟瑟懣戮黲麓。Z豪敷緩磊髭纛鬟鬣J蓑BEXLIN。川|F|。IIIIII剮LLLLLLLLLLLLLLLLTLRIHI”“LILLL缸CLAA。川LLJ|L11LIL”L|L|LLI|?！?篼珂砌二匝雙了口口T籠硼疋冗芤頁(yè)了口TPLLAMF髂吐J1圖322AD到DA調(diào)試圖經(jīng)過調(diào)試，最終將所有模塊組合在一起，在QUARTUSII里面綜合布線。圖323表示FPGA所用資源的情況，報(bào)告了邏輯單元、寄存器、鎖相環(huán)等利用的情況?？偟恼f來，F(xiàn)PGA里面所有模塊都綜合布線成功，資源留有余量。圖324表示FPGA里面的時(shí)序報(bào)告【24】，所有的路徑都能滿足時(shí)鐘要求，時(shí)序分析通過。第三章硬件系統(tǒng)耘一|，一。“T”一”。一一；”“”一一7X，L槲STATUSSUCCESSFRLFRIFLEE081502142006。QUERTUSITVERSLC咀50B證LAI0426，2005S了ATLYERSION丑E誠(chéng)SION茸鋤E_C面TOPL竹ELZ破I押NAQE_CHFAMILYCYCLONE扛、。DEVICEE黼日208訂“，TIMINGMODEL，HELIMINFY。蠢LETTIMINGREQULREMENTSYES參TOTLLO舀CELMENTS一330，T6下囂。溪嘉TOT“1REGLSTHS；315，J。；咎TOTELPINST5T4252?！盠TOTALVIRTUAZPINS0。TOT3LM自O(shè)RTBITS12,鵲611980810THBE“EDJULTILPLI竹鏟HITELEMERITS122646冀TOTD，L王瘩12C50鼉LPV，O，戎T?！盎镴O，。一_W，T。IT|”“L圖323FPGA資源消耗圖蘸酶。LA婦|凝一一篇“，LH；LI啪【TC斜T曲礬K毫鈣T牲。甄蚺蜘塒I赴6如如6HJ哪_3I群L卜C蝌耐吼赫科9319M“JMJI盯SP嫩N肌扣融嚏M址竹一娩趣乒S。N硪豫警悠蛔黛軸FO御斛霹瓤L蛾蛸囂拍照J(rèn)班2咖“西，蜘確鰳A蛾曼一薔函瑚藤IIT茹；野盹CT耐輸N塒輔秘I潲“NFU州6。斌勰I蛾燃搬，5啪礬L；1579S啦州“捌矗瑚籽_LI腳I蛐H缸矗蠔L嘲1CLWKSTT靜A蛔NI州8CLESTTA如T，NLL_H細(xì)婚瓤FMME枷韙瑚向匹硼LL擊番如矗F用髀一魁1GN硪SD融強(qiáng)IMI氟挪嘶舛塒蠲戤矗FM飄J_KIDT螄FU一二拱孵讓按，捌；曩域|崩幃，N礎(chǔ)IBN；H知撕吖T粥撼潞舨滯M；篇嘲柚飄觸LJN|“蜘婦。F加HT，I；沒有布線失敗的路徑，時(shí)序分析通過L至此，F(xiàn)PGA的調(diào)試完畢。圖324時(shí)序報(bào)告圖51電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文41算法架構(gòu)第四章軟件系統(tǒng)整個(gè)算法圍繞采用自適應(yīng)預(yù)失真方法搜索出工作函數(shù)多項(xiàng)式的六個(gè)系數(shù)Q。、Q3、Q，、錫1、和A25。搜索算法采用的是HOOKEJEEVES步長(zhǎng)加速算法【22】，其框架及具體實(shí)現(xiàn)如圖41所示【25】【26】。圖41HOOKEJEEVES算法框圖該結(jié)構(gòu)中的計(jì)算目標(biāo)函數(shù)，需要AD9430對(duì)IFTB采樣所得的采樣值。因此，實(shí)現(xiàn)該函數(shù)功能，需要硬件配合，其功能框架如圖42所示。第四章軟件系統(tǒng)圖42計(jì)算目標(biāo)函數(shù)框圖要計(jì)算目標(biāo)函數(shù)，需要將系數(shù)QL、Q5、A21、A口和口寫入FPGA，由FPGA的函數(shù)產(chǎn)生模塊產(chǎn)生互，磊函數(shù)，然后輸入到預(yù)失真器，對(duì)功放產(chǎn)生影響；功放的反饋信號(hào)IFFB，被AD采樣后送入FPGA。接著，DSF控制FIGA打開FIFO，此時(shí)，LFFB信號(hào)被寫入FIFO。當(dāng)FIFO接收滿一幀1024個(gè)樣本1時(shí)，產(chǎn)生滿信號(hào)，引入DSP，產(chǎn)生中斷。在中斷服務(wù)程序R中，DSP控制FIGA關(guān)閉FIFO，不再接收數(shù)據(jù)，并且讀出FIFO的一幀數(shù)據(jù)，用于H呵操作，求功率，計(jì)算ACPR值。至此，計(jì)算目標(biāo)函數(shù)完成。42代碼優(yōu)化在第二章分析了算法復(fù)雜度，本項(xiàng)目最主要的部分就是FFI“計(jì)算。在搜索中要不斷重復(fù)計(jì)算FLT，因此FFR的實(shí)現(xiàn)效率，將直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的效率同53電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文時(shí)，必須在保證搜索質(zhì)量的前提下，充分加大步長(zhǎng)，以提高搜索的效率。421常用優(yōu)化方法DSP程序優(yōu)化的方法有很多。首先，可以使用CCSCODECOMPOSERSTUDIO中的優(yōu)化C編譯器OPTIMIZINGCCOMPILER對(duì)程序進(jìn)行優(yōu)化