基于Volterra級數(shù)的射頻功率放大器記憶效應(yīng)表征與建模研究.pdf

1、現(xiàn)代無線通信體制中普遍采用了非恒定包絡(luò)的線性調(diào)制方式，要求射頻功率放大器在保持合適的功率和效率同時，保證一定的線性度。研究發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的線性化電路由于設(shè)計過程所參考的放大器模型沒有考慮記憶效應(yīng)影響，其工程表現(xiàn)往往不如理論預(yù)期。隨著寬帶通信系統(tǒng)的迅速發(fā)展，研究放大器記憶效應(yīng)，并進(jìn)一步建立更真實而實用的射頻功率放大器模型，顯得十分必要。以矢量網(wǎng)絡(luò)分析為依據(jù)的射頻器件多端口行為模型，是目前射頻領(lǐng)域的研究趨勢；以是否包含記憶效應(yīng)為判斷標(biāo)準(zhǔn)，可將這

2、種行為模型分為靜態(tài)模型和動態(tài)模型兩類。如何從靜態(tài)模型逐步過渡到動態(tài)模型構(gòu)成了本課題的研究路線。
　　在靜態(tài)非線性行為模型方面。本文從經(jīng)典Volterra級數(shù)理論出發(fā)，總結(jié)并提出了包絡(luò)域Volterra算法，它是一個比經(jīng)典X參數(shù)模型更一般化的靜態(tài)行為模型。包絡(luò)域Volterra算法完美地包含了射頻器件的三個非線性來源，即諧波非線性映射、互調(diào)非線性映射和AM-AM變換。算法的關(guān)鍵在于明確各端口入射各次諧波及其交互項到各端口各次諧波輸出

3、的映射關(guān)系。實驗結(jié)果顯示出該算法在預(yù)測無記憶效應(yīng)射頻器件行為特性時的能力。
　　針對記憶效應(yīng)本身，遵循從內(nèi)部物理機(jī)理到外化了的特性表征這一研究思路。前者的研究對象集中在電學(xué)記憶效應(yīng)、熱學(xué)記憶效應(yīng)和基帶效應(yīng)三方面，分別通過理論推導(dǎo)和實驗驗證了三類因素是如何作用于放大器的。實驗表明，陷阱時間常數(shù)、熱時間常數(shù)、輸入信號包絡(luò)幅度和包絡(luò)頻率都直接或間接影響著器件的記憶特性。本文提出利用特征Volterra系數(shù)描述三階互調(diào)非對稱性，繼而表征記

4、憶效應(yīng)的方法。實驗結(jié)果揭示出記憶特性隨著雙音激勵的頻率間隔發(fā)生變化；結(jié)合對三階截斷Volterra級數(shù)的分析，推導(dǎo)出記憶特性隨雙音頻率間隔變化的數(shù)學(xué)模型，模型擬合曲線吻合了之前的表征結(jié)果。
　　從靜態(tài)行為模型到包含記憶效應(yīng)的動態(tài)行為模型，本文完成了三個創(chuàng)新工作：提出包絡(luò)域記憶Volterra算法，該算法中的Volterra記憶核與現(xiàn)有動態(tài)X參數(shù)理論中的記憶核相比，具有更普遍的意義；提出離散化動態(tài)X參數(shù)模型，實驗結(jié)果顯示該模型可以更