毫米波固态功放线性化技术研究仿真(7)
直接反馈预失真电路系统的优点在于结构简单，缺点是工作带宽比较窄，不适用于宽带系统。此外，如果微波功率放大器的增益有限的话，耦合反馈网络必然损失一部分功率，增益损失太大，输出及效率就会降低。粗略地说，如果获得10dB的负反馈，放大器输出的IMD将下降10dB，这意着整个系统的增益要相应下降10dB。如果使用多级电路，稳定性又难以保证，容易引起自激。因此它适用于线性要求不高的系统。
3.2.2 间接反馈法
图3.2为一种简单的间接反馈系统，输入和输出两端都接入定向耦合器，峰值检波后送入附加的差动放大器，形成的振幅误差校准信号进行增益控制。假设功放远没有进入饱和，这样的反馈环强迫输出包络复制输入包络，结果改善了频谱失真。这种间接反馈系统主要用于移动通信的VHF及UHF频段固态放大器中，对交调产物有几个dB的改善，而不能进一步改善线性度是因为，这种简单的校准不能增加微波器件的饱和功率，当信号进入增益压缩区，线性度的改善效果急剧下降，最终引起了带宽和稳定性问题[18]。
图3.2 间接反馈法原理图
3.2.3 极性环
极性环是间接反馈环的一种扩展，极性环需要对信号的振幅和相位的校准同时进行，但实施起来比较困难。其原理框图如图3.3所示。
图3.3 极坐标环法原理框图
极性环的射频电路简单，而其VCO和RF调制都包含在反馈回路中，它们引入的非线性也可以被修正，因此能使用低成本的调制器而不降低系统的最终性能。主功放可以使用C类放大器来提高系统的整体效率。整个电路是闭环的，对器件的老化、环境变化等不敏感。极性环的关键问题在于对大多数调制方式，振幅、相位所需要的反馈带宽不同。增加反馈带宽会降低环路增益，当一条反馈通路需要大的反馈带宽而另一条需要大的环路增益时就产生了矛盾，从而限制了整体线性度的改善。此外相位反馈回路使用了锁相环，锁相环电路在低振幅电平下会遇到锁定问题，并且在跟踪相位突然变化时也会遇到问题。这些缺陷导致极性环技术在实践中很少被采用。
3.2.4 笛卡尔反馈法
笛卡尔反馈法是直接反馈法的一种改进。它将给定基带形式的射频信号分成两个分量，这两个分量之间正交同相，用以跟踪信号的振幅和相位。笛卡尔环比上面介绍的极性环拥有更多的优势。在当今的通信系统中，大部分采用数字处理，因此大部分基带信号用I、O格式输出，前者拥有很好的匹配途径，能够消除振幅和相位的不同带宽，满足信号处理的要求。这种环在反馈法中应用上是一种比较广泛的形式，跟极坐标法环相比，笛卡尔环的优势在于：射频信号分成正交同相的分量传入信道，而两条正交信道的对称性，使得AM-AM转换、AM-PM转换的非线性失真降低，但是这种笛卡尔反馈法也存在带宽的问题，不适用于宽带系统。
3.3 前馈法
前馈技术是由贝尔实验室的研究人员在上世纪20年代发明的，是无条件稳定并且理论上可以完全消除非线性失真分量。特别在宽带和多载波系统中，前馈技术得到广泛应用。然而前馈技术对信号通路的幅度和相位特性匹配要求特别严格，这一方面也成为最近前馈技术研究的主要方向。
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