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射频数字预失真器设计与实现

作 者: 许高明
导 师: 刘太君
学 校: 宁波大学
专 业: 通信与信息系统
关键词: 射频 功率放大器 FPGA 数字预失真
分类号: TN722.75
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
下 载: 124次
引 用: 1次
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内容摘要


随着无线通信的飞速发展,3G、LTE以及4G等通信系统中的调制方式需要高度线性,而功率放大器的线性度不够阻碍了功放高效性的实现,由此使功率放大器在现行以及未来的无线通信系统中成为一个发展瓶颈,急需解决。所以在现阶段国内外功放的线性化研究与实现掀起了一股热潮。本论文在研究了几种预失真器后,设计并实现了几种高性能的射频数字预失真器并搭建了一套射频数字预失真系统的测试平台。本文首先对功率放大器线性化技术的国内外研究现状、非线性性能指标以及数字预失真技术进行了讨论。其次详细阐述了记忆多项式、查找表、Hammerstein以及改进型Hammerstein等数字预失真器的FPGA实现方法、预失真系统测试平台的搭建方法以及各种仪器设备的配置方法。文中所用的FPGA开发板是Altera公司的StratixII DSP板。板上的FPGA芯片为EP2S60F1020C3,同时包含了两路ADC和DAC,ADC的采样频率为105Msps,DAC的时钟有165MHz,能够满足本论文的数字预失真器的设计与实现的需要。预失真系统测试所用平台包括多种仪器设备如:Agilent公司的矢量信号发生器ESG E4438C,频谱分析仪PSD E4445A,混合信号示波器54833D,混合信号发生器MXG N5182A,数字接口模块N5102A等。然后是LDMOS AB类和Doherty两类功放分别采用双载波WCDMA和六载波CDMA2000信号进行射频数字预失真测试的结果以及结果分析。最后是全文的总结与前景展望。测试结果显示,本文所设计实现的预失真器能够使AB类和Doherty功放的交调失真降低16dBc左右,性能稳定良好,能够产业化,市场前景广阔。

全文目录


摘要  2-3
Abstract  3-6
引言  6-7
1 绪论  7-10
  1.1 课题研究背景与意义  7
  1.2 国内外研究现状与进展  7-8
  1.3 本论文的工作与内容安排  8-10
2 射频功率放大器非线性分析及数字预失真技术  10-16
  2.1 射频功率放大器的非线性  10-13
    2.1.1 功率放大器的非线性分析  10-11
    2.1.2 功率放大器记忆效应和动态行为模型  11-13
  2.2 数字预失真线性化技术  13-15
    2.2.1 基带数字预失真技术  14
    2.2.2 射频数字预失真技术  14-15
  2.3 本章小结  15-16
3 数字预失真器  16-21
  3.1 记忆多项式数字预失真器  16-17
  3.2 Hammerstein 数字预失真器  17-18
  3.3 改进型Hammerstein 数字预失真器  18-19
  3.4 本章小结  19-21
4 数字预失真器FPGA 实现与仿真  21-33
  4.1 基于FIR 的记忆多项式预失真器的设计  21-24
    4.1.1 FIR 滤波器组的设计  21-24
  4.2 改进型Hammerstein 数字预失真器的实现  24-32
    4.2.1 基于LUT 的静态非线性子系统设计  24-29
    4.2.2 基于FIR 的动态弱非线性子系统设计  29-32
  4.3 本章小结  32-33
5 射频数字预失真系统测试平台搭建  33-47
  5.1 射频数字预失真测试平台简介  33-34
  5.2 测试平台的搭建  34-42
    5.2.1 N5102A 数字信号接口模块的连接与调试  35-36
    5.2.2 MXG N5182A 混合信号发生器的连接与调试  36
    5.2.3 FPGA 开发板的连接与调试  36-42
  5.3 射频数字预失真测试平台及其测试  42-46
    5.3.1 测试平台的性能测试步骤  42-45
    5.3.2 测试平台性能测试结果  45-46
  5.4 本章小结  46-47
6 射频数字预失真器的硬件测试  47-57
  6.1 基于AB 类射频功率放大器的数字预失真测试  47-53
    6.1.1 AB 类功放基于双载波WCDMA 信号的数字预失真测试  47-49
    6.1.2 AB 类功放基于六载波CDMA2000 信号的预失真测试  49-53
  6.2 基于Doherty 射频功率放大器的数字预失真测试  53-56
    6.2.1 Doherty 功放基于双载波WCDMA 信号的数字预失真测试  53-54
    6.2.2 Doherty 功放基于六载波CDMA2000 信号的数字预失真测试  54-56
  6.3 本章小结  56-57
7 全文总结与展望  57-59
  7.1 全文总结  57
  7.2 主要贡献  57-58
  7.3 工作展望  58-59
参考文献  59-62
附录A FPGA 引脚关系  62-63
附录B 优化的寻址模块输入输出接口定义部分源代码  63-64
在学研究成果  64-65
致谢  65

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 基本电子电路 > 放大技术、放大器 > 放大器 > 放大器:按作用分 > 功率放大器
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