本文中用AM/AM和AM/PM转换特性来描述射频功率放大器的非线性模型,假设预失真函数为F,它与输入信号的功率或电压有关(通常取功率作变量),包括了射频功率放大器的AM/AM转换特性和AM/PM转换特性的复增益函数设为G,则:
必须指出,G仅与输入信号的幅值有关,而与它的相位无关。定义误差为 ,其中K为常数,表示系统的线性增益。若E小于规定的阙值,则预失真达到收敛状态。解调信号Vf将与Vi的波形相同,只是在幅度上相差常数增益K。将公式(1)代入式(2),推出:
此式就是自适应预失真器收敛的目标,F为满足线性化的预失真函数。
环路延时的补偿
在预失真线性化系统理想收敛的情况下,预失真器造成的失真可以与放大器的失真完全抵消,放大器输出反馈信号Vf与系统输入信号Vi之间仅存在幅度上的差别K和时延上的差别 ,写成数学形式:
在误差比较器中,将实际功放输出信号Vf(t)与预期线性输出信号KVi(t)相减,得到误差信号输出,E(t)=Vf(t)-KVi(t)=K[Vi(t+τ)-Vi(t)]。Vi(t)为周期信号,同时 的值又恰好是信号周期的整数倍,否则E(t)不为零。由此可见,使用这种误差比较器,即使在系统的初始状态,输入输出信号呈现线性关系,误差信号输出却不为零,自适应算法将对LUT表进行错误的更新。为此,必须对误差函数进行修正。公式为:
即对基带数字信号Vi进行大小为 的延时。由以上分析可知,估计环路时延 是自适应环路收敛的一个重要环节。 的取值大小,直接影响放大器线性化技术的质量。以下是当前几种环路延时补偿方法的简要描述。
迭代法(Nagata’s method)
这种方法基于信号q(t)与其延时信号q(t-r)的关系,利用线性迭代方法估计延时值r,关系如下式:
rn表示信号在tn时刻的延时。T为常数,控制步进。迭代法方法简单可行,但存在精度不好的问题。迭代法具体实施见图2。
图2 迭代法估计延时时间
锁相环法(DLL method)