圖2 數(shù)字預(yù)失真技術(shù)基本原理
數(shù)字預(yù)失真技術(shù)的優(yōu)勢在于：工作在數(shù)字基帶上，成本低，適應(yīng)性強(qiáng)，還可以通過增加采樣率和增大量化階數(shù)來抵消高階互調(diào)失真，可以使用簡單高效的AB類放大器，避免前饋技術(shù)帶來的復(fù)雜性、高成本和高功耗，顯著提高放大器的線性和整體功效。使用數(shù)字預(yù)失真技術(shù)的前提是必須準(zhǔn)確測量得出放大器的非線性特性，進(jìn)而才能根據(jù)放大器的非線性特性對(duì)輸入的基帶信號(hào)進(jìn)行預(yù)失真處理。
但是，由于無線通信系統(tǒng)的信號(hào)帶寬日益增加，如WCDMA四載波的帶寬已達(dá)20MHz，用傳統(tǒng)的窄帶網(wǎng)絡(luò)測量方法(如矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀)，無法準(zhǔn)確測量出寬帶放大器在實(shí)際工作情況下的非線性特性。因?yàn)橛檬噶烤W(wǎng)絡(luò)分析儀測量時(shí)輸入放大器的信號(hào)是掃頻信號(hào)，而不是實(shí)際工作中寬帶的復(fù)雜調(diào)制信號(hào)。這就對(duì)放大器的非線性測試提出了新的要求。
羅德與施瓦茨用實(shí)際信號(hào)測量放大器的方法使用數(shù)字信號(hào)源R&S SMU200A或R&S SMIQ、R&S AMIQ產(chǎn)生放大器實(shí)際工作中的信號(hào)，可以是寬帶的復(fù)雜調(diào)制信號(hào)，也可以是其他任意信號(hào);通過高精度信號(hào)分析儀R&S FSQ或頻譜儀R&S FSU、R&S FSP對(duì)放大后信號(hào)的測量，來確定放大器的AM/AM和AM/PM特性，即確定放大器的非線性特性，并據(jù)此提供了對(duì)測試信號(hào)進(jìn)行數(shù)字預(yù)失真的功能。該測量方法通過羅德與施瓦茨公司的免費(fèi)測試軟件R&S AmpTune來控制儀器進(jìn)行測量，并處理數(shù)據(jù)，經(jīng)驗(yàn)證可以準(zhǔn)確測量用于各種通信標(biāo)準(zhǔn)的放大器的非線性特性，并獲得顯著的線性化效果，節(jié)省大量的時(shí)間和成本。
基本測試原理
放大器的非線性特性一般采用AM/AM和AM/PM表示。AM/AM指的是輸出電平隨輸入電平變化的特性，代表放大器幅度非線性;AM/PM指的是輸入和輸出的相位差隨輸入電平變化的特性，代表放大器相位非線性。應(yīng)該注意到，由于放大器存在記憶效應(yīng)，AM/AM和AM/PM只能近似表征放大器的非線性，而在輸入實(shí)際信號(hào)時(shí)測得的放大器AM/AM和AM/PM特性能更準(zhǔn)確地反映放大器的包括記憶效應(yīng)導(dǎo)致的非線性在內(nèi)的總體非線性特性。本測試方法的關(guān)鍵就在于準(zhǔn)確測量放大器在輸入實(shí)際工作信號(hào)時(shí)的AM/AM和AM/PM特性，并據(jù)此來實(shí)現(xiàn)數(shù)字預(yù)失真功能。
硬件連接
該測試方案的硬件連接比較簡單，以下用數(shù)字信號(hào)源R&S SMU200A和信號(hào)分析儀R&S FSQ作為測試儀器，測試架構(gòu)與連線如圖3所示。數(shù)字信號(hào)源R&S SMU200A用于產(chǎn)生任意波形。針對(duì)用于不同通信標(biāo)準(zhǔn)的被測放大器，如WCDMA、CDMA2000、WLAN等，可以使用相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的任意波形(由免費(fèi)軟件R&S WinIQSim編輯標(biāo)準(zhǔn)信號(hào))來測試，也可以產(chǎn)生帶限的噪聲或傳統(tǒng)的雙音信號(hào)來進(jìn)行測試。信號(hào)分析儀R&S FSQ用于分析經(jīng)放大器放大后的信號(hào)。在安裝了GPIB接口卡的PC上運(yùn)行測試軟件R&S AmpTune，來控制測試儀器并處理數(shù)據(jù)。
圖3 測試架構(gòu)與連接
為了保證測量的準(zhǔn)確度，信號(hào)分析儀使用信號(hào)源的10MHz參考頻率，并使用信號(hào)源輸出的外觸發(fā)信號(hào)。連接放大器時(shí)要注意的是，如果經(jīng)放大后的射頻信號(hào)大于30dBm(即信號(hào)分析儀或頻譜儀的最大允許輸入電平)，必須在放大器和信號(hào)分析儀R&S FSQ之間增加衰減器，以保護(hù)信號(hào)分析儀。
測試軟件R&S AmpTune
測試軟件R&S AmpTune的界面如圖4所示。從R&S AmpTune的界面上可以清晰地看出信號(hào)的處理過程：信號(hào)源中的數(shù)字化IQ信號(hào)經(jīng)D/A變換和低通濾波后，進(jìn)行I/Q調(diào)制和上變頻，產(chǎn)生射頻信號(hào)饋入放大器。射頻信號(hào)經(jīng)放大后，輸入到信號(hào)分析儀中，信號(hào)分析儀對(duì)輸入的信號(hào)適當(dāng)衰減后進(jìn)行下變頻得到中頻信號(hào)，中頻信號(hào)經(jīng)數(shù)字下變頻得到數(shù)字IQ信號(hào)。測試軟件R&S AmpTune通過比較信號(hào)源產(chǎn)生和信號(hào)分析儀最終所獲得的IQ信號(hào)，即可分析出放大器的AM/AM和AM/PM特性。
