在接近峰值效率的情况下，通常用于无线基站的射频功率放大器会使它们放大的信号失真。失真不仅影响信号的清晰度，还使信号难以保持在指定的频带内。基站运营商如果不能防止虚假的放大器辐射干扰相邻频率，就有可能违反FCC和国际监管机构的标准。今天的WCDMA和LTE运营商比他们的前辈拥有更宽的带宽，增加了伪发射干扰的可能性。
为了减少这些排放并实现更线性的放大器输出，基站操作员可以降低放大器的功率输出，但这种做法也会降低效率。在峰值效率以下工作的放大器会消耗更多的能量，而且会发热，有时需要昂贵的冷却设备来防止过热。
在CommScope，我们开发数字预失真（DPD）系统，该系统提供了一种能够有效地操作放大器的方式，同时提高线性度并最大限度地减少杂散排放。DPD在放大之前改变信号，抵消放大器的失真以产生更清晰的输出信号。与模拟对应物不同，DPD系统在数字域中运行，使工程师能够构建产生清洁输出信号的灵活和自适应解决方案。金宝搏官方网站
我们已经开发、实施并获得了DPD技术的专利，使无线基站能够更有效地运行，同时符合严格的监管要求。我们依赖MATLAB®和仿真软金宝app件®描述功率放大器及其失真，建模和仿真DPD设计，并验证我们的硬件实现。
表征功率放大器
DPD地址两种类型的失真。1型失真是放大器传递函数的曲率。又称幅度调制到幅度调制（AM-AM）和幅度调制到相位调制（AM-PM）失真，这种效果不是信号带宽的函数。相反，2型失真，也称为存储器效果，是信号带宽的函数，变得更加突出，随着带宽增加。
设计DPD系统的第一步是充分表征由耦合放大器引起的第1类和第2类失真。在CommScope，我们使用MATLAB在实验室中对功率放大器进行表征。在用MATLAB生成基带波形后，我们将其下载到信号生成链中，该信号生成链将输出到放大器。第二链捕获放大器输出并将其反馈到MATLAB中(图1)。
处理第一类失真
在实验室对实际放大器进行运行测试后，利用MATLAB对输入波形和输出波形进行比较，确定放大器对信号的失真程度。该数据处理包括两个信号的时间、增益和相位对准。根据我们的分析，我们生成了放大器的传递函数图来可视化1型失真(图2)。
如果放大器完全不扭曲信号，则归一化幅度将被绘制成一条水平线，值为1，相位将在0度恒定。然而，典型放大器的归一化幅度和相位随输入功率的函数而变化。在MATLAB中通过输出采样除以输入采样得到放大器的复增益。类型1 DPD校正只是这个复杂增益的逆。
表征2型失真
表征2型失真需要更复杂的方法，因为这种类型的失真取决于信号带宽。我们首先将放大器驱动，其中MATLAB中产生的信号由两个由间隙分开的两个窄带宽载波组成。在应用1型DPD以移除AM-AM和AM-PM效果后，我们添加了具有可调幅度和相位的三阶预失真。使用MATLAB优化功能，包括FMINBND和FMINSEARCH，我们优化了幅度和相位，以最小化放大器呈现的三阶失真，首先在中心频率的一侧，然后在另一侧。我们对多个载波间隔重复此过程，以完全映射放大器的2型失真作为频率的函数。使用三阶预失真足以表征放大器，因为高阶失真的频率依赖性遵循三阶失真的频率依赖性。
图3中所示的曲线图示出了该过程。最接近中心频率的两个大尖峰代表了调制的载体。两个下一个最大的尖峰在噪声底板上方上升约2.5分，代表了放大器呈现的三阶失真。在中心频率左侧的尖峰中，红线显示放大器的三阶失真。红色下方的橙色线显示施用1 dpd后的失真。在添加由Matlab优化功能确定的幅度和相位的增加三阶预失真后，绿线显示失真。请注意，此步骤不会降低右侧的相应峰值;事实上，扭曲已经加剧了。在频谱的低频侧注意最佳幅度和相位之后，我们重新调整幅度和相位以减小高频侧的峰值。
使用MATLAB生成的两个载波之间具有不同间距的波形，在感兴趣的带宽上测量不同频率的第2型失真的幅度和相位。然后我们在MATLAB中生成一个图形来可视化结果(图4)。随着频率远离中心，失真的幅度增加，支持我们的观察，即随着信号带宽的增加，第二类失真加剧。金宝app同样地，相位图的180度跳跃支持我们的观察，即最大限度地减少中心频率一侧的失真，会使另一侧的失真金宝app更严重。
我们开发了一个放大器的数学模型及其失真。该模型的一般形式是
\ [Y = X + \ underbrace {X \ f (P)} _{1型}+ \ \文本underbrace{左d \ \ \ {X \₂(P) \ \} / \, dt} _{2型}\文本\]
其中\(X\)是放大器的输入，\(Y\)是放大器的输出，\(P\)是瞬时包络功率。为了匹配图4所示的特性，对第二类失真进行建模需要对时间进行区分(幅度随频率偏移而线性变化，相位在零偏移频率下变化180度)。利用MATLAB将该模型的参数与表征过程中采集的数据进行拟合。我们拟合的参数是用于将三阶失真和五阶失真相乘的复值(高阶失真通常不需要)。我们通过提供相同输入的放大器和模型，并比较输出，验证了模型准确地反映了放大器的行为。
一旦我们有了放大器的精确模型，我们就开发了DPD模型来校正放大器造成的失真。图5是一个框图，显示了如何在FPGA或ASIC中实现该模型。图5还显示了我们在MATLAB中执行的操作(没有延迟块)，以在实验室中实现这个模型，用于放大器的开发。查找表中的值是自适应调整的，以尽量减少放大器的输入波形和输出波形之间的差异。
多尔蒂的并发症
我们最初的DPD开发过程专注于AB类放大器，直到几年前，这是行业的主要产品。随着WCDMA和LTE系统越来越流行，工程师们开始探索能够有效处理高峰值平均比信号的放大器设计。在CommScope，我们回到了一个老想法:Doherty放大器。多尔蒂放大器于1936年首次亮相，现在是WCDMA和LTE系统的无线发射机的主要选择。
对于AB类放大器，2型失真的幅度是关于中心频率对称的，而对于Doherty放大器，它不是(图6)。此外，Doherty放大器的相角的变化不是180度。
处理这种不对称性需要对放大器的数学模型做一些小的修改:
\ [Y = X + {X \ f (P)} + P[左d \ \ \ {X \₂(P) \ \} / \, dt] + N(左d \ \ \ {X \ f_3 (P) \ \} / \, dt) \]
其中\（x \）是放大器输入，\（y \）是放大器输出，\（p \）是瞬时信封电源，\（p \）是正频率通滤波器，\（n \）是负频率通滤波器。
这个模型包括正频率和负频率的单独项。我们使用频率通滤波器将这些条件应用到适当的频率上。我们使用信号处理工具箱中的滤波器设计与分析工具来设计滤波器™．图7比较了两种WCDMA载波Doherty放大器的原始输出频谱与采用1型和2型数字预失真后的输出频谱。
充分利用模型
我们为RF功率放大器DPD创建的MATLAB模型非常通用，并且在U.S.和其他地方的康普中的许多其他组有用。我们使用了Matlab编译器™创建模型的独立版本。现在，CommSope中的其他团队即使在没有安装MATLAB的计算机上也可以使用模型。
我们已经将基于MATLAB的DPD算法纳入了更大的SIMULINK模型，可在传输信号上执行CREST因数，数字上转换和数字下变金宝app频。这些较大的模型在DSP和FPGA上实现，并作为完整的生产系统交付。
DPD模型的一个关键优势是其简单性，这使得在广泛的晶体管技术中，包括Si-LDMOS、GaN HEMT和GaAs HV-HBT，能够快速响应时间。
CommScope工程师继续用七阶预失真和其他技术推动功率放大器效率的边界。与我们原始DPD技术的开发一样，MATLAB在这个过程中是必不可少的，因为它让我们快速尝试不同的方法，并在将我们的设计提交到硬件之前确定最好的方法。
