一种基于泰勒级数的HPA失真模型的非线性校正方法 (2007年)

本文介绍了一种非线性校正方法，主要用于高功率放大器（High Power Amplifier，简称HPA）的非线性失真问题。这种方法以预失真技术为核心，通过消除泰勒级数表达式中产生非线性的奇次方项来实现对HPA非线性的补偿。基于此方法的仿真结果显示，该技术能有效校正HPA的非线性失真，提高了放大器的工作效率和信号传输质量。 在详细讲解该知识点之前，我们需要了解几个重要概念： 1. 高功率放大器（HPA）：这是一种用于提升信号功率的电子设备，常见于无线通信、广播电视等发射机系统中。由于放大器在高功率下的非线性行为，放大器输出的信号会产生失真，影响信号质量。 2. 非线性失真：在放大器中，理想情况下，输出信号应当与输入信号保持一致的放大倍数，即放大器工作在线性状态。但实际情况是，当输入信号达到一定强度时，输出信号会出现波形变形，这就是非线性失真。 3. 预失真技术：这是一种非线性校正技术，通过在信号输入放大器之前对信号进行一种特定的非线性处理，使放大器输出的失真信号与原始信号之间产生一种反向的非线性失真，从而在总体上减少或消除输出信号的失真。 4. 泰勒级数：是数学中一种将复杂函数展开成多项式的方法。在放大器的非线性建模中，泰勒级数被用来近似描述放大器的输出行为，其中的高阶项（尤其是奇次方项）代表了信号失真的非线性部分。 5. 奇次项消除：在泰勒级数展开式中，奇次项（例如一次方、三次方等）是产生非线性失真的主要因素。消除这些奇次项可以有效降低信号的非线性失真。 在本论文中，作者提出了一种基于泰勒级数的非线性失真模型，该模型通过预失真技术来消除产生非线性失真的奇次方项。作者认为，通过精确控制预失真器的参数，可以在基带数字域对信号进行处理，从而在放大器的输出端实现有效的非线性失真补偿。 在实际应用中，非线性失真的补偿是非常重要的。例如在采用正交频分复用（OFDM）调制技术的数字广播电视系统中，信号具有较高的峰均功率比（PAPR）。当放大器工作在这种高PAPR信号下时，很容易产生严重的非线性失真和互调干扰（IMD），降低信号的传输质量。因此，非线性校正技术在数字广播电视发射中，成为提升发射质量的关键技术之一。 传统上，非线性校正主要采用功率回退法，它通过减小放大器的输入功率，让放大器工作在线性区域内。但这种方法会降低放大器的效率，因此并非最佳选择。预失真技术正是为了解决这一问题而出现的。 预失真技术通过在信号发送前进行特殊处理，从而达到消除或降低非线性失真。在作者提出的方法中，通过对基带信号进行预失真处理，可以消除泰勒级数中产生非线性的奇次方项，从而有效补偿非线性失真。 文章还提到，对于无记忆功率放大器的非线性分析，可以将输入信号简化为单载波和双音信号模型，并通过数学推导，得出信号经过放大器后的输出表达式。通过这些数学表达式，可以更深入地理解和设计非线性校正方案。 总而言之，该论文提出的基于泰勒级数的HPA非线性校正方法，为改善高功率放大器在强信号下的性能提供了新的思路，也为非线性放大器的设计和校正提供了理论依据和实践指南。