關于寬帶射頻功率放大器記憶效應的分析

仲林

摘 要：寬帶射頻功率放大器的記憶效應對前饋技術、預失真技術等外部線性化技術的實際表現有著重要的影響。本文主要從記憶效應的定義和表現入手，對寬帶射頻功率放大器的記憶效應問題進行了分析。

關鍵詞：寬帶射頻功率放大器 電學記憶效應 熱學記憶效應

功率放大器技術是移動通信系統中的一項關鍵技術。按照一定的性能要求，將移動通信信號放大至一定的功率，是功率放大器所發揮的主要作用。

1、寬帶射頻功率放大器的記憶效應的定義和表現

1.1記憶效應的定義

所謂的記憶效應主要指的是在信號的輸入過程中，在帶寬的變化性影響下，所表現出來對信號幅度和相位特征的變化問題[1]。信號幅度和相位特征的變化與信號包絡頻率的變化之間存在著一定的關系。可以說，任何基于幅度調制的信號都可以在放大器的記憶效應的研究過程中發揮作用。數字信號是對放大器的線性度進行計算的主要依據。

1.2記憶效應的主要表現

從頻域的角度來看，記憶效應主要指的是放大器的幅度在輸入信號包絡頻率發生變化的情況下所產生的變化現象。從無記憶功放增益曲線的研究結果來看，在輸入信號的頻率處于相對較窄的范圍內的情況下，放大器的非線性特征會表現出一種恒定性的特征。在輸入信號的帶寬不斷增加的情況下，射頻功率放大器的記憶效應會表現出一種逐漸趨于顯著的特征。在等幅雙音信號成為移動通信系統中輸入的主要信號的情況下，放大器輸出信號在上、下邊帶內所表現出來的不對稱性特征也會成為放大器記憶效應的主要表現。

2、記憶效應的原因分析

2.1電學記憶效應的原因分析

從電學記憶效應的產生原因來看，它與包絡頻率和基頻等因素之間存在著一定的聯系。包絡頻率等因素在隨調制頻率變化過程中所表現出來的節點阻抗，是造成記憶效應現象的一大重要因素。從系統的運行情況來看，基波與二次諧波至提供了一小部分的記憶效應。從直流和其他頻段之間的差異性因素來看，在系統的中心頻率發生轉變的情況下，基波和二次諧波阻抗會出現一定的轉變。在基波和諧波波段產生大量的記憶效應以后，記憶效應的形態會在頻道發生改變的情況下出現一定的變化。

2.2熱學記憶效應的原因分析

放大器的熱學記憶效應可以被看做是熱電偶合作用的產物。在移動通信領域，熱點耦合會給一些頻率為1MHz左右的低頻信號帶來一定的影響。圖1所示的內容就是熱功率反饋的系統框圖。

從圖1中所示的內容來看，K值所表述的內容為溫度與放大器增益之間的關系。從移動系統的實際情況來看，晶體管的電路參數可以被看作是溫度的函數，但是由于發揮溫度補償功能的外部偏置電路難以對晶體管結溫度變化情況進行探測，因而自熱效應也就成為了熱學記憶效應的主要產生原因。

3、線性化與記憶效應的分析

3.1記憶效應的仿真

現行技術是寬帶系統中常用的技術，表1所示的內容就是主要的線性化技術之間的對比。

Volterra模型的應用，可以為失真機制與記憶效應的研究工作的開展提供一定幫助。從這一模型的實際應用效果來看，它只能在對一些依賴于調制頻率的記憶效應進行分析的過程中發揮一定的作用，五階Volterra模型的研發，可以對傳統Volterra模型的一些劣勢進行優化，但是這一模型也存在著計算復雜的問題[2]。這樣，利用數值方法進行模擬的措施就成為了記憶效應研究過程中不可缺少的一項措施。諧波平衡法就可以被看作是一種具有可行性的解決方法。它可以借助Kirchhof定義的作用，對極品相應和非線性諧波響應疊代問題進行解決。由于這種方式只能得到一些頻譜分量的最后結果，因而幅度掃描也是對五階的非線性進行區分的重要方式。

3.2記憶效應的測量

記憶效應具有著難以得到有效測量的特點。頻譜分析法是對記憶效應的邊帶幅度進行分析的有效方法。網絡分析儀雖然可以在雙音測量中提供一些與基頻有關的相位信息，但是這種基于雙音測量的測量方式所提供的信息，也只能對某個頻率下信號的記憶效應進行反映。以二極管的非線性特征為參考的測量方式是學者目前目前所研究的一種重要測量方式。這種方式的應用，可以讓調制頻帶上的IM3相位保持一種恒定性的特征。

在記憶效應的測量過程中，測量精度也是學者不可忽視的問題。高性能的測量設備的應用，是對一些可以被校準的誤差進行處理的有效方式。針對一些信號發生器在趨勢及應用過程中表現出來的低頻相位漂移問題，工作人員需要在測量結束以后對抵消的相位進行嚴格檢查。

結論

包絡頻率等因素在隨調制頻率變化過程中所表現出來的節點阻抗，是造成記憶效應現象的一大重要因素。自熱效應也就成為了熱學記憶效應的主要產生原因。Volterra模型的應用，是對射頻功率放大器的記憶效應的研究提供幫助。

參考文獻

[1]袁曉輝.記憶非線性功率放大器行為建模及其數字預失真[D].西南交通大學，2016.

[2]何軍.寬帶射頻功率放大器記憶效應的研究[D].電子科技大學，2009.