前饋型功放的自適應算法

習超 陶聰 陳榮華 漆麗娟 東華理工大學

引言

前饋型線性功放是現代功率放大器研究和設計中的一個重要部分。前饋是目前改善功放線性比較好的方法，但是該方法的一個問題是降低了功放的效率。本文基于前饋型線性功放特征以及自適應技術，提出了一種全新的自適應算法。

1 基本原理和分析

1.1 系統分析

前饋型線性功放原理如圖1所示，包括載波對消環路1和交調對消環路2。其具體工作原理為：輸入信號通過10dB耦合器提取主功放輸出端含有交調分量和載波的失真信號，該信號與射頻輸入端耦合的信號對消，提取交調分量；交調分量經過手動調幅調相并放大到一定值后，通過10dB耦合線與主信號合成，對消主信號的交調分量，使功放的交調滿足系統要求。由圖1和其原理可知，環1交調信號的提取優劣對整個系統性能提升密切相關。

1.2 自適應算法

本文提出的前饋型線性功放自適應算法，其核心思想是采用幅度和相位進行交替調整的方法，在每次進行幅度或相位的調整時，根據當前的幅度或相位值，先單獨的對幅度或相位增加或減少固定的步長，然后再檢測該狀態下對消的效果確定下一步的調整方向（增加或減少固定的步長），當繼續調整時出現了對消的效果無明顯變化或者變差的情況下再對另一種狀態（幅度或相位）做相應的處理但固定步長不一樣，當對消效果達到最好時再對其微調讓其保持在穩定的狀態下。另外，考慮到實際工

Fig.1 Feedforward linear power amplifier block diagram圖1 前饋型線性功放原理框圖

程中收斂速度的問題，我們往往會先設置一組固定的反饋功率值，該反饋功率值可以看作是接近對消性能最優的狀態，從而使自適應算法能夠使幅度和相位盡快的收斂達到我們所需的目標，從而縮短收斂時間。具體實現流程如圖2所示。

2 實驗結果及分析

為了驗證本文所提出的自適應算法的可行性，根據原理圖1搭建了前饋型線性功放的實驗平臺。整個系統的輸出功率為40W，相位調整電路采用公司設計的電路，前饋型線性功放的自適應算法采用LPC系列的單片機來實現。系統對消前與對消后的互調值的對比如圖3。

Fig.2 Adaptive tuning flow of amplitude or phase圖2 幅度或相位自適應調整流程

本文所提出的自適應算法，應用在前饋型線性功放中，可以使線性改善大于55dBc。

Fig.3 Comparison of the intermodulation values of the system before (up) and after (down) cancellation圖3 系統對消前(上)與對消后(下)的互調值的對比示意圖3 結論

本文提出一種新的前饋型線性功放的自適應算法，文中對該算法的原理進行了詳細的推導和分析，并且通過了硬件實驗平臺，基于LPC系列的單片機實現自適應算法后，對932 MHz 40 W前饋型線性功放進行實際測試，實驗結果表明自適應算法在前饋型線性功放有著重要的促進作用，能夠快速的進行收斂。