圖2 數(shù)字預失真技術(shù)基本原理

數(shù)字預失真技術(shù)的優(yōu)勢在于：工作在數(shù)字基帶上，成本低，適應(yīng)性強，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)字預失真技術(shù)的前提是必須準確測量得出放大器的非線性特性，進而才能根據(jù)放大器的非線性特性對輸入的基帶信號進行預失真處理。

但是，由于無線通信系統(tǒng)的信號帶寬日益增加，如WCDMA四載波的帶寬已達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)，無法準確測量出寬帶放大器在實際工作情況下的非線性特性。因為用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量時輸入放大器的信號是掃頻信號，而不是實際工作中寬帶的復雜調(diào)制信號。這就對放大器的非線性測試提出了新的要求。

羅德與施瓦茨用實際信號測量放大器的方法使用數(shù)字信號源R&S SMU200A或R&S SMIQ、R&S AMIQ產(chǎn)生放大器實際工作中的信號，可以是寬帶的復雜調(diào)制信號，也可以是其他任意信號;通過高精度信號分析儀R&S FSQ或頻譜儀R&S FSU、R&S FSP對放大后信號的測量，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)此提供了對測試信號進行數(shù)字預失真的功能。該測量方法通過羅德與施瓦茨公司的免費測試軟件R&S AmpTune來控制儀器進行測量，并處理數(shù)據(jù)，經(jīng)驗證可以準確測量用于各種通信標準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，而在輸入實際信號時測得的放大器AM/AM和AM/PM特性能更準確地反映放大器的包括記憶效應(yīng)導致的非線性在內(nèi)的總體非線性特性。本測試方法的關(guān)鍵就在于準確測量放大器在輸入實際工作信號時的AM/AM和AM/PM特性，并據(jù)此來實現(xiàn)數(shù)字預失真功能。

硬件連接

該測試方案的硬件連接比較簡單，以下用數(shù)字信號源R&S SMU200A和信號分析儀R&S FSQ作為測試儀器，測試架構(gòu)與連線如圖3所示。數(shù)字信號源R&S SMU200A用于產(chǎn)生任意波形。針對用于不同通信標準的被測放大器，如WCDMA、CDMA2000、WLAN等，可以使用相應(yīng)標準的任意波形(由免費軟件R&S WinIQSim編輯標準信號)來測試，也可以產(chǎn)生帶限的噪聲或傳統(tǒng)的雙音信號來進行測試。信號分析儀R&S FSQ用于分析經(jīng)放大器放大后的信號。在安裝了GPIB接口卡的PC上運行測試軟件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

為了保證測量的準確度，信號分析儀使用信號源的10MHz參考頻率，并使用信號源輸出的外觸發(fā)信號。連接放大器時要注意的是，如果經(jīng)放大后的射頻信號大于30dBm(即信號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分析儀R&S FSQ之間增加衰減器，以保護信號分析儀。

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的處理過程：信號源中的數(shù)字化IQ信號經(jīng)D/A變換和低通濾波后，進行I/Q調(diào)制和上變頻，產(chǎn)生射頻信號饋入放大器。射頻信號經(jīng)放大后，輸入到信號分析儀中，信號分析儀對輸入的信號適當衰減后進行下變頻得到中頻信號，中頻信號經(jīng)數(shù)字下變頻得到數(shù)字IQ信號。測試軟件R&S AmpTune通過比較信號源產(chǎn)生和信號分析儀最終所獲得的IQ信號，即可分析出放大器的AM/AM和AM/PM特性。