[发明专利]Ka波段固态功率放大器预失真器

说明书

本发明公开了Ka波段固态功率放大器预失真器，90°电桥的输出端口通过一个隔直电容与射频信号的输出端口相连；90°电桥的耦合端口与一组所述反向并联肖特基二极管对的一端相连，另外一端与设计频段的中心频率的四分之一开路波长线相连；述90°电桥的直通端口与另一组反向并联肖特基二极管对的一端相连，另外一端与设计频段的中心频率的四分之一开路波长线相连；90°电桥的输入端口的隔直电容后并接直流偏置电路；两个反向并联肖特基二极管对均与对应的四分之一开路波长线相连的一端射频接地，两个反向并联肖特基二极管对连接一个对应的调谐电容。结构简单，提高了预失真电路的应用能力；补偿精度高，能够满足功率放大器的非线性预失真线性化要求。

技术领域

本发明属于通信设备技术领域，涉及Ka波段固态功率放大器预失真器。

背景技术

随着电子通信技术的不断发展，一方面，较低端的电磁波频谱被人们完全挖掘和使用， 民用通信领域的频谱资源越来越稀缺，军事通信领域对保密性较好的高频段频谱有特殊的 使用需求；另一方面，大数据容量和高数据传输率是现代无线通信系统发展趋势，所以具 有更宽工作频带和更高信息容量的微波及毫米波频段的开发和利用变得日益迫切。通常频 域在30-300GHz(波长介于1-10mm)的电磁波称为毫米波，具有波长短，频带宽，并且与 大气中悬浮颗粒气体和含水物质之间的相互作用强优点，所以毫米波技术在卫星通信、雷 达、电子战、遥感技术等领域占据重要的位置。

而对于毫米波通信系统来说，系统的输出功率大小与线性化特性是其主要指标。系统 输出功率的提高可以使该系统拥有更好的抵抗外界干扰的能力并且具有更大的能量覆盖范 围；系统的线性化特性则保证了通信系统的通信质量。由于系统的输出功率与线性化特性 主要受其末端的高功率放大器决定，但是当功率放大器的输出功率较大时将会产生严重的 非线性失真特性，从而影响系统的通信质量。

随着具有高线性化特性的毫米波通信系统在多个领域的重要的作用。例如在卫星通信 领域，随着世界各国对航空航天领域的关注与重视，卫星通信得以迅速发展。其频带也已 经从微波频段上升至毫米波频段的低端(Ka波段)并会在将来向更高的毫米波频段发展， 同时新的调制技术也在卫星通信领域扩展开来，所以卫星通信领域迫切需要具有高线性化 特性的毫米波功率放大器来满足当前和未来卫星通信系统的要求。

传统功率放大器通常采用功率回退的方法，使得功率放大器在低于的饱和输出功率的 水平下工作以满足严格的线性要求，但是这种方法以牺牲效率为代价来提高功率放大器的 线性度，无法同时满足高效率和高线性，较低的效率会造成效率浪费和成本浪费，是一种 很不经济的方法；现今常用的功率放大器线性化技术主要有前馈，反馈和预失真技术，以 改善功放线性度。前两种技术由于毫米波频段工作波长短，电路工艺要求高，在工作频率 高于20GHz时仍存在一些设计限制，例如主辅路径之间的非线性消除的精度以及额外的模 拟信号处理单元导致的高功耗以及较高的设计复杂度等问题，所以在微波频段较为成熟的 反馈技术、前馈技术等线性化手段难以实施。与前两种线性化技术相比，基于非线性器件 的预失真技术具有尺寸更小，复杂度更低，成本更低的优点。因此预失真技术几乎已是微 波高端、毫米波频段所采用的唯一线性化技术手段。

预失真线性化技术主要研究与功率放大器产生的非线性失真信号特性相反的非线性预 失真信号。目前研究方法主要有两大类：一种为传输式非线性预失真，即通过肖特基二极 管串联或并联结构预失真信号发生器；另一种为反射式非线性预失真，即利用肖特基二极 管非线性特性，配合90°电桥叠加原理，实现预失真信号产生。前者射频信号输入/输出 端口直接与非线性器件连接，但由于不同大小信号工作状态下(线性和非线性)，肖特基二 极管的传输特性差异较大，难以实现宽带内的匹配要求，造成损耗大，与功放失真信号的 匹配差。而反射式预失真由于输入/输出端口驻波为90°电桥的驻波，能够较好地解决了端 口匹配问题，但目前出现的反射式非线性预失真信号产生方法难以满足强非线性预失真需 求以及预失真幅度和相位可控性与可调性。

发明内容