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高效宽带包络跟踪系统电路性能优化及非线性行为校正

曹韬 刘友江 杨春 周劼

引用本文: 曹韬, 刘友江, 杨春, 周劼. 高效宽带包络跟踪系统电路性能优化及非线性行为校正[J]. 电子与信息学报, 2020, 42(3): 787-794. doi: 10.11999/JEIT190275 shu
Citation:  Tao CAO, Youjiang LIU, Chun YANG, Jie ZHOU. Circuits Optimization and System Linearization for High Efficiency and Wideband Envelope Tracking Architecture[J]. Journal of Electronics and Information Technology, 2020, 42(3): 787-794. doi: 10.11999/JEIT190275 shu

高效宽带包络跟踪系统电路性能优化及非线性行为校正

    作者简介: 曹韬: 男,1985年生,副研究员,研究方向为无线测控通信系统设计技术;
    刘友江: 男,1986年生,特聘研究员,研究方向为无线测控通信系统设计技术;
    杨春: 男,1972年生,研究员,研究方向为无线测控通信系统设计技术;
    周劼: 男,1972年生,研究员,研究方向为无线测控通信系统设计技术
    通讯作者: 曹韬,caotaog@gmail.com
  • 基金项目: 国家自然科学基金(61601425)

摘要: 为改善包络跟踪(ET)发射机带宽、效率、线性度等指标,需优化其关键电路性能并校正系统非线性行为。针对该问题,该文构建电源调制器等效模型,推导其效率极值并阐述效率优化方法;引入频率补偿网络来提升电路带宽及线性性能;基于系统非线性行为特征,提出包络增强型数字预失真模型及线性化方案;设计实际电路并搭建包络跟踪系统。对于S频段5/10/20 MHz带宽6.7 dB峰均比测试信号,该系统功放平均效率分别为61%, 54%, 44%,且矢量幅度误差(EVM)均优于1%,具有较好的带宽、效率、线性度等性能,验证了电路优化方法及非线性行为校正方案的可行性。

English

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  • 图 1  混合型EA电路结构

    图 2  电流采样信号与开关波形示意图

    图 3  参数βh的关系曲线及不同调制信号包络幅度概率分布

    图 4  EA平均效率曲面3维视图及俯视图

    图 5  EA线性级反馈网络结构图

    图 6  频率补偿前后线性级幅频特性

    图 7  EA电路实物图及其平均效率特性

    图 8  EA电路输入、输出包络及误差信号归一化功率谱

    图 9  ET测试系统框图

    图 10  ET系统关键波形实测图(局部)

    图 11  DPD前后ET系统输出频谱测试图(局部)

    表 1  本文EA电路测试结果与近年文献结果对比

    文献/年份带宽(MHz)负载(Ω)输出范围(V)输出功率(W)效率(%)
    文献[9]/2016512.0~27.04.076.0
    文献[10]/201750~22.54.873.6
    文献[11]/20171017.59.6~26.419.477.0
    文献[12]/20171061.0~2.51.083.0
    文献[13]/20191087.0~27.042.577.1
    本文407.52.5~28.018.281.7
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    表 2  ET系统测试结果

    信号带宽(MHz)DPD功率(dBm)增益(dB)效率(%)ACPR1(dBc)EVM(%)
    534.411.061.3-26.77.50
    534.411.060.8-49.70.32
    1034.611.156.7-26.88.10
    1034.210.753.7-46.30.60
    2034.311.346.4-26.48.90
    2034.111.144.1-46.00.67
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  • 通讯作者:  曹韬, caotaog@gmail.com
  • 收稿日期:  2019-04-22
  • 录用日期:  2019-11-24
  • 网络出版日期:  2019-11-30
  • 刊出日期:  2020-03-01
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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