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数字功率放大器与传统射频功率放大器的对比

时间:2013-08-15 15:40 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:论文部落 点击次数:

数字功率放大器比传统射频功率放大器有其优势,失真小、功率高等特点,已经广泛被关注。本文主要从失真、功率、可靠性等几个方面来谈谈两者之间的对比。
  随着无线通信的迅猛发展及无线系统对高速数据传输的要求,功放效率的提高越来越成为运营商关注的焦点。在诸如WCDMA、CDMA2000, 以及Wi-Fi、Wimax等系统中,信号采用非恒包络调制,对功放的线性度提出很高的要求。功放核心问题是线性化和高效率。在这种场合下,总是要在功放的效率和线性度之间作一个折中。于是,数字功率放大器进入了人们的视野,那么数字功率放大器与传统的射频放大器之间到底有哪些区别呢?笔者正是基于上述思考,来分析数字功率放大器和传统射频功率放大器的不同。
  传统射频功率放大器
  ?? 射频功率放大器(RF PA)是各种无线发射机的重要组成部分。在发射机的前级电路中,调制振荡电路所产生的射频信号功率很小,需要经过一系列的放大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级,获得足够的射频功率以后,才能馈送到天线上辐射出去。为了获得足够大的射频输出功率,必须采用射频功率放大器。射频功率放大器的工作频率很高,但相对频带较窄,射频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。射频功率放大器可以按照电流导通角的不同,分为甲(A)、乙(B)、丙(C)三类工作状态。
  数字功率放大器
  D类(数字音频功率)放大器是一种将输入模拟音频信号或PCM数字信息变换成PWM(脉冲宽度调制)或PDM(脉冲密度调制)的脉冲信号,然后用PWM或PDM的脉冲信号去控制大功率开关器件通/断音频功率放大器,也称为开关放大器。具有效率高的突出优点。数字音频功率放大器也看上去成是一个一比特的功率数模变换器.放大器由输入信号处理电路、开关信号形成电路、大功率开关电路(半桥式和全桥式)和低通滤波器(LC)等四部分组成。D类放大或数字式放大器。系利用极高频率的转换开关电路来放大音频信号的。
  数字功率放大器具有以下优点:1)具有很高的效率,通常能够达到85%以上;2)体积小,可以比模拟的放大电路节省很大的空间;3)无裂噪声接通;4)低失真,频率响应曲线好。外围元器件少,便于设计调试。
  传统射频放大器与数字功率放大器对比
  1、传统的射频放大器比数字功率放大器失真严重
  传统的射频放大器不是一个纯线性器件,非线性失真很严重,即幅度非线性失真(AM/AM)和相位非线性失真(AM/PM),也容易产生互调失真(IDM)。另外,放大器的输入输出特性与输入信号的包络幅度有关,信号的包络波动也将产生互调失真,这些互调失真产物会对带外信号产生干扰,使得功率放大器输出信号频谱扩展。为了改善放大器的互调失真,国内外采用的普遍使用的主要方法是改进放大器本身的性能以及使用线性化技术(主要是前馈技术和预失真技术)。前馈技术具有无条件稳定,线性度高,且线性度和增益无直接关系,噪声系数好等优点,但技术结构复杂,在整个频率范围内温度和时间的校准精度完全依赖系统各元件的精度,且相位、幅度和延时匹配成为难点。数字化线性技术如自适应基带预失真放大器,二次谐波反馈预失真放大器等等。由于信号的预失真处理是在基带上进行,无需进行复杂的射频处理,系统控制非常方便。但系统所能处理的最高速率受限于的处理速率,且消耗的功率非常大,成本很高。为了克服以上缺点,提出了适用于宽带,高效率的数字功率放大器。
  2、数字功率放大器比传统射频放大器功率高
  传统的数字功率放大器是应用于放大音频信号,当前,高效率、低失真的数字功放已经达到非常成熟的阶段。各个生产厂家也都推出了不同的产品,如丹麦生产商Bang&Olufson开发出D类ICEpower放大模块,可驱动2-16Ω的负载,效率达92%;美国Apogee Technology公司也研发推出D类的变种Direct Digital Amplification(DDX,直接数字放大技术

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