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一简单FF ，
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二、功率回退法的设计依据与实现
在输入等幅双频信号的情况下，采用幂级数分析［1］，功率放大器在1　dB压缩点的互调系数为20lgIM3（dBc）=-23.75dBc。进一步分析可以发现任意输入功率的三阶互调系数满足公式：
　

（1）
　　从公式（1）可以看出，输入功率如果从Pin（1dB）回退1dB，则IM3可以改善2dB，因此选择Pin（1dB）比较大的管子，而使输入功率使用在远小于1 dB压缩点的电平上，是功率回退法的主要设计依据。
　　本功率放大器用于W-CDMA基站，工作频率为2.14 GHz，输出功率40dBm，增益为40dB。
　　根据功率回退法的要求，功放的每一级都应选用比实际使用功率大8 dB以上的管子，根据增益的要求，我们采用四级级联放大的方案，实际框图如图1所示。

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　　前面两级使用STANFORD公司的单片集成SMA-686和FET功率管SHF-0289，第三级使用AMCOM公司的FET功率管MGF-0906，第四级使用XEMOD公司的内匹配功率模块QPP-301F。各管子的增益、1dB压缩点指标如图1所示，完全达到了本主功放所定指标。第一、二、三级采用小信号S参数，利用ANSOF设计软件进行仿真设计，加上偏置保护电路，制板、装配经过适当的调正，使增益达到30 dB，三阶交调达42 dBc。第四级由于输出功率比较大，选用性能比较好的内匹配管子，采用厂家提供的偏置保护电路。最后四级总增益为40 dB，实测的三阶交调为41dBc。输入2 mW双频信号2 140±1 MHz，用频谱仪测得图形如图2。

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三、前馈法的电路设计和调试方法
　　用功率回退法设计的主功放，由于功率利用率低，同时当功率回退到一定程度，即IM3达到-40 dBc左右时，继续回退不能再改善其线性度，因此必须采用其他方法来提高线性度。
　　通过与预失真法相比较，采用前馈法是提高本功放线性度较有效的方法。下面介绍前馈法的电路设计和调试方法。前馈法的电路原理框图［2，3］和频谱图如图3所示。

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　　图中环路1称为信号抵消环，环路2为误差抵消环。根据图中的频谱图，可以看出信号抵消环的作用是抵消了主信号而输出了误差信号,而误差抵消环的作用是抵消误差信号，因而提高了主功率放大器的线性度。
　　为了进行正确的电路设计和寻找调试依据，对环路1和环路2在理想情况下抵消效果分析是必要的［4］。
　　设输入信号为Vin(t)，采用二等分功率分配器将信号平分为2部分，则主功率放大器的输出信号为
　

其中gM、τM为主功率放大器的增益与时延, Vd(t)为主功放引入的非线性失真信号。主功放输出信号经过耦合器1后达到相减器的信号为
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其中l1和τ1分别为功分器到相减器的损耗和时延。
　　相减结果为
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　　若要实现原始信号完全抵消，只留误差信号，即Verr(t)=c1Vd(t)，必须满足以下条件：
　

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即要求上下信道延时相同，主功放的增益和耦合器的耦合度与下面信道的衰减相同。
　　同理可分析第二环路，得到总的输出信号为
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其中gE、τE为误差放大器的增益和时延，τ2、l2为上面支路的损耗和时延，α1为耦合器1的损耗,c2为耦合器2的耦合系数。
　　根据理论分析，可得到设计前馈功放系统框图和各部件的指标如图4所示。

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　　调试是本系统的繁复但又必要的工作，调试方法的正确与否，影响了调试时间的长短和对功放线性度的改善程度。先是对第一环路进行信号抵消的调试。在系统输入端加入2 mW功率的2 140±1 MHz的双频信号，反复调节上下环路的电长度和移相衰减器，最后到达相减器的输出波形图如图5所示。
　　从图中看出主信号的抵消效果比理想情况差，分析原因有如下2点：
　　（1）环路的上下通道衰减不可能调至理想的一致：
　　（2）理论分析是在单频下进行，实际调试时必须采用双频信号，这就导致了某一频率完全抵消，另一频率抵消效果差，兼顾两频率时相位不可能达到与理想一致。

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　　在第二抵消环即误差抵消环中，误差放大器的线性度将影响误差信号的抵消效果，即误差放大器既要达到一定的增益要求，又不产生新的失真信号。
　　由于前馈方案中，两定向耦合器的耦合度为18 dB，功率合成器的衰减为3 dB，第一环路衰减器的衰减器量为22 dB,所以误差放大器的总增益为：18+22+3+18=61 dB。为达到高的线性度，我们采用功率回退法设计此放大器［5］。分两单元来实现，第一单元为低噪声放大器，用两级Agilent公司的HBFP-0420三极晶体管，总增益为30 dB，Pout（1 dB）为12 dBm。第二单元采用主功放的前三级来实现功率放大。根据理论分析和实测，本放大器在输出18 dBm时的三阶交调达52 dBc以上，满足系统的要求。第二环的调试与第一环相似。反复调整上下两通道的电长度，调节移相器和可调衰减器，再配合第一环移相器和可调衰减器的微调，以达到误差信号的充分抵消，最后得到系统的输出频谱如图6。

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四、结论
　　经过精心的设计和调试，2.14 GHz高线性功率放大器达到了在输出功率10 W情况下，三阶交调系数优于51 dBc。利用功率回退法设计的主功放三阶交调系数为41 dBc,而利用简单的双环抵消前馈法使主功放的三阶交调系数改善了10 dBc以上，说明了此方案的设计和调试是成功的。此方法也为采用多种措施提高微波功率放大器线性度提供了实践经验。

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