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标题: 可变动态范围 [打印本页]

作者: yuchengze 时间: 2017-2-24 12:06 标题: 可变动态范围

作者：Brad Brannon和Jonathan Harris

简介

可变动态范围(VDR)为数字预失真(DPD)观测接收机提供了一种高效、非阻塞性技术来实现宽带、高分辨率和快速采样。VDR达成了以下目的：

1. 当信号类似于功率放大器(PA)的输出时，无论收敛还是非收敛，DPD反馈接收机几乎总是可以利用模数转换器(ADC)的全部带宽和动态范围，因为转换器的全部比特都会通过。
2. 与其它出口方法相比，DPD收敛性得到改善，因为在所有DPD工作条件下都可以利用转换器的全部分辨率。

3. DPD环路可以立即响应峰值状况，因为在DPD工作条件下可以利用转换器的全部范围和带宽。

4. 无需与外部硬件同步，因为只要不是存在非DPD信号，便可自动利用全部分辨率，从而减少信号路径和系统复杂度。

出口管制使得只有某些国家和地区才能使用数据转换器。然而，日益壮大的商用电信市场要求利用更快速、更高分辨率的转换器技术来构建这些平台，尤其是针对功率放大器的数字预失真。这种应用会测量并以数字方式校正非线性误差，使得总体交调性能显著优于内核信号链，同时提升放大器效率。根据实施和系统要求，在某些新型放大器拓扑结构中，末端邻道功率比(ACPR)可以达到80 dB至85 dB，效率接近50%。

然而，为达到这种性能水平，必须使用超过PA总体输出要求的高性能反馈接收机。另外，此类系统还要求宽带宽等，使得问题进一步复杂化。如今的许多核心系统需要100 MHz以上的工作带宽，以及针对五阶和七阶交调产物的校正带宽，这就将带宽要求提高到500 MHz以上。早先可用的采样接收机通过以模拟或数字方式限制带宽来满足出口限制规定，因而不适合DPD应用。现有数字选项包括数字噪声整形、FIR滤波和触发式分辨率调整。所有这些选项都会引入不必要的减损，必须予以解决。但是，为了准确消除此类减损，最好从加深了解应用需求开始。

典型DPD应用

图1所示为一个典型DPD应用。虽未显示，但零中频(ZIF)和复中频(CIF)采样架构也很常见。典型的发射机输出包括20 MHz到100 MHz范围的有用信号信息，但新设计已经能够支持100 MHz以上的带宽。

除了有用信号信息之外，发射机还会产生相当多的谐波和交调产物。令此类线性度问题进一步加剧的是，PA设计通常是针对效率而优化，因而线性度会有所牺牲。不过，总体直流效率为33%是很常见的，也就是说直流功率是输出RF功率的3倍。这意味着对于50 W输出，要消耗150 W功率。较新的设计在向50%的效率目标前进，这说明核心放大器的交调会更差。

为使总线性度处于可接受水平，并使杂散处于邻带之外，通常利用数字技术让基带信号发生预失真（Morgan、Ma、Kim、Zierdt和Pastalan，“RF功率放大器数字预失真的一般存储器多项式模型”，IEEE信号处理学报，第54卷第10期，2006年10月），即寻求对发射数据进行建模并产生反失真，使得最终频谱显著优于核心放大器本身。

如图1所示，此类技术为闭环，需要一个线性度高于总体要求的接收机。否则，接收机的失真会被解读为输出失真，从而限制系统的总体收敛性。因此，发射机输出的下变频和数字化需要非常宽的带宽、高线性度和高分辨率，这就需要一个在所有三方面都具备良好性能的核心ADC。

图1. 典型DPD系统图

典型PA输出

典型未校正功率放大器的交调性能很差。实例如图2所示。交调产物为黑色，比主载波低大约30 dB，并在有用信号信息的各侧延伸大约100 MHz。

图2. 未校正放大器的ACPR

这些交调产物不仅会减损有用信号，而且会将能量泄露到相邻无线服务中，可能引起这些服务中断。一般不容易滤除这些信号，因为发射滤波器的过渡带常常要延伸20 MHz或更多，如图3所示，这些频段常常会受到保护。因此，需要利用DPD来确保符合运行许可要求。

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