摘要：為提高無線通信系統(tǒng)的通信質(zhì)量與效率，提出一種基于DSP自適應(yīng)數(shù)字預(yù)失真技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)計。采用TI公司的低功耗、高性能數(shù)字信號處理器TMS320VC5502，有效提高了信號處理速度，減少了回路延時。根據(jù)信號的幅度，數(shù)控震減器工作在不同的控制模式，以滿足不同系統(tǒng)輸出功率的要求。結(jié)果表明，該系統(tǒng)能有效改善功率放大器的線性度，并將功放的鄰道功率比(ACPR)降低了10 dB左右。
關(guān)鍵詞：射頻功率放大器；數(shù)字預(yù)失真；線性度；鄰?fù)ǖ拦β时?/p>

0 引言
    射頻功率放大器作為無線通信系統(tǒng)中最主要的非線性器件，具有幅度／幅度和幅度／相位失真的缺點，這種非線性產(chǎn)生的失真嚴(yán)重影響通信的質(zhì)量。另外，隨著無線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，如WCDMA，OFDM等，都要求功放具有很高的線性度。改善射頻功率放大器線性度的線性化技術(shù)有很多，數(shù)字基帶預(yù)失真技術(shù)是其中性價比最高的一種。目前，數(shù)字預(yù)失真技術(shù)已在軟件仿真方面取得了長足進步，但在硬件上還存在著很大的不足，即硬件環(huán)境很難完全在仿真中得到體現(xiàn)。因此，本文提出了基于數(shù)字預(yù)失真技術(shù)的射頻功率放大器線性化系統(tǒng)的硬件設(shè)計方案，并對該方案進行了具體設(shè)計。

1 系統(tǒng)的整體設(shè)計
1．1 數(shù)字預(yù)失真的基本原理
    數(shù)字預(yù)失真就是對輸入的基帶信號做一個與功率放大器特性互逆的非線性處理單元，從而達到提高功率放大器線性度的目的，其基本原理如圖1所示。

1．2 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)與功能
    該數(shù)字預(yù)失真系統(tǒng)硬件設(shè)計主要包括3部分：數(shù)字基帶信號處理、本振源設(shè)計以及功率放大器的數(shù)字控制功率輸出，如圖2所示。

    圖2虛線部分在DSP(TI公司的TMS320VC5502)內(nèi)實現(xiàn)，它包括信源調(diào)制、成型濾波和自適應(yīng)數(shù)字預(yù)失真等軟體設(shè)計。另外，DSP通過GPIO控制其余2部分：本振頻率的輸出以及數(shù)控衰減器控制功率的輸出，達到交互的目的。下面將具體介紹該硬件系統(tǒng)設(shè)計。

[!--empirenews.page--]

2 硬件系統(tǒng)設(shè)計
2．1 DSP處理器基本外圍電路設(shè)計
    TMS320VC5502是TI公司的一款高性能、低功耗的定點運算DSP處理器。它具有300 MHz雙MAC的強大性能，能夠?qū)崿F(xiàn)高速、大容量的數(shù)字信號處理。數(shù)字預(yù)失真是在基帶里做大量的數(shù)字信號處理，TMS320VC5502正好可以滿足系統(tǒng)設(shè)計的要求。
    DSP最小系統(tǒng)是DSP正常工作的最基本系統(tǒng)。本系統(tǒng)中DSP最小系統(tǒng)是以TMS320VC5502為中心，外部還有時鐘、電源、復(fù)位、UART串口(與PC進行通信)以及JTAG仿真接口等電路。
2．2 上下變頻設(shè)計
    本振電路采取AD公司的ADF4360-4器件。它是一款雙模前置分頻型單環(huán)頻率合成器，其主要特點有：該合成器的輸出頻率范圍為1 450～1 750 MHz，且可選擇二分頻(選擇二分頻時，可輸出725～875 MHz的頻率信號)；內(nèi)部集成有壓控振蕩器；工作電壓為3～3．6 V；合成器的輸出信號功率可編程；可編程雙模前置分頻器的分頻比為8／9，16／17，32／33等。這些特點保證了頻率合成器的輸出頻率精度。ADF4360_4的應(yīng)用電路如圖3所示。

    正交調(diào)制器和正交解調(diào)器分別采用AD公司的AD8346與AD8437，它們都具有很高的精度，誤差也較小，在GSM，CDMA，PCS，DCS等數(shù)字通信系統(tǒng)中都有較為廣泛的應(yīng)用例子，具體情況可參考文獻。[!--empirenews.page--]
2．3 功率控制輸出
    該模塊由數(shù)控衰減器和高功率射頻功率放大器組成。功率放大器采用AD公司的ADL5530芯片；數(shù)控衰減器采用Tyco Electronics的MAAT-CC0005芯片。該數(shù)控衰減器頻率工作范圍為DC～2．O GHz，衰減的最高幅度是31．5 dB，衰減步進是0．5 dB，具有低電壓供電，低功耗等特性，外圍電路簡單，TTL信號驅(qū)動，可直接控制功率放大器的輸入功率，其具體應(yīng)用電路如圖4所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計
    該系統(tǒng)的軟件設(shè)計包括2部分：控制與信號處理設(shè)計。控制電路包括對本振輸出頻率的控制和數(shù)控衰減器的數(shù)字控制，比較簡單。信號處理部分是該系統(tǒng)的核心，圖5為該系統(tǒng)信號處理程序的流程：在圖5中，TMS320VC5502先向ADF4360_4，MAATCC0005寫控制字，然后，輸出信號，經(jīng)過預(yù)失真器和非線性功放放大后，與原先信號相比較，誤差不為0，則做自適應(yīng)信號處理，更新LUT表，反之，校正成功，程序結(jié)束。由此矯正了功率放大器的非線性度。

4 結(jié)語
    本文介紹了數(shù)字預(yù)失真的基本原理，提出了基于數(shù)字預(yù)失真技術(shù)的射頻功率放大器的一種解決方案，并給出了具體的軟硬件設(shè)計實現(xiàn)。該設(shè)計在折中功率放大器非線性度與效率地基礎(chǔ)上，提高了功率放大器的性能，有效的節(jié)約了電能。隨著數(shù)字信號處理器的不斷發(fā)展，數(shù)字預(yù)失真技術(shù)將會有更為廣闊的應(yīng)用前景。