支持載波聚合的高效多頻功率放大器及線性化研究

《支持載波聚合的高效多頻功率放大器及線性化研究》是依託清華大學，由陳文華擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：支持載波聚合的高效多頻功率放大器及線性化研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：陳文華
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

為了滿足移動寬頻業務的快速增長，載波聚合技術已成為下一代無線通信系統拓展頻寬的有效手段，本課題著重研究支持載波聚合的高效多頻功率放大器及其線性化技術。載波聚合技術需要射頻前端具備多頻段並行傳輸的能力，傳統多個單頻功放在大功率級進行信號合成的方法會帶來較大損耗，導致整機效率下降。因此，本課題將研究支持載波聚合的多頻段Doherty功放的設計方法，對主輔路功率分配比和柵極偏置電壓進行聯合最佳化，改善傳統Doherty功放中回退區效率偏低的問題。多頻功放中由於同時放大多個頻段信號，其非線性特性將包含帶內互調和帶間交調，為了表征這些新出現的非線性分量，需採用多維非線性行為模型可對其精確建模，並解決由於頻帶間交叉調製引起的模型複雜度迅速增加問題。考慮到載波聚合信號的稀疏特性，本課題擬研究基於壓縮採樣的預失真技術，通過設計觀測矩陣和信號恢復算法，實現低採樣率的數字預失真平台，降低系統成本。

結題摘要

為了拓展無線通信系統頻寬和滿足移動寬頻業務快速增長，載波聚合技術已成為下一代無線通信關鍵技術。載波聚合技術需要射頻前端具備多頻段並行傳輸的能力，而傳統在大功率上進行信號合成的方法會帶來很大損耗，導致整機效率下降。因此，本課題研究支持載波聚合的多頻段和寬頻Doherty 功放的設計方法，解決多頻信號激勵時功放輸出性能下降問題。為了應對多頻功放中帶內互調和帶間交調等非線性分量，採用多維非線性行為模型對其精確建模，解決由於頻帶間交叉調製引起的模型複雜度迅速增加問題。考慮到載波聚合信號的稀疏特性，本課題擬研究基於壓縮採樣的預失真技術，通過設計觀測矩陣和信號恢復算法，實現低採樣率的數字預失真系統，降低系統成本。 本課題提出了雙頻功放交調匹配理論和連續型寬頻Doherty功放結構，解決了雙頻功放同時激勵性能下降和傳統Doherty功放頻寬瓶頸問題，設計實現了雙頻和寬頻Doherty功放，在公開報導中性能指標處於國際領先水平。提出了基於誤差排序模型削減的簡化二維功放非線性行為模型，解決了雙頻功放非線性模型複雜度過高和計算占用資源太大的問題；同時還提出了基於壓縮感知的數字預失真技術，極大程度降低了輸出信號反饋通道採樣率要求過高問題，算法性能處於業界領先水平。 課題共發表SCI論文9篇（包含IEEE Transactions彙刊論文4篇），國際會議論文10篇，申請國家發明專利4項，完成課題的預期目標。中國電子學會組織、中國航天科工集團黃培康院士擔任鑑定委員會主任的成果鑑定會對研究成果給予了“項目核心技術在該領域具有首創性，部分成果達到國際領先水平”的高度評價，獲得中國電子學會科技二等獎，並在中興通訊F+A雙頻基站開發中獲得成功套用。在國際合作與交流方面，受邀在iNNMiC 2014、APMC 201 和2015年全國微波毫米波會議做邀請報告。邀請IEEE Fellow、加拿大兩院院士Fadhel Ghannouchi教授和IEEE Fellow IEEE Transactions on MTT主編Dominique Scherus教授來校進行學術訪問。在人才培養方面，課題負責人2015年獲得優秀青年基金、2014 URSI青年科學家獎，2013年教育部新世紀優秀人才支持計畫。指導研究生獲得清華大學優秀碩士學位論文、北京市優秀碩士畢業生等獎勵。