[讨论] 如何评估放大前置补偿器的性能(下)

OCFF方法的品质因数的估计可以认为是基于这个假设的：失真向量的幅值之间很吻合，但相位之间有误差Θ。图3(a)是FF方法的向量图，对于最初的失真向量，失真向量的抑制是用初等几何知识计算20log[sin(Θ/2)]得到的。图3(b)是OCFF方法的向量图，所有向量都是图1(b)中参考点B的向量。由于因放大器A1和分流支路导致的失真，合向量角度为Φ。假设A1导致的失真向量的相角为0度，对于最初的失真向量来说，最终的失真向量的抑制为20log[sin (Φ/2)]。从初等几何知识，可知

图4 表明抑制是相角误差Θ的函数。从而，对品质因数而言，OCFF方法总不如FF方法，当G_shunt为无穷大时，OCFF接近FF的性能。然而，G_shunt增大也意味着要降低A1导致的失真程度，因此，使OCFF方法的目标不能实现。对于比较大的G_shunt，系统的噪声也会增大。然而，在OCFF方法中，在A1输出端损失的减少量大于在抑制中对损失的补偿量。

如果有源器件的非线性传递函数的虚部可以忽略， 消除20dB左右的失真是可以实现的。放大器A2必须是线性的，但与传统的FF方法相比，不必传输大功率，因为它是在输入级而不是在输出级给失真元件供电。

对AB级工作而言，必须考虑五阶和更高阶IMD。当IMD的相位决定于功率大小时，建模会更加复杂。因此，问题可以归结为以合适的方式使A1和A3的非线性传递函数相吻合，从而得到IMD的最优抑制(以后会进一步讨论)。应该注意，对于A级工作而言，刚才提到的方法是这种方法的一种特殊的情况。直观上，当A1 和A3在同样导通角下工作时，OCFF处于最优工作状态。

在这两种情况下，假设P₂为输出功率，FF 和 OCFF方法的效率差不多。相关参数是纯数(无单位)并且可以表示如下：

G_A1，G_A2，和G_A3分别为放大器A1，A2， 和A3的增益；

c1、c2和 c3分别为耦合器C1、C2和 C3的耦合系数，(c1、c2和 c3都小于1)；以及l_m为主通路的损失，并且l_m = ( 1 ? c1)l_d(1 ? c2)。其中：l_d为主通路延迟线的损失。

在计算总效率时，只要增益G_A1足够大， A3中的功率消耗基本没有影响。因此，可以只考虑A1和 A2中的功率消耗。如果η1是放大器A1的效率，对FF和OCFF的情况而言，A1的直流功率消耗分别为：

为了计算放大器A2的直流功率消耗，应该考虑两种截然不同的情况。第一种情况，失真元件的H1输出比主载波的失真元件的输出小几个数量级，而对于A级工作而言，这通常是正确的。因此，A2基本上决定了由H1的消除量决定的抑制载波的功率。对FF和OCFF的情况而言，A2输出的RF功率分别为P₂sG_A2/l_m 和 P₂sG_A2/(G_A1l_m)，其中s是H1输出获得的载波抑制。

因此，A2的直流功率耗散在FF和OCFF两种状态下分别为：

A2可以用大的峰值RMS比对输入信号进行控制，所以通常选择A2为A类放大器。可见，虽然放大器在FF状态下比OCFF状态下有更大的能量，但是在两种状态下却有相同的效率η₂。

设在FF 和OCFF两种方法中的总效率分别为η_FF 和 η_OCFF，由方程8(a)、8(b) 9(a)和9(b) 可以看出：

当l_mG_A1 > 1且 l_m < 1时，一个OCFF系统的效率常常要比FF系统的效率大。

第2种状态的效率估计中，输出为H1的谐波失真作为主要载波频率，这点对于AB类放大器往往是正确的。对于一个FF系统，A2在输出端的射频功率设定为P₂(δ/c2)，这里δ是线性化前失真功率和载波功率之比。对于一个OCFF系统，放大器A2在输出端的射频功率为(P₂/G_A1)(δ/c2)o_f，这里o_f是过渡补偿系数(大于1)，可以用来解释过渡信号。

第1种状态也类似，OCFF和FF系统的功率比有如下表示：

在实际应用中，G_A1 > o_f且在状态1下OCFF系统的效率往往要大于FF系统的效率。

基于以上分析，很明显我们要对OCFF方法与传统FF方法在效率上进行改进，包括消除主通道损耗和应用更小的误差放大器(A2)。OCFF方法可以采用比FF方法具有更高损耗、更低成本的延迟线，比如集总元件延迟线。A2的低功率损耗意味着成本的降低和总系统尺寸的缩小。

实验中应用A类放大器，证明了OCFF理论。主放大器A1和激励放大器的三阶截止输出功率分别为+35.5 和 +30.5dBm。主通道延迟线在800MHz有2.5dB的损耗并且延迟大约10ns 。结果见图5(a)和5(b)。在没有线性化的情况下，放大器A1的三阶互调失真指标为：当输出功率是+15dBm per tone 时，在700MHz的带宽下为?40dBc，在800MHz的带宽下为?42dBc。应用OCFF线性化电路后，三阶互调失真抑制后的指标为：在700 和800MHz的带宽下分别大于18和15dB。

与FF技术相比较，OCFF技术提供了线性化性能。该项技术最有吸引力的地方是：通过延迟线和耦合FF配置，可以消除任何的输出功率损耗。同样，OCFF技术也提高了系统的总效率。该项技术亦可应用于输入输出具有本质差别的电路，比如应用在光电转换电路或中频附近的(IFs)线性化升频转换电路。OCFF方法允许直接调制激光器的线性化，此处的失真主要由光源调制频率啁啾与光纤传播的交互作用产生的链路距离决定。应用OCFF方法在带宽上没有任何限制，并且在偶次和奇次阶谐波失真均受约束的场合下，该项技术亦能很好的实现。[ip]