微波功率器放大器的非線性問題，在很多運用領(lǐng)域內(nèi)都是值得重視的問題，例如衛(wèi)星通信頻分多址系統(tǒng)（FDMA）的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器中的功率放大器，一般來說都要放大多個地址的載波（幾個、十幾個甚至上百個載波），它處于多個載波工作狀態(tài)，如果此時功率放大器工作在飽和附近，就會因為放大器的非線性產(chǎn)生互調(diào)分量而引起失真。因此，放大器的線性化引起了極大的關(guān)注。在低頻頻段內(nèi)，要改善放大器的線性，常用的辦法就是采用負(fù)反饋技術(shù)，這是因為在低頻頻段內(nèi)，放大器因其固有時延而引起的信號相移很小，這個相移對負(fù)反饋放大器的影響在較寬的頻帶內(nèi)是不明顯的。

　　較經(jīng)常采用的線性化措施之一就是補(bǔ)償（back---off）技術(shù)，所謂補(bǔ)償就是降低輸入功率，使放大器工作點離飽和點遠(yuǎn)一點，工作在如圖所示一曲線OA段范圍內(nèi)這一段的pout---pin曲線線性度，由此看出，補(bǔ)償就是用降低輸出功率的方法來減少非線性失真。這種方法簡單，能使放大器得到較高的線性度，但是由于晶體管放大器直流工作狀態(tài)不變，放大器的功率相應(yīng)降低了，同時晶體管本身也"大材小用",其能力沒有充分地發(fā)揮出來，當(dāng)需要大的功率輸出時，就需要使用能輸出更大功率的晶體管，這時器件也就提出了更高的要求。補(bǔ)償技術(shù)的這些缺點，限制了它的廣泛作用。

　　圖一、晶體管放大曲線

　　要想既要得到較大的輸出功率又要保證有較高的線性度，在微波晶體管功率放大器中，除了選擇性能良好的晶體管，合理地選擇晶體管的工作狀態(tài)外，還必須采用有效的線性化措施。目前較為引起關(guān)注的線性化措施有預(yù)失真（Predistortion）技術(shù)和前反饋（Feed--for--word）技術(shù)，下面介紹這兩種技術(shù)。所謂反饋原理，就是根據(jù)系統(tǒng)輸出變化的信息來進(jìn)行控制，即通過比較系統(tǒng)行為與期望行為之間的偏差，并消除偏差以獲得預(yù)期的系統(tǒng)性能。在反饋控制系統(tǒng)中，既存在由輸入到輸出的信號前向通路，也包含從輸出端到輸入端的信號反饋通路，兩者組成一個閉合的回路。因此，反饋控制系統(tǒng)又稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。反饋控制是自動控制的主要形式。在工程上常把在運行中使輸出量和期望值保持一致的反饋控制系統(tǒng)稱為自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，而把用來地跟隨或復(fù)現(xiàn)某種過程的反饋控制系統(tǒng)稱為伺服系統(tǒng)或隨動系統(tǒng)。

　　1、 預(yù)失真技術(shù)

　　預(yù)失真是提高射頻功放線形度的一種有效的方法。在功放的輸入端放置一個很小的有魔力的盒子就可以提供比其他更復(fù)雜的方法，比如前饋更好的線性度，這是有競爭力也是可笑的。從根本上說，所有的預(yù)失真的方法都是開環(huán)的，因此它只能在有限的時間和有限的動態(tài)范圍達(dá)到閉環(huán)系統(tǒng)的線性化程度。盡管如此，預(yù)失真方法還是成為了研究和發(fā)展的焦點，主要是由于DSP提供的更新能力。但是預(yù)失真還只是前饋或者反饋系統(tǒng)的實驗性質(zhì)的補(bǔ)充技術(shù)。尤其是將在第六章分析的，前饋環(huán)中的主功放中精心設(shè)計的預(yù)失真器能夠有效地減少伴隨誤差功放的功率需求，因此提高了整體效率圖二是預(yù)失真技術(shù)的方框圖及補(bǔ)償放大器非線性的原理說明。圖二a是預(yù)失真線性器的輸入輸出曲線示意圖。圖二b是微波晶體管放大器的輸入輸出曲線示意圖。圖中可以看出，經(jīng)過預(yù)失真線性器的輸出信號再進(jìn)入放大器進(jìn)行放大，從而補(bǔ)償了放大器的非線性特性，使放大器線性度提高。

　　預(yù)失真線性器的結(jié)構(gòu)有多種結(jié)構(gòu)，圖三就是其中的一種，輸入信號先經(jīng)過一個3dB耦合器分成兩相位差90度的信號，一路經(jīng)具有可調(diào)相位衰減器的線性支路，另一路經(jīng)過由兩個反向并聯(lián)微波二極管組成的"非線性支路",然后再經(jīng)過一個3dB耦合器相加合成輸出。

　　圖二、預(yù)失真技術(shù)電路組合及原理說明

　　經(jīng)過"線性支路"的信號隨輸入信號的增加而線性增加，經(jīng)過"非線性支路"的信號的增加不呈現(xiàn)線性度化，根據(jù)微波二極管非線性特性，輸入信號小時，二極管衰減大，輸入信號增加時，二極管小，這樣具有90度相位差的兩路信號在輸入3dB耦合器合成時，能獲得圖中的曲線特性。

　　圖三 一種預(yù)失真線性器電路

　　2、 前饋技術(shù)

　　圖四、前饋電路原理圖及各點頻譜圖

　　前饋電路的基本工作原理可由圖四中的電路組合框圖及頻譜圖加以說明。前饋電路由四個定向耦合器（C1、C2、C3、C4）、兩個移相器（δ1+微調(diào)移相器I、δ2+微調(diào)移相器II）、一個可調(diào)衰減器，一個主放大器G1,一個輔助放大器G2組成。其中G1是需要提高線性度的放大器。

　　輸入為頻率為F1+F2的信號，其頻譜圖為1,經(jīng)過定向耦合器分為上下兩支路輸入，上支路信號由放大器G1放大，由于放大器的非線性，使其輸出產(chǎn)生新的頻率分量，例如三階和五階互調(diào)分量，其頻譜圖為2,該輸出經(jīng)定向耦合器C2分為兩路，一路經(jīng)移相δ2+微調(diào)移相器II進(jìn)入定向耦合器C4,另一路經(jīng)衰減器進(jìn)入定向耦合器C3.由于這兩路都是線性支路，因此進(jìn)入定向耦合器C3,C4的信號頻譜均為2,輸入端經(jīng)定向耦合器C1,后進(jìn)入下支路的信號經(jīng)移相器δ1+微調(diào)移相器I進(jìn)入定向耦合器C3,由于該支路為線性支路，因此其頻譜圖仍為1,調(diào)節(jié)衰減器和微調(diào)移相器I,使進(jìn)入定向耦合器C3的兩路信號頻譜中的F1,F2頻率信號互相抵消，C3輸出信號的頻譜圖為3,它只有三階和五階互調(diào)成分，該信號進(jìn)入放大器G2,由于G2僅對小信號放大，認(rèn)為是處于線性放大，因而G2輸出信號的頻譜為3,調(diào)節(jié)G2增益及微調(diào)移相器II,使進(jìn)入定向耦合器C4的三階、五階互調(diào)成分一一對應(yīng)抵消，結(jié)果G4的輸出僅有F1、F2頻率成分，其頻譜圖為4.對照輸入、輸出頻譜圖1和4,可知道整個放大器線性度極大地提高了。

　　其中的可變衰減器可用PIN管組成的電調(diào)衰減器，電調(diào)衰減器是一種能量損耗性射頻/微波元件，元件內(nèi)部含有電阻性材料。除了常用的電阻性固定衰減器外，還有電控快速調(diào)整衰減器。衰減器廣泛使用于需要功率電平調(diào)整的各種場合。控制PIN管的篇置電路，可以使衰減器在0―20dB范圍內(nèi)連續(xù)變化。衰減器是在指定的頻率范圍內(nèi)，一種用以引入一預(yù)定衰減的電路。一般以所引入衰減的分貝數(shù)及其特性阻  衰減器

　　抗的歐姆數(shù)來標(biāo)明。在有線電視系統(tǒng)里廣泛使用衰減器以便滿足多端口對電平的要求。如放大器的輸入端、輸出端電平的控制、分支衰減量的控制。衰減器有無源衰減器和有源衰減器兩種。微調(diào)移相器是由變?nèi)荻壒芘c3dB電橋組成的模擬式移相器，連續(xù)改變變?nèi)荻壒苌系钠秒妷海墒挂葡嗥鬏敵鱿辔幌鄬τ谳斎胄盘栂辔蛔兓?40度。

　　為了保證通信發(fā)射機(jī)輸出功率適宜、頻率滿足要求且穩(wěn)定的射頻通信信號，在射頻功率放大電路中通常采用較復(fù)雜的信號檢測及控制電路，它們在微控制器統(tǒng)一協(xié)調(diào)下互相配合工作。由于射頻功率放大器的工作頻率高、功率大、元器件工作在極限邊緣，故對它進(jìn)行監(jiān)測和保護(hù)至關(guān)重要。現(xiàn)代通信設(shè)備在射頻功率放大電路中廣泛采用微控制器來檢測、調(diào)整、控制電路的工作狀態(tài)。它主要完成功率等級控制，自動電平控制，天線開路保護(hù)，負(fù)載失配保護(hù)，溫度檢測，收/發(fā)轉(zhuǎn)換以及輸入、輸出功率指示，電源電壓欠壓指示，故障指示及告警等功能。