RF预失真(RFPD)与数字预失真(DPD)
Maxim 的 RF 预失真技术(也称为模拟预失真)与 DPD 有相似之处，用于补偿 AM-AM 以及 AM-PM 失真、交调和 PA 的记忆效应，并且均采用反馈信息补偿温度变化和 PA 老化导致的损害。尽管这两种方法在理论上有相似之处，但仅限于电路设计和系统实施方面。介绍数字预失真系统的主要功能电路的文献和应用笔记有很多，所以数字预失真的工作原理在此不再赘述。这里重点介绍这两种架构的不同之处以及 RF 预失真的工作原理。
深入、详细地介绍 Maxim 的 RF 功率线性化电路(RFPAL)之前，有必要简要介绍一下背景知识。下文中的图 4a 所示为采用 RFPAL 的 PA 系统的框图。需要注意的是，这种基于 RFPD 的线性化电路为自适应 RFIN/RFOUT 系统，支持独立工作，适用于远程无线耳机单元、PA 模块，以及不直接访问数字处理器的所有应用。定向耦合器用于驱动线性化电路的 RF 输入(RFIN 和 RFFB)。然后再利用定向耦合器将修正信号(RFOUT)与 PA 输入信号相组合。接下来深入介绍一下内部工作机制，线性化电路采用 PA 输出信号来自适应确定 PA 在给定平均功率和最高功率、中心频率和信号带宽条件下的非线性特征。在频域对来自 PA 输出的反馈信号(RFFB)进行分析，生成频率解析的线性度指标，以适应误差要求。
图 4a. RFPAL 系统实现方框图
如图 4b 所示，整个线性化电路系统(包括图 4a 虚线内的所有元件)均可在不足 6.5cm2 的紧凑 PCB 上实现，材料清单较少。
图 4b：构成 RFPAL 系统的印刷电路板照片
有了针对 RFPD 的基本工作原理，可以对其系统实施加以说明，并与数字预失真(DPD)进行比较。图 5 所示为 DPD 如何在信号链的最前端(数字基带)扩展带宽(将预失真修正添加到相应信号)。然后将这种带宽扩展延伸到整个发送器链，然后再通过反馈通路返回到数字基带。这种带宽扩展使整个系统的时钟速度大大提高，同时，扩展带宽也导致系统功耗增加，增大了系统设计复杂度，包括(但不限于)提高对时钟发生器的要求，需要面临抖动、多极点高频重构滤波器和宽带线性上变频混频器设计等诸多挑战。
图 5. 数字预失真系统实施方案(30MHz BW、WCDMA、14 位变频器)
利用 DPD 系统，上变频后的滤波器频率响应必须足够宽，以支持相应的信号以及满足 PA 预失真要求的 BW 扩展。不幸的是，DAC、上变频器等产生的滤波器通带内噪声也会被 PA 放大。绝大多数应用中，滤除接受频带内噪声的唯一方式在于 PA 输出。这种方法要求的滤波器大小、成本和插入损耗随具体设计要求的不同而有所变化。为了满足更严格的抑制要求，滤波器成本可能会增加。由于滤波器而增加的插入损耗会降低效率，为了实现与最初预期相同的天线输出功率，要求较强的 PA 驱动。这种滤波器在一定程度上抵消了使用数字预失真实现的利益。或者，可使用较低噪声的 DAC 和上变频器，以省去后置 PA 滤波器，但成本较高、耗流较大。值得注意的是，功耗是根据集成 DPD/DSP ASIC 和外部 ADC、DAC、下变频器、时钟发生器和功率探测器估算得出的。功耗估算不包括 DUC、CFR 和 PA，因为它们在 DPD 和 RFPD 实施中都存在。
如前所述，充分利用独立 RFIN/RFOUT 架构和自适应 RF 预失真技术，Maxim 的集成方法允许仅在必要点注入修正信号——PA 输入。从图 6 可以看出这种方法的好处，降低了对时钟发生器、重建滤波器和上变频混频器的所有要求，同时发送链的所有元件，从数字基带到 PA，均工作在 1 倍信号带宽。然而，由于很容易滤除残余交调产物，线性化电路可工作在大于 5 倍的信号带宽，不会影响系统设计和功耗。RFPAL 器件的总失真 BW 为大约 250 MHz，瞬时 BW(希望的信号)为 20MHz 时，可补偿 11 阶 IM；瞬时 BW 为 50 MHz 时，可补偿 5 阶 IM。另外，基于 RFPD 的系统仅需要在 PA 之前布置窄带滤波器，因此降低了对 DAC 和上变频器的噪声要求，避免了在 PA 输出的高成本滤波。尽管 RFPD 实现方法中没有要求，但是 RFPAL 器件也集成了整个 RFFB 反馈路径，因此大大简化了系统整体设计，并将受 BW 扩展影响的有源元件限制到只有 PA 和线性化电路本身。上述优势能够获取极低功耗、大大简化了的低成本发送器和基带架构。
图 6. RF 预失真系统实现方案(30MHz BW、WCDMA、14 位变频器)
给出的示例中，RFPD 实施方案的功耗比 DPD 方案减小 4W。尽管功耗差异不是宏蜂窝设计的主要问题，但是低功耗、低系统成本和 RFPD 设计的较小占位面积，成为微蜂窝、微微蜂窝、企业级毫微微蜂窝设计中的重要因素。最后，Maxim 的 RFPAL 器件提供性能选项以及对正向和反向功率的测量功能，对温度和频谱限制的监测功能，进一步简化系统设计。
