本發明涉及功率放大器，具體地，涉及一種用于功率放大器的頻域預畸變方法。

背景技術：

1、功率放大器是雷達探測、無線通信等裝備中的一個關鍵部件，其主要作用是將待放大的毫瓦級調制信號放大到幾瓦至數千瓦級別，從而滿足裝備的輻射功率要求。通常功率放大器工作于飽和放大區，得到最大的峰值發射功率、最高的工作效率，但同時也帶來了功放自身交調而引起的非線性失真。為提高功放的使用效率、頻譜利用率，引入數字預畸變技術。數字預畸變技術因具有良好的校正性能且方便實現的特點被廣泛研究，工業上也常常用數字預畸變技術來完成對功率放大器非線性的校正。數字預畸變是指基帶信號根據功放的非線性特性先產生畸變，得到一個與功放的非線性互補的一個預畸變信號，理想情況下，預畸變器和功放級聯后得到線性的輸出，從而實現功放非線性的校正。

2、而現有基于數字預畸變實現功放非線性校正的技術，主要包括：1）采用查找表，并在查找表中，功放的幅度和相位響應被記錄為輸入功率的函數，并將這些響應求逆以保證預畸變器的線性化功能，預畸變工作時，輸入信號功率作為地址索引，查表得到唯一的幅度相位信息，雖然實現簡答，但測試功放的幅度、相位信息工作繁重，且幅相結果與測試時的條件相關，功放正常工作時，不對幅相進行修改，導致實際工作時線性度不佳；2）基于沃爾泰拉基函數的模型，通過對沃爾泰拉級數的功放模型研究，數字預畸變技術得到較大的發展，提出多種數字預畸變實現方法，大部分采用功放輸出信號耦合到變頻器處理后，再將信號進行模擬數字轉換器轉換為數字信號后送入數字信號處理器等處理器件，通過特定的預畸變算法，計算出能夠抵消非線性失真的反饋信號，并與待發射的信號疊加后，經過數字模擬轉換器轉變為模擬中頻信號，再經過上變頻通道送入功率放大器，使功放輸出的信號線性度提高。基于沃爾泰拉級數對功放的非線性進行建模、仿真后，提出在時域上通過多次迭代濾波算法、矩陣運算等方法實現對功放的非線性失真補償，但此種方法采用的算法復雜，計算量大，實現難度更大；3）另外一種較為活躍的數字預畸變方法是將神經網絡算法、機器學習、人工智能等算法引入到功放數字預畸變的研究中，如提出基于不同分類原則的簡單神經網絡模型，在保證功放建模效果的同時大幅降低了計算復雜度，再如對傳統直接學習結構進行優化，避免復雜的功放建模過程，并用預畸變器輸出誤差代替功放輸出誤差對預畸變器系數進行更新，但這些算法需要強大的算力作為支撐，且對于功放工作時的實時性要求也是神經網絡等智能算法面臨的挑戰。

3、因此，亟需一種用于功率放大器的頻域預畸變方法來解決目前基于數字預畸變實現功放非線性校正技術存在的問題。

技術實現思路

1、為解決上述現有技術存在的不足，本發明提供了一種用于功率放大器的頻域預畸變方法，包括：

2、s1.獲取輸入信號為，并令作為所述輸入信號的傅里葉變換信號，對所述輸入信號進行頻域預畸變處理得到輸出信號為，并令作為所述輸出信號的傅里葉變換信號；

3、s2.對所述輸出信號進行存儲，并依次對所述輸出信號進行逆傅里葉變換、數模轉換及變頻處理后，發射至功率放大器進行功率放大，并采集輸出的功放信號；

4、s3.對所述功放信號依次進行耦合、變頻及模數轉換后，得到采樣信號為，并令作為所述采樣信號的傅里葉變換信號；

5、s4.采用第一公式對所述采樣信號與所述輸入信號進行頻率域相除，得到傳遞函數包括：

6、

7、為所述傳遞函數；

8、s5.基于存儲的輸出信號，采用第二公式對所述輸出信號和所述傳遞函數相乘，得到第一輸出信號包括：

9、

10、為所述第一輸出信號；

11、s6.將所述第一輸出信號作為新的輸出信號，并循環執行步驟s2~s5，直至所述功率放大器輸出的功放信號與所述輸入信號，在頻譜上一致。

12、本發明是通過以下技術方案實現的：本方案首先獲取輸入信號，并對該輸入信號進行頻域預畸變處理（即進行傅里葉變換），得到輸出信號，再對輸出信號進行逆傅里葉變換、數模轉換及變頻處理后，發送至功率放大器進行功率放大，由于功率放大器自身交調而引起的非線性失真，此時輸出的功放信號相應也存在非線性失真，而本方案通過將輸出的功放信號耦合回來，依次經過變頻處理及模數轉換處理后送入數字處理器中，然后對采樣信號與輸入信號進行頻域相除，得到傳遞函數，傳遞函數再與上次存儲的輸出信號進行頻域相乘，得到本次輸出信號的頻域信號，再進行逆傅里葉變換處理得到預畸變處理后的時域信號，再經過數模轉換處理及變頻處理后，輸入至功率放大器中進行功率放大，重復上述步驟，不斷進行迭代，使功率放大器輸出的功放信號不斷逼近輸入信號，提高功率放大器在飽和工作區工作時的線性度，相較于現有技術，本方案的計算量小、收斂速度更快，可做到預畸變方法的可實現性和可控性。

13、作為一種可選的技術方案，對所述輸入信號進行頻域預畸變處理包括：

14、對所述輸入信號進行傅里葉變換處理，即令。

15、作為一種可選的技術方案，步驟s4具體為：

16、

17、聯立上述方程組，對所述第一公式進行優化得到：

18、

19、為的模值，為的輻角值，為的模值，為的輻角值，為的模值，為的輻角值。

20、作為一種可選的技術方案，步驟s5及步驟s6具體為：

21、

22、當趨近于無窮大時，所述功率放大器輸出的功放信號與所述輸入信號，在頻譜上一致。

23、作為一種可選的技術方案，對所述輸入信號進行頻域預畸變處理、對所述輸出信號進行存儲、并依次對所述輸出信號進行逆傅里葉變換，均通過信號處理板中的數字處理器實現；對所述輸出信號進行數模轉換處理，通過信號處理板中的數字模擬轉換器實現。

24、作為一種可選的技術方案，對所述輸出信號進行變頻處理通過變頻器中的上變頻通道實現，對所述功放信號進行變頻處理通過變頻器中的下變頻通道實現。

25、作為一種可選的技術方案，基于所述變頻器中的上變頻通道，將所述輸出信號由中頻信號變頻為射頻信號。

26、作為一種可選的技術方案，基于所述變頻器中的下變頻通道，將所述功放信號由射頻信號變頻為中頻信號。

27、作為一種可選的技術方案，對所述功放信號進行耦合，通過所述功率放大器中的功放耦合通道實現。

28、作為一種可選的技術方案，對所述功放信號進行模數變換處理，通過信號處理器板中的模擬數字轉換器實現；計算所述傳遞函數及計算所述第一輸出信號，均通過信號處理板中的數字處理器實現。

29、本發明提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點：

30、本發明提供了一種用于功率放大器的頻域預畸變方法，在頻域上實現數字預畸變，通過耦合功放信號及采用傳遞函數的方式，不斷進行迭代，使功放的輸出信號不斷逼近輸入信號，與現有技術相比，計算量大大降低，收斂速度更快，算法所需的硬件算力降低，從成本及實現復雜度上也大大降低，具有很強的實用性。