每日精学 080｜功率放大器压缩与调制质量

2026-09-25

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雷达 · 通信 · 电子战　/　基础精学 080

直流与 IQ 失配属于接收机静态误差。本课转向发射链路中随瞬时幅度变化的无记忆非线性。

功率放大器接近饱和时增益随输入幅度下降，峰值样本受到非线性压缩并造成带内 EVM 与带外谱再生，输入回退在效率和线性度之间建立折中。

01
模型与符号

A：输入包络（幅度）

As：饱和尺度（幅度）

p：平滑压缩参数（无量纲）

G(A)：幅度相关增益（无量纲）

EVM：带内调制误差（百分比）

02
平滑压缩模型

Rapp 模型写为

A_o=A/[1+(A/A_s)^{2p}]^{1/(2p)}

小信号区 Ao≈ A，大信号区逐渐趋近 As。

03
线性增益校正

评估 EVM 前可用最小二乘复增益 g=(xHy)/(xHx) 去除平均增益与相位，使剩余误差反映非线性形变。

04
输入回退

输入回退定义为平均输入功率相对饱和参考功率的降低量。更大回退减小压缩，却降低可用输出功率和效率。

05
物理含义

高峰均比波形偶尔进入压缩区，而大多数样本仍在线性区。少量峰值削平会在星座上形成幅度相关误差，并在频域产生互调分量。

06
固定参数算例

MATLAB 用多载波复波形驱动 Rapp 模型，扫描输入尺度，绘制 AM AM 曲线、EVM、峰值压缩和带外功率比。

MATLAB 固定参数数值验证结果
量数值
rapp saturation amplitude1
rapp smoothness3
ofdm fft length256
占用子载波数52
evm at minus6db percent0.120706446599
evm at 0db percent3.69989779565
oob ratio at minus6db db-62.3011114658
oob ratio at 0db db-32.8734167835
图 1：功率放大器 AM AM 曲线 输入回退 EVM 与带外功率（子图 1）图 1：功率放大器 AM AM 曲线 输入回退 EVM 与带外功率（子图 2）图 1：功率放大器 AM AM 曲线 输入回退 EVM 与带外功率（子图 3）图 1：功率放大器 AM AM 曲线 输入回退 EVM 与带外功率（子图 4）

图 1　功率放大器 AM AM 曲线 输入回退 EVM 与带外功率

数值结果由配套 MATLAB 脚本在固定参数和固定随机种子下实际执行。脚本包含针对闭式关系 边界条件或估计误差的断言，并把 MATLAB 版本与关键数值写入独立结果文件。

07
数字实现的边界

RTL 实现输入功率估计与分段幅度区间判定核心，可用于查表数字预失真或过驱告警。

配套 RTL 只实现本课中可明确量化的定点核函数或数据通路。浮点矩阵分解 概率统计和图形生成保留在 MATLAB 参考程序中。

08
适用范围

该模型用于发射机回退预算、数字预失真基线和波形线性度评估。记忆效应明显时需使用动态非线性模型。

09
工程上需要注意

  • 无记忆模型不含热效应与电路记忆。

  • 仅看 EVM 不能保证频谱模板合规。

  • 峰值统计依赖观察长度。

  • 量化和限幅会与放大器失真叠加。

功率放大器压缩把峰值幅度相关地压低。输入回退可降低 EVM 与谱再生，但同时牺牲输出功率利用率。

内容依据：每日精学第 80 课《功率放大器压缩与调制质量》。图表沿用原课固定参数数值结果，属于数值验证，不代表设备实测。

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