射频信号发生器中的预失真技术通过引入与功率放大器（PA）非线性失真特性相反的预失真信号，实现信号线性化处理，其核心实现方式可分为数字预失真（DPD）和模拟预失真两大类，具体实现原理及技术细节如下：
一、数字预失真（DPD）技术实现
数字预失真通过数字信号处理（DSP）或现场可编程门阵列（FPGA）在基带或中频阶段对信号进行预处理，其实现步骤如下：
- 非线性特性建模
- 数据采集：通过耦合器或定向耦合器采集PA的输入/输出信号，利用矢量信号分析仪（VSA）获取幅度-幅度（AM-AM）和幅度-相位（AM-PM）失真数据。
- 模型选择：采用多项式模型（如Volterra级数）、记忆多项式模型（MP）或广义记忆多项式模型（GMP）拟合PA的非线性特性。例如，GMP模型通过引入交叉项参数（如Lead Order、Lag Order）修正PA的记忆效应，适用于宽带信号（>100MHz）的预失真。
- 参数优化：使用最小二乘法（LS）或递归最小二乘法（RLS）等算法迭代优化模型参数，使预失真信号与PA失真特性精确匹配。
- 预失真信号生成
- 查表法（LUT）：将PA的AM-AM/AM-PM曲线离散化为查找表，根据输入信号幅度实时查询预失真增益和相位补偿值。该方法实现简单，但无法修正PA的记忆效应，适用于窄带信号。
- 动态模型法：基于记忆多项式或GMP模型，通过实时计算生成预失真信号。例如，NI应用级射频半导体测试软件RFIC支持通过设置非线性阶数和记忆深度参数，直接生成预失真信号。
- 反馈与自适应调整
- 闭环校正：将PA输出信号反馈至数字预失真模块，与原始输入信号对比，动态调整预失真参数以补偿温度、偏压变化或器件老化引起的性能漂移。例如，采用PLMS（Projected Least Mean Squares）算法可使自适应收敛速度提升15倍，在60dB信噪比下实现5dB信号失真噪声比增益。
- 硬件实现
- DSP/FPGA处理：将预失真算法部署在高速数字信号处理器或FPGA中，实现实时信号处理。例如，5G基站中DPD技术结合Doherty放大器，可将功率效率提升至50%，支持超200MHz带宽。
二、模拟预失真技术实现
模拟预失真通过模拟电路在射频（RF）或中频（IF）阶段对信号进行预处理，其核心实现方式如下：
- 非线性电路设计
- 二极管限幅器：利用二极管的非线性特性实现幅度扩展。例如，在高驱动电平时，二极管导通增加路径衰减，补偿PA的增益压缩特性。
- 并行信号路径：设计两条并行路径（线性增益路径和非线性压缩增益路径），通过相减输出实现增益扩展。例如，非线性路径采用压缩非线性放大器，其增益随输入信号幅度增加而降低，从而补偿PA的增益衰减。
- 相位与幅度补偿
- 相位移和衰减器：通过调整模拟预失真器的相位和幅度响应，使其与PA的失真特性匹配。例如，基于二极管的预失真器电路中，并联电容用于调整相位移，实现正幅度偏差和负相位偏差补偿。
- 局限性
- 带宽限制：模拟预失真受功放增益和相位平坦度限制，工作带宽较窄，且难以控制附加模拟硬件的非线性特性。
- 精度不足：受器件参数漂移影响，模拟预失真性能稳定性较差，通常仅适用于对线性度要求适中的场景（如移动无线电）。
三、技术对比与典型应用
四、技术发展趋势
- AI融合：结合机器学习算法（如神经网络）实现更精准的PA非线性特性预测和预失真参数优化，提升系统适应性。
- 高频化：随着6G和太赫兹通信发展，DPD技术需进一步优化以支持更高频段（>100GHz）和更宽带宽（>1GHz）的信号处理。
- 集成化：将DPD算法与射频前端芯片集成（如RPU射频处理单元），降低系统成本和功耗，推动技术在消费电子领域的普及。
