線性是多模多載波無線網絡的一個關鍵性能，這些網絡包括寬帶第三代(3G)和第四代(4G)蜂窩系統，包括減小了覆蓋區域并且采用低發射功率架構的小型蜂窩基站。其亮點在于射頻/微波功率放大器(PA)能以低成本和低系統功耗提供所需的性能。遺憾的是，功放的操作通常不是線性的，可工作在平均輸出功率0.5W至60W的線性化功放的高性價比方案還沒有實現。

但有種解決方案已經浮出水面，即Scintera公司的射頻功放線性器(RFPAL)系統級芯片(SoC)解決方案。該方案采用預失真技術來改善輸出功率電平在60W以下的功放線性度。特別是在10W以下時(這種情況下，大多數功放都是基于A類或AB類偏置電路)，RFPAL電路提供了極具吸引力的回退替代方案。為更好地理解這些RFPAL解決方案的用途和射頻預失真(RFPD)技術的使用，本文將該方法與數字預失真(DPD)和回退等用于改善功放線性度的傳統方法進行了比較。

沒有功放是完美的。當饋入多頻輸入信號時，功放將提升有用信號，但也會產生無用的互調(IM)項(圖1a)。當功放接近飽和時，這種非線性行為會愈加明顯。為了在沒有采取預失真技術的條件下獲得可接受的線性度，功放通常要從飽和點(圖2a中的PSAT(3dB))回退。遺憾的是，當放大器的工作點回退時，放大器的直流效率將下降(圖1b)。對于已經進入回退模式以適應信號的峰值與均值比(PAR)以及進一步回退以滿足系統線性要求的AB類功放而言，8%甚至更低的效率并不少見。

在許多蜂窩通信應用中，PAR的基礎是10-4的互補累積分布函數(CCDF)概率。雖然回退放大器是發射平均功率在20W以下的功放最常采用的線性化方法，但有源線性化也是很有吸引力的一種實用技術。有源線性化技術包括RFPD和DPD，允許發射器在接近甚至稍高于PSAT-PAR工作點的條件下工作(圖2b)。當然，當信號峰值超過功放飽和點時，沒有一種預失真方法能夠校正信號，因為沒有辦法恢復由于箝位造成的信息丟失。采用有源線性化技術后，AB類放大器一般可以增加3dB至6dB驅動，從而使效率提高2倍至4倍。與回退放大器相比，有源線性化技術能使最后一級功放、電源、冷卻部件和運行成本減少一半以上。

在要求寬信號帶寬的系統中，比如長期演進(LTE)系統，或寬帶多載波/多協議系統中，回退放大器也許不是一種可選技術，因為功放可能在任何功率水平都無法實現目標線性性能。在這些系統中，有必要采用有源線性化技術來滿足規定的輻射排放或通信標準的要求。考慮到系統成本、功耗、尺寸等因素，射頻預失真技術可以在功放平均輸出功率電平低至500mW的系統中滿足這些要求。

Scintera公司的SC1889和SC1869 RFPAL代表了在小型蜂窩設計中實現線性性能的實用解決方案。在這種場合中，系統成本的下降、外形封裝的縮小和復雜性的降低是部署異構網絡的重要因素。在這樣的網絡中，這種射頻預失真技術為工作在最大平均輸出功率約0.5W至60W的功放提供了比DPD或回退方法更具性價比的方法。SC1889支持高達60MHz的即時帶寬，可以與工作在5W至60W平均輸出功率的A/AB類或Doherty放大器一起使用。SC1869支持最大20MHz的即時帶寬，并針對平均輸出功率在0.5W至10W的A/AB類放大器作了優化。

SC1889和SC1869器件所采用的射頻預失真技術與DPD有很大的相似性，都可補償調幅至調幅(AM-AM)和調幅至調相(AM-PM)失真、互調失真和功放存儲效應，而且都采用反饋信息補償由于溫差和功放老化造成的信號損傷。雖然射頻預失真和DPD都是基于Volterra級數近似算法，并共享其它相似的基礎理論，但它們的電路設計和系統實現沒有相似性。

SC1889和SC1869 RFPAL是使用射頻輸入和輸出信號(RFIN和RFOUT)的自適應系統，因此它們能夠在遠程無線電頭端、PA模塊以及無需直接訪問數字處理器的任何應用中獨立工作。例如，圖4a顯示了使用RFPAL的一種高層系統框圖。在該圖中，方向性耦合器用于驅動線性化電路的射頻輸入(RFIN和RFFB)。校正信號(RFOUT)再通過方向耦合器與功放輸入信號組合在一起。該線性化器使用功放輸出信號自適應地判斷在給定平均與峰值功率電平、中心頻率和信號帶寬下的功放非線性特征。然后在頻域中對來自功放輸出端的這個反饋信號(RFFB)進行分析，并為代價函數的自適應校正產生一個頻譜上分解過的線性度指標。

RFPAL處理器根據Volterra級數近似算法產生校正信號，而這種近似算法還會通過一組由數字控制器產生的可編程系數得到不斷的優化。數字控制器運行一種自適應算法，然后將系數應用于校正處理器以最大限度地減小代價函數。如圖4b所示，整個線性器系統(包括圖5a虛線內的所有元件)可以在一個緊湊的印刷電路板(PCB)內實現，面積不到6.5cm2，并且BOM成本低。

借助為RFPD基本操作建立的基線可以描述更大的系統，并與DPD放大器線性化方法的使用進行比較。圖5描述了DPD如何擴展信號鏈最前點的數字基帶處的帶寬(向有用信號增加預失真校正信號)。這種帶寬擴展隨即通過整個發射機鏈傳播，并通過反饋路徑再次回到數字基帶。帶寬擴展將增加時鐘速率，擴大元件帶寬要求，并導致更高的系統功耗，從而加重整個系統的負擔。增加的復雜性包括(但不限于)極具挑戰性的時鐘發生器要求(包括抖動性能)，增加了對多極高頻重構濾波器的需求，并需要寬帶線性頻率上變頻器。

當采用DPD系統時，上變頻器之后的濾波器頻率響應必須足夠寬，以適應有用信號加上功放預失真要求的帶寬擴展。遺憾的是，由數模轉換器(DAC)、上變頻器等產生的位于濾波器通帶內的任何噪聲也將被功放所放大。在大多數應用中，消除落在接收頻帶內噪聲的唯一方法是在功放輸出端做文章。這要求所用濾波器的尺寸、成本和插入損耗隨設計要求而改變。為了滿足更加嚴格的抑制要求，濾波器成本也可能增加。由于這種濾波器而增加的任何插損都將降低效率，并要求功放得到更強的驅動才能在天線端取得原始設計要求的相同輸出功率。因此，濾波器在一定程度上會負面影響通過使用DPD取得的好處。取而代之的是使用更低噪聲的DAC和上變頻器，盡量減少對功放后濾波器的需求，但與較高噪聲的器件相比，成本和功耗會較高。