在无线通信系统中，对于功率放大器来说，既高效又高度线性非常重要。效率是减少能源消耗，延长电池寿命并简化热管理的关键。另一方面，线性性对于确保放大信号显示的失真至关重要。但是，旨在化效率的功率放大器具有相当大的非线性。
　　有几种不同的功率放大器线性化技术可用。自从电话通信黎明以来，放大器的失真一直是一个问题，因此其中一些已经存在了很长时间。例如，哈罗德·布莱克（Harold Black）分别在1928年和1937年分别为前馈和反馈电路技术申请了。此后，初旨在地减少中继器放大器中的失真，这两种技术已被用来线性化RF功率放大器。
　　在本文中，我们将讨论前馈线性化技术。图1显示了馈电功率放大器（PA）系统的基本框图。

　　图1。基本的馈电功率放大器拓扑。图片由史蒂夫·阿拉（Steve Arar）提供如我们所见，前馈布置实际上需要两个放大器。该拓扑确定由主放大器添加的失真信号，并从系统的输出中减去其以增强整体线性。让我们探讨该电路的工作原理。
　　输入应用于两个不同的路径。在上路径中，输入会通过主功率放大器扩增。非线性放大器的输出可以看作是输入信号的线性复制品和非线性引起的误差信号的总和。因此，节点M处的电压可以表示为：　vm?=?avvin?+?vd　　等式1。
　　在哪里：
　　V是功率放大器的电压增益
　　V D是放大器的非线性产生的误差信号。
　　框图中的垂直分支减弱了非线性PA的总输出，以v的一倍，以在节点n处产生电压。从等式1中，我们有：　vn?=?vin?+? fracvdav　　等式2。
　　从v n中减去输入v ，我们在节点p处获得失真信号的衰减版本：
　　vp?=? fracvdav　　等式3。
　　从输入到个减法器的两个路径形成一个循环，该循环消除了节点p处的输入信号。这被称为信号取消循环。
　　接下来，将节点P处的电压应用于具有V的误差放大器，生成V Q = V d的电压。这给了我们失真信号v d。，从v m减去v q以产生输出电压：
　vout?=?avvin　　等式4。
　　尽管放大器是非线性的，但总输出是输入的线性复制品。馈电PA系统的第二个环称为误差取消环。
　　错误放大器
　　第二个循环中放大器引入的任何跟踪误差在输出处似乎是无偿的。因此，误差放大器的失真属性决定了系统的整体线性。
　　在个减法器的输出时，信号被取消，我们只剩下失真分量。假设该残差信号很小，那么误差放大器比主放大器少会失真。但是，随着信号振幅的增长，失真成分迅速上升。例如，放大器中的三阶失真会产生与输入信号幅度立方扩展的失真成分。
　　因此，尽管通常是确定整个系统功率额定功率额定功率的主要放大器，但误差放大器的功率能力也是重要的设计考虑因素。它受几个不同参数的影响，包括：
　　从输入到减法器的信号路径中纳入衰减。
　　主放大器的AM-PM失真。
　　有关Feed-Forward PA设计这一方面的更多信息，请参阅Steve Cripps的“无线通信的RF功率放大器”。
　　误差放大器还应提供足够的输出功率来克服输出组合器的损失。通常，这需要将误差放大器的尺寸尺寸缩小到主功率放大器，这可以提高系统的成本并降低其效率。
　　增益和相匹配是强制性的
　　让我们返回片刻以图1。要使我们对该电路的先前分析有效，导致减去器的路径必须具有完美的相位匹配，并且它们相关的组件必须具有完美的增益匹配。例如，如果从输入到个减法器的两个路径表现出不同的延迟，则无法进行信号取消。

　　在频率，温度和时间上需要准确的增益和相位跟踪。除此之外，还要回想一下放大器将一些延迟引入信号路径。因此，我们需要合并两个延迟块，以均衡相应路径的延迟。这在图2中说明了。

　　在图1中向电路添加延迟元素。
　　图2。图1中的电路延迟元素。图像使用的图像由史蒂夫·阿拉尔（Steve Arar）提供在上图中，延迟块τ1补偿由主放大器和衰减器引起的相移。同样，延迟块τ2补偿了误差放大器引入的相移。可以使用被动总元素网络或传输线构建延迟块。
　　但是请记住，这些障碍会导致功率耗散，并降低放大器的效率。设计宽带延迟块还带来了重大挑战。
　　实际实现

　　图3显示了进料前PA的更实际实现。

　　具有方向耦合器的更实用的馈送PA系统。
　　图3。实用的前馈功率放大器的框图。图像（修改）二手由威廉·埃根（William F. Egan）提供在这里，定向耦合器在战略上可用于根据需要在电路内的临界节点处采样和路由信号。系数C N和C N '分别代表每个耦合器的耦合因子和主线增益。
　　与我们检查的上一个电路不同，这种布置在信号取消环中缺乏明显的衰减器块。取而代之的是，衰减是由放置在环内的方向耦合器产生的。
　　带有矢量调节器的前馈PA系统

　　图4说明了前馈PA系统的另一个变体。在此电路中，将两个矢量调制器（VM）放置在主放大器（MA）和误差放大器（EA）之前。

　　使用矢量调节器的馈电PA。
　　图4。利用矢量调节器的馈电PA。图片由Richard N. Braithwaite提供向量调节器是可以控制RF信号的幅度和相位的设备。它将信号分成两个组件，称为相位和正交组件，彼此之间偏置90度。通过调整这些组件，图4中的矢量调节器匹配循环的增益和相位。
　　自适应饲料前系统
　　自适应进纸前PAS监视系统的线性性能，并相应地调整循环参数。图5显示了自适应进发电剂放大器的简化框图。

　　飞行员辅助喂养前PA。

　　图5。试验辅助进料前PA的框图。图片由Richard N. Braithwaite提供在此示例中，在主放大器之前引入了试点音。飞行员信号被视为馈送前回路内的不良失真。理想情况下，它不应出现在终输出中。这为我们提供了评估放大器线性性能的方法。
　　之后，存在各种算法来通过微调信号取消和误差取消循环来优化性能。这些算法试图确定将地减少残差失真的控制参数。利用自适应馈电系统，使我们能够达到比其他可能的较低的失真水平。
　　优点和缺点
　　与反馈方法相比，馈电技术具有多个优势。一方面，它可以校正振幅和相误差。然而，更重要的是，即使其构建块表现出很大的相移，馈送前PA系统也固有地稳定。这种稳定性源于以下事实：输出未馈回输入。
　　馈送方法的另一个重要好处是其宽带宽度。这样的宽带功率放大器对于多载波无线通信（包括无线基站使用的）至关重要。这也是一种相对较低的线性化技术。主放大器的噪声以与失真相同的方式无效。
　　这使我们获得了前馈系统的另一个好处：它们几乎瞬间纠正了失真误差。结果，它们不受通常与功率放大器相关的内存效应的影响。记忆效应是一种现象，其中PA的输出受输入信号病史的影响。正如我们将在未来的文章中讨论的那样，它损害了前置线性化技术的功效。
　　总而言之，前馈PA系统提供以下好处：
　　可以校正相位和振幅。
　　尽管相位偏移，但天生就稳定。
　　宽带宽度。
　　低噪音。
　　免疫记忆效应。
　　但是，它们还带来了许多缺点。正如我们前面提到的，模拟延迟元素的结合需要使用诸如微带线之类的被动设备。这些设备中的功率损失是一个关键问题。此外，输出减法器的构建需要使用低损耗组件（例如高频变压器）来确保效率。