發(fā)布時間：2020-04-23所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：由于放大鏈路的增益波動以及不同頻點(diǎn)之間非線性特性的差異，預(yù)失真器難以在不同的頻點(diǎn)同時實(shí)現(xiàn)非線性特性匹配，即令整個頻帶內(nèi)不同頻點(diǎn)的線性度指標(biāo)同時滿足要求。由于預(yù)失真器和放大器之間的非線性失配，放大器在某些頻點(diǎn)的非線性特性還會惡化。本文
摘要：由于放大鏈路的增益波動以及不同頻點(diǎn)之間非線性特性的差異，預(yù)失真器難以在不同的頻點(diǎn)同時實(shí)現(xiàn)非線性特性匹配，即令整個頻帶內(nèi)不同頻點(diǎn)的線性度指標(biāo)同時滿足要求。由于預(yù)失真器和放大器之間的非線性失配，放大器在某些頻點(diǎn)的非線性特性還會惡化。本文從線性化器與預(yù)失真器的寬帶匹配出發(fā)，討論了預(yù)失真線性化器與行波管放大器寬帶匹配的條件以及非線性失配所帶來的影響，當(dāng)增益失配誤差不大于1dB時，在行波管放大器自身的三階交調(diào)值不大于40dB的非線性動態(tài)范圍內(nèi)，三階交調(diào)下降幅度最大值為4.1dB;通過采用級聯(lián)增益補(bǔ)償電路的方式，降低鏈路增益波動，實(shí)現(xiàn)預(yù)失真器和放大器的非線性匹配，真正拓展預(yù)失真線性化器的工作帶寬。
關(guān)鍵詞：預(yù)失真;行波管放大器;非線性匹配;寬帶匹配;級聯(lián)增益補(bǔ)償
線性化是一種通過系統(tǒng)級的方法解決放大器的失真問題的技術(shù)。在行波管放大器的非線性補(bǔ)償中，線性化技術(shù)并非通過改變行波管放大器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)從而減小其非線性失真分量的產(chǎn)生，而是在線性化器非線性失真存在的前提下，將行波管放大器視為放大系統(tǒng)的一個組成部分，通過外加線性化器的方法，提高整個放大系統(tǒng)的線性度指標(biāo)。這個線性放大系統(tǒng)由線性化器和行波管放大器以及調(diào)節(jié)組件構(gòu)成，稱為線性化行波管放大器(LTWTA)。能夠提高行波管放大器線性度的技術(shù)有很多，在眾多技術(shù)中，預(yù)失真技術(shù)具有較寬的工作帶寬[1-2]。
基于DSP的數(shù)字預(yù)失真和基于非線性器件的模擬預(yù)失真是實(shí)現(xiàn)預(yù)失真線性化技術(shù)的兩種主要手段[3-11]。然而，在寬帶應(yīng)用中，數(shù)字預(yù)失真卻具有非常明顯的劣勢，除了成本高昂、功率消耗大、工作帶寬窄之外，限制數(shù)字預(yù)失真技術(shù)應(yīng)用于寬帶預(yù)失真技術(shù)的主要原因在于，當(dāng)行波管的非線性特性隨著頻率發(fā)生改變，數(shù)字預(yù)失真無法進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，提供合適的非線性特性補(bǔ)償。模擬預(yù)失真具有能夠產(chǎn)生復(fù)數(shù)傳輸函數(shù)的優(yōu)勢，這令其在指定的工作頻帶內(nèi)更好地擬合行波管放大器所需要的非線性特性，從而為行波管放大器帶來較佳的線性度改善。
模擬預(yù)失真技術(shù)能夠在較寬的工作頻帶內(nèi)提供放大器所需的非線性特性[12-14]。但是由于鏈路的增益波動以及不同頻點(diǎn)之間非線性特性的差異，預(yù)失真器難以在不同的頻點(diǎn)同時實(shí)現(xiàn)非線性特性匹配，即令整個頻帶內(nèi)不同頻點(diǎn)的線性度指標(biāo)同時滿足要求。更甚的，由于預(yù)失真器和放大器之間非線性失配，放大器在某些頻點(diǎn)的非線性特性還會惡化。本文從線性化器與預(yù)失真器的寬帶匹配出發(fā)，主要討論預(yù)失真線性化器與行波管放大器寬帶匹配的條件以及非線性失配所帶來的影響，并對寬帶預(yù)失真技術(shù)展開研究。
1預(yù)失真器的工作原理
預(yù)失真器工作帶寬寬、功率消耗低、可以作為獨(dú)立部件工作的特點(diǎn)是其能夠廣泛應(yīng)用于微波毫米波頻段的最大優(yōu)勢，其工作原理見圖1。
2寬帶匹配的理論分析
2.1寬帶匹配的一般性原理
在寬帶條件中，行波管放大器的小信號增益和相移也是影響預(yù)失真器工作性能的重要因素。當(dāng)預(yù)失真器和行波管放大器級聯(lián)時，預(yù)失真器發(fā)揮最佳性能的條件是，預(yù)失真器的插入并未改變行波管放大器的飽和點(diǎn)的工作狀態(tài)。
3測試驗(yàn)證
圖3給出了行波管放大器的三個工作頻點(diǎn)的AM/AM特性曲線，可以看出：該行波管放大器的小信號增益在三個頻點(diǎn)并不相同;三個頻點(diǎn)的AM/AM轉(zhuǎn)換特性也不相同，其1dB壓縮點(diǎn)和飽和點(diǎn)具有很大差異。
圖4給出了預(yù)失真器和行波管放大器不能良好匹配時，LTWTA的AM/AM特性曲線，可以看出，在等功率信號驅(qū)動下，當(dāng)增益調(diào)節(jié)模塊的增益值為常數(shù)時，行波管放大器在下邊頻處的線性化改善效果明顯，而在中心頻點(diǎn)和上邊頻，行波管放大器和預(yù)失真器出現(xiàn)失配。
本文所需要匹配行波管放大器的幅頻特性曲線見圖5。該行波管放大器在工作頻帶范圍(12.92～13.42GHz)內(nèi)的飽和點(diǎn)增益波動在1dB以內(nèi)，其在下邊頻12.92GHz以及兩個增益波動點(diǎn)13.24,13.33GHz的增益壓縮曲線見圖3。
該預(yù)失真器在12.92～13.42GHz的工作頻帶內(nèi)，增益波動不超過1dB，具有5.2dB的增益和45°(如圖6所示)的相位擴(kuò)張能力，可以根據(jù)行波管線性化器的需求進(jìn)行調(diào)整。
與行波管線性化器的聯(lián)測時，分別測量了前文所述三個頻點(diǎn)的增益和相位非線性特性，結(jié)果見圖7，可以看出，由于采用了增益均衡器，預(yù)失真器和行波管線性化器在不同的頻點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)良好匹配，1dB壓縮點(diǎn)均向飽和功率點(diǎn)靠近，改善值不小于4dB，相移壓縮量從30°左右減小到不超過10°。當(dāng)進(jìn)行雙音測試時，在整個頻帶內(nèi)的載波三階交調(diào)比均有較大程度的改善，圖8給出了整個頻帶范圍內(nèi)的載波三階交調(diào)比的改善值，可以看出，在500MHz的工作頻帶內(nèi)，載波三階交調(diào)比最大改善量為3.5dB。
4結(jié) 論
本文從線性化器與預(yù)失真器的寬帶匹配出發(fā)，討論了預(yù)失真線性化器與行波管放大器寬帶匹配的條件以及非線性失配所帶來的影響，并通過級聯(lián)增益補(bǔ)償電路的方式，降低鏈路增益波動，實(shí)現(xiàn)預(yù)失真器和放大器的寬帶非線性匹配。與行波管放大器的級聯(lián)測試表明，采用本文提出的方法進(jìn)行增益調(diào)節(jié)，能夠改善預(yù)失真線性化器的工作帶寬，且令行波管放大器在工作頻帶內(nèi)的1dB壓縮點(diǎn)改善不小于4dB，非線性相移不大于10°，載波三階交調(diào)比指標(biāo)最大改善量為3.5dB。
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