1.5.2.5 Метод декартовой (квадратурной) обратной связи
Квадратурная обратная связь впервые была предложена Петровичем. Основная идея метода заключается в применении I-Q модулятора для модуляции несущей перед тем как ее подать на нелинейный, но высокоэффективный усилитель, схема показана на рисунке 15.
Основная цепь системы содержит главную управляемую петлю усиления с компенсирующими фильтрами, синхронный I-Q модулятор и антенну, как выходную нагрузку[13, 16]. Сигнал, прошедший усилительный тракт, через радиочастотный разветвитель подается в цепь обратной связи. Разветвленный сигнал затем синхронно демодулируется и вычитается из исходного сигнала с помощью дифференциальных усилителей.
Характеристики петли управления зависят от усиления и компенсирующих фильтров. Уменьшение уровня интермодуляционных искажений по существу зависит от усиления петли, а компенсация стабилизирует поведение управляемой системы. Синхронизация модулятора и демодулятора обеспечивается делением общего радиочастотного сигнала несущей.
Из-за различий в прямой и обратной цепях, необходимо регулирование по фазе, для того чтобы поддерживать правильное соотношение между входными сигналами и сигналами обратной связи. Квадратурная обратная связь может автоматически отслеживать температурные изменения нелинейности и изменение напряжения питания.
Однако данная схема только условно устойчива и ее регулирование является одной из ключевых проблем. Нелинейный усилитель также влияет на стабильность, так как создает фазовые сдвиги в чрезмерно широкой полосе. Другим ограничивающим фактором системы являются нелинейности смесителей при переносе спектра частот на промежуточную частоту и обратно. Но главным неудобством этой схемы является узкая полоса пропускания, которая присуща данным широкополосным системам обратной связи.
Рис. 15 Схема квадратурной петли обратной связи
На основе квадратурной петли обратной связи на рисунке 15 построен также метод адаптивного цифрового предискажения (рисунок 16).
Цифровое предискажение может применяться для управления аналоговыми и цифровыми широкополосными входными сигналами, аналоговыми и цифровыми входными сигналами промежуточной или радиочастоты (в отличие от простой петли декартовой обратной связи).
Наиболее часто обрабатываются цифровые широкополосные сигналы и сигналы промежуточной частоты применяемые большинством инженеров.
Не смотря на то, что за прошедшие несколько лет получили развитие многие версии цифрового предискажения их можно классифицировать по нескольким критериям и которые сводятся к двум основным групппам. Одна из них – это LUT (look up table) предискажения, а другая группа – это параметрические предискажения, базирующиеся на рядах Вольтера[13, 17].
Основной принцип, на котором основывается адаптивное цифровое предискажение – квадратурная петля обратной связи с добавлением цифровой обработки сигналов. Схема, характеризующая работу устройства показана на рисунке 16.
Рис. 16 Схема метода адаптивного цифрового предискажения
В целом работа цифрового предискажения базируется непосредственно на обеих группах устройств предискажения и алгоритме адаптации. Исходный сигнал поступает на вход блока цифровой обработки сигналов. Сигнал, прошедший усилительный тракт, разделяется в направленном ответвителе и переносится на более низкую частоту с помощью преобразователя. Далее преобразованный сигнал также поступает на вход блока ЦОС. Блок ЦОС вычисляет коэффиценты, которые являются ничем иным, как амплитудами отдельных отсчетов. Для того, чтобы получить предискаженный сигнал, вычисленные коэффициенты запоминаются в таблицах блока ЦОС. Также в таблицах блока ЦОС запоминаются коэффициенты сигнала, пришедшего по цепи обратной связи. На выходе блока ЦОС формируется сигнал предискажений, который переносится в область верхних частот и усиливается в усилителе мощности.
Скорость и сложность адаптивного предискажения является одной из крайне важных проблем для их практической реализации.