1.5.2.11 Метод повышения линейности с помощью нелинейных компонентов linc и совмещенный аналоговый универсальный модулятор с автоподстройкой частоты callum

Метод дефазирования основан на том, что амплитудно- и фазово-модулированный сигнал можно представить с помощью двух фазово-модулированных сигналов с постоянной амплитудой [13, 20]. Эти сигналы подаются на высокоэффективные усилители мощности класса “D”, выходы которых суммируются. Суммарный выходной усиленный сигнал лишен искажений, которые исчезают при суммировании противофазных сигналов двух каналов. Схема показана на рисунке 21.

Рис. 21 Схема структуры LINC

Комплексное представление входного, ограниченного по полосе сигнала, может быть представлено следующим образом:

, (8)

где 0 ≤ r(t) ≤ r_max

Этот сигнал в сою очередь можно представить в виде двух сигналов, модулированных по фазе и имеющие постоянную амплитуду, как показано на рисунке 22:

S₁(t) = s(t) – e(t); (9)

S₂(t) = s(t) + e(t), (10)

где e(t) квадратурный сигнал, определяемый следующим соотношением:

₍₁₁₎

Рис. 22 Разделение исходного сигнала, на две компоненты

Такая схема построения усилителя мощности имеет два очевидных преимущества:

• то что она не чувствительна к нелинейным характеристикам применяемых усилителей;

• усилители могут работать в ключевом режиме, что делает данный способ построения наиболее эффективным, в смысле КПД, среди всех известных решений.

Главным недостатком такой схемы является то, что оба усилителя должны быть хорошо сбалансированы. Искажения, вносимые в каждый канал усилителя мощности можно представить как искажения амплитуды и искажения фазы. В результате этих искажений, составляющая e(t) будет не полностью подавляться, а, следовательно, будет присутствовать в выходном сигнале. В отличие от узкополосного входного сигнала, спектр сигнала e(t) сильно расширен. А значит, присутствие этого сигнала в выходном, увеличит внеполосные излучения.

Обычно устройство формирования фазовых составляющих квадратурного сигнала реализовывается с помощью сигнального процессора (DSP), к которому подключены 4 ЦАП. На выходах этих ЦАП формируются квадратурные составляющие фазовых составляющих сигнала. Затем, каждая фазовая составляющая подается на квадратурный модулятор. И, далее, полученные фазовые составляющие подаются на усилители мощности каналов. Структурная схема такого формирователя сигналов представлена на рисунке 23. В этой схеме, основные искажения сигнала возникают:

• в каналах ЦАП. Так как все ЦАП работают на конечной частоте и сформированный сигнал имеет ограниченный спектр, в то же время, спектр фазовой составляющей бесконечно расширен;

• в модуляторах. Для правильной работы модулятора, необходимо добиваться одинаковой амплитуды каналов I и Q, правильного смещения по постоянному току в каналах I и Q, а также идеального соблюдения фазового сдвига 90º между составляющими опорного сигнала.

Рис. 23 Структурная схема формирователя фазовых составляющих с применением квадратурных модуляторов

Описанные выше искажения, приводят к проникновению сигнала e(t) в выходной, что приводит к большому уровню внеполосных излучений. Одним из способов уменьшения внеполосных излучений является схема формирования фазовых составляющих не с помощью квадратурных модуляторов, а с помощью ГУН, частота которых может задаваться схемами прямого синтеза частоты (DDS).