Формирование сигнала усилителя мощности с использованием четырех несущих
Применение дефазирования для формирования сигнала в КВ диапазона имеет один существенный недостаток. В общем случае спектры каждой сформированной несущей становятся очень широкими. Любые искажения сигнала вызванные невозможностью формирования сигналов с бесконечным по ширине спектром приводит к искажениям сигнала не только в ближней зоне, но и в дальней, где требования на побочные излучения довольно жесткие. В результате для формирования сигнала с шириной спектра 3 кГц необходимо формировать несущие с частотой дискретизации не ниже 320 кГц. Соответственно формирование сигналов с шириной спектра 100 кГц, потребует дискретизацию с частотой не менее 10 МГц. В тоже время если управление синтезаторами частот производится по последовательному интерфейсу, то для передачи необходимого количества данных, а это не менее 26 бит на один канал может потребоваться высокая скорость последовательного интерфейса, которая может не поддерживаться выпускаемыми DDS.
Следует также отметить, что силовые цепи усилителя также вносят искажения в сигнал, что, как уже отмечалось выше, вызывает искажения сигнала в широкой полосе.
Устранить описанные недостатки можно путем формирования 4-х несущих. В этом случае одна пара несущих формирует квадратурный сигнал I, а вторая пара несущих формирует квадратурный сигнал Q. Формирование каждого сигнала проводится тем же методом дефазирования, который был описан ранее, однако в этом случае спектр каждой несущей расширяется незначительно, и все искажения, которые вносятся в сформированный сигнал, таким образом проявляются только в ближней зоне. Ввиду того, что сами сигналы остаются достаточно узкополосными спроектировать силовой тракт, который бы вносил минимальные искажения много проще, чем в случае широкополосных сигналов применяемых в простом дефазировании.
Линейная структура CALLUM произошла от LINC. Данная структура использует квадратурную обратную связь. Схема соответствующей структуры показана на рисунке 25.
Рис. 25 Схема структуры CALLUM
Суть работы схемы заключается в том, что выходной сигнал направляется на вход цепи ЦОС с помощью организации квадратурной петли обратной связи, где сравнивается с сигналами в I и Q каналах[13]. Несмотря на наличие квадратурной обратной связи, структура CALLUM не является разновидностью квадратурной петли обратной связи, так как каждая составляющая сигнала в структуре CALLUM усиливается в своем усилителе и позже суммируется, а в случае со структурой адаптивных предискажений усиливается уже суммарный сигнал.
В итоге использование структур LINC и CALLUM позволяется достичь хорошую энергетическую эффективность. Но LINC испытывает сложности с поддержанием коэффициента усиления и согласования фаз сигналов, что приводит к тому что искажения будут неравномерны в частотном диапазоне. К недостаткам CALLUM относятся ограничения, накладываемые организацией обратной связи.
1.5.2.12 Метод организации связи вперед для подавления интермодуляционных искажений
Это относительно новый принцип, предложенный Конрадом Миехле в 2003 году [13]. Структура изображена на рисунке 26, она напоминает схему LINC, вот только вместо сумматора на выходе схемы стоит вычитатель.
Рис. 26 Структура метода CTOIF
Суть принципа в том, что сигнал разделяется на два канала и усиливается параллельно, затем сильно искаженный сигнал вычитается из слабо искаженного сигнала для удаления появившихся искажений. Это достигается за счет того, что УМ 1 является более линейным, а усилитель УМ 2 – менее линейным, итоговый результат гораздо лучше, нежели при использовании двух одинаковых усилителей[9].
Таким образом, важное отличие схемы на рисунке 26 от структуры LINC заключается в усилителях, которые не одинаковы и их подбор один из ключевых вопросов. Поэтому схемы похожи только по виду, по структуре они имеют существенные отличия.