4.4 Результаты исследования влияния линеаризации на выходную мощность

Как уже было отмечено в пункте 3.4, снижение амплитуды сигнала с введением схемы линеаризации на 0,1дБ. Для остальных значений усиления и уровня искажений падение амплитуды сигнала также незначительно и в максимальном случае составило 0,8дБ.

4.5 Описание структуры для реализации в плис

Реализация в ПЛИС исследованной структуры предусматривает разработку блока коррекции нелинейности (линеаризатор), который обеспечит реализацию квадратурной петли обратной связи, осуществляя сравнение сигнала на выходе передающего тракта с поступающим на вход модулятора и обеспечит внесение в сигнал необходимых предварительных искажений, необходимых для компенсации нелинейности передающего ВЧ тракта. Структура линеаризатора в ПЛИС представлена на рисунке 76.

Рис. 76 Схема линеаризатора

Линеаризатор состоит из блоков коррекции (корректор), в которых вычисляется, накапливается и компенсируется ошибка, вызванная нелинейностью передающего тракта, блока АРУ, блока измерителя разности фаз, блока поворота фазы, IIR фильтров.

Входной сигнал, поступающий со схемы предварительноной ЦОС проходит программируемый регулятор усиления и подается на вход блока АРУ. Сигнал обратной связи с АЦП преобразуется по частоте. IQ сигналы с выхода преобразователя фильтруются двухкаскадными IIR фильтрами и поступают на вход блока измерения разности фаз. На второй вход блока подается опорный сигнал после регулятора усиления. Вычисленная разность фаз (phi) используется блоком поворота фазы для выравнивания фазы сигнала ОС под фазу опорного сигнала. Результирующий сигнал ОС поступает на второй вход блока коррекции, где вычисляется и накапливается ошибка сравнения, а также осуществляется коррекция опорного сигнала на вычисленное значение.

Выводы по работе

В рамках данной диссертации было проведено исследование методов повышения линейности усилительных трактов.

1) Были изучены основные параметры усилителей, режимы работы усилительных тактов, возникающих искажений и отмечены ряд особенностей их построения:

• при работе мощных усилительных модулей с коэффициентом полезного действия более 40 % трудно обеспечить высокую линейность амплитудной характеристики и фазоамплитудной характеристики;

• в спектре выходных сигналов многочастотного усилителя мощности всегда появляются интермодуляционные искажения, которые практически не фильтруются и значительно ухудшают параметры системы связи. Высокая линейность характеристик может быть достигнута путем снижения КПД до 10…20 %, что неприемлемо для дорогих мощных усилителей, работающих на участках АХ, близкой к мощности насыщении.

2) Далее было дано общее описание методов линеаризации, из которых был выбран метод квадратурной петли обратной связи для дальнейшего исследования. Потому что она является относительно простым методом, в сравнении с LINC, адаптивной связью вперед, но тем не менее также как и вышеперечисленные позволяет достичь достаточно высокой линейности (подавление интермодуляционных искажений до 35дБ). В рамках настоящей диссертации было проведено математическое обоснование методов линеаризации с помощью обратной связи и влияние на спектральный состав, в результате которого математически выявлены продукты интермодуляции и их амплитуда.

3) На основе полученных математических выкладок построена модель усилителя и возбудителя передатчика с функцией линеаризации. В качестве основного параметра для задания искажений был выбран коэффициент IP3. Основные характеристики усилителя мощности, исследованные в диссертации это амплитуда интермодуляционных искажений (значение параметра IP3) и передаточная характеристика усилителя. Было подтверждено, что увеличение параметра IP3 ведет к снижению интермодуляционных икажений.

4) Была исследована методом математического моделирования одна из структур линеаризации, которая основана на методе квадратурной петли обратной связи. По результатам моделирования можно отметить что:

• Данный метод обеспечивает подавление интермодуляционных искажений до 35 дБ, причем для различных моделей усилителей мощности получается примерно одинаковый результат;

• Уровень подавления интермодуляционных искажений связан с как с нелинейностью усилителя так и его коэффициентом усиления. С увеличением коэффициента усиления зависимость от нелинейности усилителя падает;

• Задержка по цепи обратной связи снижают эффективность работы схемы линеаризации, и при некоторой ее величине может сводить работу линеаризатора к нулевому результату;

• Увеличение полосы сигнала снижает эффективность работы схемы линеаризации;

• Наблюдается снижение амплитуды основного колебания при введении схемы линеаризации, что легко объяснить тем, что схема линеаризации представляет собой петлю обратной связи;

• Передаточная характеристика усилителя становится более линейной со схемой линеаризации в сравнении с передаточной характеристикой без схемы линеаризации;

• Для реализации метода в ПЛИС необходимо обязательно продумывать вопрос регулирования системы, а именно подстройку фаз колебаний, подстройку амплитуд и учитывать задержку сигнала.