3.7.6 Метод подавления и восстановления огибающей (метод EER)
Данный метод уже частично рассмотрен в 3.3 настоящей работы. Здесь мы дополним информацию по этому методу.
Метод EER линеаризации был впервые предложен Каном [19]. На рисунке 17 показана структурная схема прототипа опытного образца замкнутой петли линеаризации EER.
Метод EER линеаризации был впервые предложен Каном [19]. На рисунке 17 показана структурная схема прототипа опытного образца замкнутой петли линеаризации EER.
Как видно из рисунка 17 огибающая входного радиочастотного сигнала сначала устраняется ограничителем, чтобы сформировать сигнал с фазовой модуляцией с постоянной амплитудой. В это же самое время, информация об амплитуде выделяется детектором огибающей.
Сигналы, несущие информацию об амплитуде и фазе усиливаются отдельно и затем преобразуются на выходе высокоэффективного ключевого радиочастотного усилителя мощности, чтобы восстановить исходный сигнал.
Сигналы, несущие информацию об амплитуде и фазе усиливаются отдельно и затем преобразуются на выходе высокоэффективного ключевого радиочастотного усилителя мощности, чтобы восстановить исходный сигнал.
Цепь обратной связи от радиочастотного выхода усилителя мощности до входа ключевого источника питания гарантирует отслеживание амплитуды между радиочастотными входом и выходом усилителя.
Основным достоинством метода EER является то, что радиочастотный усилитель мощности всегда работает в эффективном ключевом режиме. Именно поэтому EER система обеспечивает линеаризацию ключевого режима радиочастотного усилителя мощности без потери его эффективности.
Основным достоинством метода EER является то, что радиочастотный усилитель мощности всегда работает в эффективном ключевом режиме. Именно поэтому EER система обеспечивает линеаризацию ключевого режима радиочастотного усилителя мощности без потери его эффективности.
Однако у этого метода есть несколько недостатков. Обычно восстановление сигнала выполняется путем изменения напряжения стока усилителя мощности. Последнее вызывает изменение фазы. Большое значение непреднамеренной фазовой модуляции расширяет спектр выходного сигнала выше установленного значения. Другим типичным недостатком метода EER является низкая скорость восстановления петли обратной связи по огибающей. Практический диапазон метода EER составляет порядка 20-30 дБ. Даже, если напряжение питания усилителя мощности равно нулю, некоторое значение входной мощности проникает на выход.
3.7.7 Адаптивная связь вперед
Как и большинство методов линеаризации, технология связи вперед не является новой идеей. Она была изобретена Блэком как средство уменьшения искажений в телефонных ретрансляторах в 1923 году [36]. Этот метод обычно применяется непосредственно на радиочастотах. Структурная схема адаптивной связи вперед изображена на рисунке 18. Такая архитектура успешно использовалась для линеаризации многих усилителей мощности.
Принцип работы связи вперед может быть описан следующим образом.
Неискаженный сигнал поступает на усилитель мощности и также на усилители компенсатора Canceler #1 с управляемой фазой и усилением. Адаптивная система производит выборку мощности в точке «А» и подстраивает усиление и фазу компенсатора Canceler #1 таким образом, чтобы мощность в точке «А» была минимальная. Минимальной мощности в точке «А» соответствует состояние, при котором в этой точке выделяются сигналы, являющиеся продуктами искажений усилителя мощности. Эти сигналы продуктов искажения проходят через компенсатор Canceler #2, который обеспечивает адаптивно отрегулированные усиление и фазу для того, чтобы минимизировать суммарную мощность в точке «В». Единственным способом минимизации мощности в точке «В» является подавление искажений от усилителя мощности.
Неискаженный сигнал поступает на усилитель мощности и также на усилители компенсатора Canceler #1 с управляемой фазой и усилением. Адаптивная система производит выборку мощности в точке «А» и подстраивает усиление и фазу компенсатора Canceler #1 таким образом, чтобы мощность в точке «А» была минимальная. Минимальной мощности в точке «А» соответствует состояние, при котором в этой точке выделяются сигналы, являющиеся продуктами искажений усилителя мощности. Эти сигналы продуктов искажения проходят через компенсатор Canceler #2, который обеспечивает адаптивно отрегулированные усиление и фазу для того, чтобы минимизировать суммарную мощность в точке «В». Единственным способом минимизации мощности в точке «В» является подавление искажений от усилителя мощности.
Метод связи вперед может обеспечить линейность характеристики в диапазоне от 20 до 40 дБ в относительно широкой полосе частот пропускания от 3 до 50 МГц и имеет преимущество присущей ей стабильности. Однако есть несколько моментов, которые должны выполняться для работы данной схемы. Прежде всего предполагается, что усилитель мощности имеет доминантный признак нелинейности. Кроме того, усилитель компенсатора Canceler #2 должен быть линейным и иметь достаточно высокую выходную мощность с учетом потерь в выходном ответвителе.
Эффективность системы со связью вперед уменьшается за счет расхода мощности на усилитель компенсатора Canceler #2. Соответствие амплитуды и фазы является проблемным из-за тенденции изменения характеристик усилителя при воздействии температуры и во времени, а также из-за разброса производственных допусков. Однако, не смотря на эти недостатки, адаптивная технология может обеспечить работоспособность системы, а применение DSP процессора позволит осуществить адаптивный алгоритм работы.
3.7.8 Метод предискажений
Как изображено на рисунке 19, метод предискажений подразумевает введение в систему такого нелинейного элемента перед радиочастотным усилителем, который бы сформировал в сумме линейную характеристику передачи.
С математической точки зрения, если G[*] является математической моделью усилителя мощности, то F[*] - математическая модель предискажающего устройства должна быть такой, которая позволит H[F(Vi)] быть линейной функцией входа Vi, например, если G(VP)=K*VP, тогда F(Vi)= Vi и V0=H[F(Vi)]=K*Vi.
Функция предискажений может быть получена или на одной любой частоте, или в диапазоне частот. Практически эксплуатационная полоса пропускания большинства радиочастотных устройств предискажения такая же или больше чем устройств со связью вперед.
Радиочастотные технологии предискажений могут легко комбинироваться с другими методами линеаризации для того, чтобы получить более высокую эффективность и линейность, чем при использовании только одного метода.
Степень подавления нелинейных искажений определяется эффектом памяти усилителя мощности, равномерностью усиления и фазы устройства предискажений и непосредственно радиочастотным усилителем мощности.
Несмотря на то, что более лучшие характеристики могут быть достигнуты с более сложной схемой радиочастотных предискажений, такой как адаптивная параметрическая линеаризация (APL), которая способна к мультипараметрической коррекции, цифровое предискажение является более гибким методом и обладает более лучшими корректирующими и адаптационными возможностями для промышленного использования.
Несмотря на то, что более лучшие характеристики могут быть достигнуты с более сложной схемой радиочастотных предискажений, такой как адаптивная параметрическая линеаризация (APL), которая способна к мультипараметрической коррекции, цифровое предискажение является более гибким методом и обладает более лучшими корректирующими и адаптационными возможностями для промышленного использования.
Значительная гибкость и обработка сигналов в усилителе мощности в настоящее время становится доступным благодаря применению DSP устройств, позволяющих пользователям легко обновлять требуемые характеристики предискажений для достижения максимальной коррекции, обеспечивая работоспособность системы при воздействии температуры и изменениях характеристик устройств в течение продолжительного времени.
Заключение
В статье рассмотрены метод подавления и восстановления огибающей (метод EER), метод с использованием адаптивной связи вперед и метод предискажений. Приведены их структурные схемы и показаны достоинства и недостатки.
Продолжение следует.
0 коммент.:
Отправить комментарий