Обзор методов построения высоколинейных усилителей мощности. Окончание

3.8.4 Результаты экспериментальной отработки усилителя мощности с использованием цифрового метода предискажений 

Здесь мы приводим результаты экспериментальной отработки усилителя мощности, полученные автором работы [34].

а) При использовании двухтонального испытательного сигнала

Экспериментальные измерения усилителя мощности проводились на частоте 770 МГц двухтоновым сигналом. На рисунке 23 изображен спектр выходного сигнала зеленого цвета без применения предискажений и красного цвета с применением предискажений.

Из рисунка 23 следует, что без применения предискажений продукты интермодуляции составляют 35 дБ, а после применения предискажений – не превышают 65 дБ.
 

В таблице 2 приведены экспериментальные данные IMD для двухтонового сигнала до предискажений и после предискажений.

 Таблица 2

Эксперимент с использованием двухтонального сигнала	Уровень продуктов интермодуляции, дБ
До применения предискажений	Минус 25
После применения предискажений	Минус 60

б) При использовании на входе 64-QAM сигнала

Таблица 3

Эксперимент с использованием 64-QAM сигнала	Уровень продуктов интермодуляции, дБ
До применения предискажений	Минус 50
После применения предискажений	Минус 65

Следует отметить, что качество подавления интермодуляционных искажений зависит от быстродействия примененного DSP, однако при этом увеличивается стоимость системы.

Заключение

1. Анализ характеристик различных режимов работы активных элементов тракта передачи показывает, что требованиям высокой линейности удовлетворяет лишь режим класса А, который способен обеспечить уровень взаимной модуляции не более минус 55…60 дБ. Однако, по своим энергетическим параметрам данный режим не приемлем для построения мощных радиопередающих устройств из-за низкого значения КПД (КПД не превышает 15 %).
2. Обеспечение требований взаимной модуляции не более минус 45 дБ при высоком среднем КПД системы не может быть обеспечено без применения специальных методов повышения линейности.
3. Выбор наиболее оптимального метода повышения линейности зависит от назначения системы и применяемых видов сигналов (сигналы с простой модуляцией типа ОМ, PSK, FSK или широкополосные сигналы со сложным видом модуляции типа QAM, CDMA, OFDM).
4. Анализ источников информации показывает, что для систем, работающих со сложными широкополосными сигналами, наиболее перспективным методом формирования сверхлинейного тракта передачи является адаптивный цифровой метод, обеспечивающий уровень продуктов интермодуляции не более минус 60 дБ.

Источники информации:

1. Дрижанов А.В., Попов Е.А, Пантюшин, Есин С.В., Оганян А.В. Амплитудные и фазовые ошибки в схемах линеаризации усилителей. Материалы VII Междунароной научно-технической конференции, 7-11 декабря 2009 г. Москва, INTERMATIC-2009, часть 3, МИРЭА
2. Никифоров Б.В., Лисицкий А.Б. «Методы уменьшения нелинейных искажений сигналов в радиопередающих трактах» – сборник «Полупроводниковая электроника в технике связи», № 28
3. ГОСТ 22579-86. Радиостанции с однополосной модуляцией сухопутной подвижной службы. Типы, основные параметры, технические требования и методы измерений. ИПК. Издательство стандартов. Москва
4. ГОСТ Р 51903-2002. Передатчики радиосвязи стационарные дека-метрового диапазона волн. Основные параметры, технические требования и методы измерений. ИПК. Издательство стандартов. Москва
5. RF transmitting transistor and power amplifier fundamentals. Power amplifier designer. Philips Semiconductors, 1998, March 23
6. Завражнов Ю. В., Каганова И. И., Мазель Е. 3. и др.; Под ред. Е. 3. Мазеля. Мощные высокочастотные транзисторы. — М.: Радио и связь, 1985
7. Титов А.А.. «Сверхширокополосные усилители мощности. Эффективность автоматической регулировки режима класса А». Схемотехника и системы проектирования. Электроника: Наука, Технология, Бизнес 4/2003
8. Титов А.А. Повышение выходной мощности транзисторных усилителей в режиме А. – Радиотехника, 1985, №3
9. Догодин Н.Б., Ногин В.Н. КПД усилителей со ступенчатым управлением – Радиотехника, 1996, №3
10. Youn K.J., Kim B., Lee C.S., Moeng S.J., Lee J.J., Pyun K.E., Park H.M. Low dissipation power and high linearity PCS power amplifier with adaptive gate bias control circuit. Electron. Lett., 1996, Vol. 32, №17
11. Окснер Э.С. Мощные полевые транзисторы и их применение. – М.: Радио и связь, 1985
12. Титов А.А. Нелинейные искажения в мощной широкополосной ступени с автоматической регулировкой потребляемого тока. – Известия вузов. Сер. Радиоэлектроника, 2001, №11
13. Шахгильдян В.В., Розов В.М., Козырев В.Б. Методы построения усилителей однополосных передатчиков. / Электросвязь.-1976.-№10
14. Воронов Л.В. Повышение эффективности транзисторных однополосных передатчиков с автоматическим регулированием питающего напряжения. – Дисс. канд. техн. наук, ЛЭИС, 1988
15. Алексеев О.В., Головков А.А., Полевой В.В., Соловьев А.А. Под ред. Алексеева О.В. Широкополосные радиопередающие устройства. / Радиочастотные тракты на полупроводниковых приборах/. -М.: Связь, 1978.
16. Проектирование радиопередатчиков: Учебное пособие для ВУЗов / В.В. Шахгильдян, М.С. Шумилин, В.Б. Козырев и др.; Под ред. В.В. Шахгильдяна. -4-е изд.,перераб. и  доп.- М.: Радио и связь, 2000. – 656 стр.
17. Бучин А.В., Колесов В.Л., Петяшин Н.Б. Энергетическая эффективность линейных транзисторных усилителей мощности. – Техника средств связи. Сер. ТРС. Вып 3, 1989
18. Гончаров И.А., Лаврушенков В.Г., Петяшин Н.Б. О некоторых возможностях улучшения массогабаритных показателей транзисторных усилителей мощности для однополосных передатчиков. - Техника средств связи. Сер. ТРС. Вып 9, 1983
19. Kahn L.R. «Single-Sideband Transmission by Envelope Elimination and Restoration» «Proc.IRE» v.40 №7,1952
20. Kahn L.R. «Comparison of Linear Single-Sideband Transmission with Envelope Elimination and Restoration Single-Sideband Transmitters» «Proc.IRE», - 1956 – 44. Pp 1706-1712
21. Верзунов М.В. «Однополосная модуляция в радиосвязи». М: «Военное издательство Министерства Обороны СССР». 1972.
22. By Frederick H. Raab, Peter Asbeck, Steve Cripps, Peter B. Kenington,
    Zoya B. Popovic, Nick Pothecary, John F. Sevic and Nathan O. Sokal. “RF and Microwave Pow Amplifier and Transmitt Part 1”. High Frequency Design. RF POWER AMPLIFIER. From May 2003 High Frequency Electronics Copyright © 2003 Summit Technical Media,LLC
23. Гончаров И.А. Исследование и разработка высокоэффективного усилителя мощности однополосных сигналов с цифровым преобразованием огибающей. – Дис. Канд. Техн. Наук: МЭИС, 1987
24. Варламов О.В. Исследование и разработка цифрового усилителя мощности ОМ сигналов с компенсацией ошибок квантования. - Дис.канд.техн.наук: МТУСИ, 1993.
25. Варламов О.В., Гончаров И.А., Лаврушенков В.Г. Мощный ВЧ цифроаналоговый преобразователь для усиления мощности ОМ сигналов. – Электросвязь. - №8, 1989
26. Chireix, “High Power Outphasing Modulation” “Proc. ШКУЭ v.23 №11 1935
27. Н.Г. Круглов “Автоанодная модуляция радиовещательных передатчиков” – “Радиотехника”, № 2, 1949 г
28. М. Ширекс “Модуляция дефазированием при больших мощностях” – Научно-технический сборник ЛЭИС № 13,1963 г
29. Richard Urmonas B.E.(Elec). “Wideband HF Power Amplifier. Modelling for Linearisation”. Institute for Telecommunications Research University of South Australia,  Mawson Lakes, South Australia July 2003
30. Doherty W.H. “A new efficiency power amplifier for modulated waves.” “Proc. IRE”  №24, 1936
31. Doherty amplifier ,  http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=41568 
32. Пол Рако (Paul Rako), техн. редактор EDN. “Повышение линейности и эффективности РЧ-усилителей”. Аналоговые компоненты. WWW.ELCP.RU 
33. HYEONG TAE JEONG,TAE HO KIM AND IK SOO CHANG. Sogang University. Seoul, South Korea. CHUL DONG KIM. Sewon Teletech Inc. Seoul, South Korea “A DOHERTY AMPLIFIER WITH A BIAS ADAPTATION. TECHNIQUE BASED ON SDR TRANSMITTER ARCHITECTURE”.  Reprinted with permission of MICROWAVE JOURNAL from the September 2005 issue. © 2005 Horizon House Publications, Inc.
34. “POWER AMPLIFIER LINEARIZATION IMPLEMENTATION USING A FIELD  PROGRAMMABLE GATE ARRAY “. A  Thesis  Presented  by ABILASH MENON. Submitted to the Graduate School of the  University of Massachusetts Amherst in partial fulfillment  of the requirements for the degree of  MASTER OF SCIENCE IN ELECTRICAL AND COMPUTER ENGINEERING September 2007. Department of Electrical and Computer Engineering  
35. V. Petrovic, “Reduction of Spurious Emission from Radio Transmitters by Means of Modulation Feedback”, in Proceeding of IEE Conference on Radio Spectrum Conservations Techniques, September 1983
36. Harold S. Black, «Translation System” U.S Patent No.1 686792, October 1928
37. Судаков Ю.И., Васильев Е.В. “Способ формирования однополосного сигнала в транзисторном передатчике и устройство для его осуществления”. Патент №2155445, H04B 1/04, Рязанская государственная радиотехническая академия. 2000 г