Диссертация (1137272), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Это связано как с необходимостьюоценки линейности МУМС, так и с задачей синтеза линеаризаторов, подавляющих ИМС [131, с.38-43; 132, с.196-200; 133, с.360-361; 134, с.234-236].Последнее, особенно важно при синтезе линеаризаторов, представляющих собой нелинейный многополюсник, поскольку оптимизация их передаточных характеристик требует многократного проведения анализа в широком диапазоне частот и входных амплитуд. В рамках общей задачи анализа нелинейных искажений многочастотного сигнала в МУМС, возникают три взаимосвязанные частные задачи [132, с.196-200; 133, с.360-361; 134, с.234-236]:• определение причин нелинейности и расчет характеристик МУМС;• расчет комбинационного спектра на выходе МУМС АФАР при известныхАХ и ФАХ;• уменьшение нелинейных искажений сигнала.По первой частной задаче можно сделать такое достаточно общее замечание: все нелинейные эффекты в мощных биполярном или полевом транзи-141сторах и является причиной нелинейных искажений многочастотного сигнала.Например, зависимость диффузионной и барьерной емкостей в биполярномтранзисторе является источником существенной неравномерности фазоамплитудной характеристики.Известно, что физическая природа работы мощного биполярного или полевого СВЧ-транзистора обусловливает нелинейные искажения сигнала и поэтому эффективно влиять на их источник практически невозможно.
Поэтомупередаточные АХ и ФАХ МУМС, служащие основой вычисления комбинационного спектра и составляющих ИМИ, рассчитываются по результатамэксперимента.Вторая частная задача – анализ расчет комбинационного спектра выходного сигнала. В диссертации такой расчет проводится на основе квазистатического спектрального метода, при котором передаточные характеристикиМУМС, полученные для односигнального его режима работы, используются идля многосигнального режима.Третья частная задача – снижение нелинейных искажений усиленногосигнала – решается несколькими способами.
На практике довольно сложно выбрать какую-то одну схему линеаризатора, потому что различные схемы коррекции ПХ предлагают оптимизацию по разным показателям: определеннаяполоса пропускания, требуемая эффективность подавления ИМС, перекрытиепо частоте и т.п.В качестве используемых сейчас систем коррекции ПХ выходных усилителей радиосистем связи для загородных и горных трасс линеаризацию передаточных характеристик с помощью линеаризатора типа «упреждающей линеаризации» (feedforward linearisation, или метод «с прямой связью», или метод«связь вперед») [131, с.38-43; 132, с.196-200; 133, с.360-361; 134, с.234-236].Решение общей задачи сводится к созданию корректирующей схемы, аргумент комплексной функции передачи которой остается постоянным в широком интервале рабочей полосы. Но на основе известных схемотехнических иконструктивно технологических решений невозможно создать такую цепь.142Практически все современные МУМС включают цифровой линеаризатор.
Такой линеаризатор реализуется с применением устройств цифровой обработкигрупповых сигналов. Он содержит запоминающее устройство, в котором хранится таблица значений корректирующего сигнала для всех возможных значений амплитуды основного сигнала.
При прохождении сигнала через линеаризатор с помощью таблицы определяются отсчеты корректирующего сигнала,которые затем суммируются с отсчетами основного сигнала. Линеаризатор может быть также аналоговым. В этом случае в линеаризаторе аппаратными методами формируется составляющие нелинейного преобразования третьего порядка основного сигнала. Затем он суммируется с основным сигналом с определенным коэффициентом передачи и фазовым сдвигом. Таким образом, удается скомпенсировать нелинейные искажения третьего порядка в усилителемощности.Любое воздействие, оказываемое на реальное усилительное устройство сцелью уменьшения амплитудно-зависимых фазовых сдвигов усиливаемых сигналов неизбежно приводит к более или менее заметному изменению и полезного эффекта, т.е.
возможному искажению полезного сигнала, что нежелательно.Создание устройств, в которых полностью устранена АФК и сохранены полезные эффекты во всех условиях эксплуатации технически нереализуемо. В диссертации удалось создать метод и разработать активные и пассивные цепи, вкоторых проявление нелинейности АХ и наличие АФК ослаблено до такой степени, что искажения невелики и в допустимых пределах сохранены характеристики МУМС. В частности, для минимизации влияния нелинейностей АХ иФАХ следует: сохранить эффективность воздействия на характеристикиМУМС во всем интервале изменения мощности входного сигнала и в пределахполосы пропускания; обеспечить минимальную зависимость динамическогодиапазона усиления, линейности АХ и равномерности ФЧХ и др.
от нелинейных процессов [131, с.38-43; 132, с.196-200; 133, с.360-361; 134, с.234-236].Прежде, чем перейти к более подробному изучению линеаризациисвойств нелинейных усилителей с помощью цифровых линеаризаторов, рас-143смотрим один общий вопрос: как порознь каждый из двух факторов – нелинейность АХ и неравномерность ФАХ – влияет на уровень составляющих в спектре выходного сигнала.
Как правило довольно сложно выбрать какую-то однусхему линеаризатора, потому что различные их виды предполагают оптимизацию по ряду показателей, таких, как: требуемая эффективность подавленияИМС, определенная полоса пропускания канала, перекрытие каналов по частоте и т. п. Предложенные устройства линеаризации ПХ имеют недостатки, к которым можно отнести наличие задержки входного сигнала при прохожденииим петли обратной связи, сравнительно узкая рабочая полоса, наличие большихамплитудных и фазовых ошибок, наличие переключателей каналов в схемеуправления; необходимость введения дорогостоящих цифровых сигнальныхпроцессоров и т.п. [131, с.38-43; 132, с.196-200; 133, с.360-361; 134, с.234-236].Линеаризаторы характеристик типа «упреждающей линеаризации».
Вупрощенной схеме такого линеаризатора (рисунок 4.12) сигнал в основном канале усиливается МУМС. Определенная, небольшая часть входного сигнала,введенная в цепь коррекции через элемент задержки τ = 180º (фазовый угол180º), преобразуется в смесителе (+) с усиленным сигналом, отведенным черезнаправленный ответвитель НО-2 с выхода МУМС [131, с.38-43; 132, с.196-200; 133,с.360-361; 134, с.234-236].Результатом преобразования является сигнал ошибки, пропорциональныйвеличине искажения основного сигнала на выходе МУМС. Этот сигнал доводится линейным усилителем до уровня ИМС МУМС и вычитается из основногосигнала, задержанного на τ в направленном ответвителе НО-3 на выходе схемы.
Достоинствами этой схемы являются высокий уровень линеаризации, отсутствие опасности самовозбуждения, практическая независимость от изменения характеристик МУМС, низкий уровень шумов [131, с.38-43; 132, с.196-200;133, с.360-361; 134, с.234-236]. Основной недостаток – узкая рабочая полоса инизкие энергетические характеристики. Максимальный КПД метода, использующего нелинейный МУМС с КПД 60%, оценивается в 43 %.
КПД компенсационных усилителей оценивается в 10…15 %. Это происходит потому, что при144Рисунок 4.12 – Структурная схема линеаризатора типа «упреждающей линеаризации»:а – схема линеаризатора; б – сравнение спектров МУМС с двумя несущими:1 – без линеаризатора; 2 – с линеаризаторомзначительных ИМС мощность ЛУ в цепи коррекции должна быть соизмерима смощностью МУМС.Поэтому компенсационный метод энергетически невыгоден. Рассмотренный метод коррекции предполагает установку последовательно с источникомнеравномерности ФАХ (АФК) устройств, параметры которых зависят от уровнявходного колебания.
В этих случаях влияние АФК уменьшают путем включенияв тракт усиления дополнительное устройство с АФК с такими параметрами, прикоторых неравномерность результирующей ФАХ в рабочем диапазоне уровнейвходного колебания минимальна [131, с.38-43; 132, с.196-200; 133, с.360-361;134, с.234-236].1454.5. Экспериментальные исследования разработанныхМУМС с устройством «упреждающей линеаризации»В диссертации исследуются разработанные усилители с линеаризаторомнелинейных характеристик, электронно-управляемые аттенюаторы и фазовращатели. По результатам надо было принять решение, можно ли использоватьметод для АФАР радиосистем связи с сильно выраженной нелинейностью.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
