前饋超線性技術(shù)在星用固放中的應(yīng)用

設(shè)定雙音測(cè)試信號(hào)頻率為f1=f0MHz，f1=(f0+10)MHz，對(duì)推動(dòng)放大進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如圖3所示，推動(dòng)放大三階交調(diào)系數(shù)IM3-30 dBc。推動(dòng)放大最終實(shí)現(xiàn)指標(biāo)：1 dB壓縮點(diǎn)輸出功率≥30 dBm；三階交調(diào)系數(shù)IM3≤-30 dBc(輸出功率24 dBm時(shí))；小信號(hào)增益≥20 dB。


2．2 主功率放大器

主功率放大主要功能是完成對(duì)信號(hào)的功率放大，實(shí)現(xiàn)大功率輸出。主功率放大采用兩級(jí)放大，輸入端加隔離器，輸出端加環(huán)行器加大功率負(fù)載，以保證輸入輸出駐波

設(shè)定雙音測(cè)試信號(hào)頻率為f1=f0 MHz，f1=(f0+1)MHz，對(duì)主功率放大進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如圖4所示，主功率放大三階交調(diào)系數(shù)IM3-22 dBc。主功率放大最終實(shí)現(xiàn)指標(biāo)：1 dB壓縮點(diǎn)輸出功率≥44 dBm；三階交調(diào)系數(shù)IM3≤-20 dBc@P-1db；信號(hào)增益≥20 dB。

2．3 輔助功率放大器

輔助功率放大器的主要功能是完成對(duì)失真信號(hào)的放大，與主路信號(hào)中的失真信號(hào)幅度相等，相位相反，以抵消主路信號(hào)的失真，從而實(shí)現(xiàn)高線性輸出。輔助功率放大采用兩級(jí)功率管放大，最終實(shí)現(xiàn)以下指標(biāo)1 dB壓縮點(diǎn)輸出功率≥37 dBm；三階交調(diào)分量≤-20 dBc@P-1 dB；小信號(hào)增益≥30 dB。

2．4 矢量調(diào)制器及自適應(yīng)電路

矢量調(diào)制器即衰減器和相移器，在前饋系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)幅度和相位的精確控制，前饋系統(tǒng)無(wú)論是信號(hào)抵消還是失真信號(hào)抵消，均需通過(guò)矢量調(diào)制器的調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)兩支路相位相反幅度相等。

前饋功率放大器在工作條件變化時(shí)，電路的參數(shù)變化無(wú)法保持一致，從而造成放大器線性度的惡化，致使其穩(wěn)定性差。因此為保證良好的線性化效果，必須附加一定的自適應(yīng)電路。自適應(yīng)前饋技術(shù)一般有3種反饋策略，即導(dǎo)頻信號(hào)法、相關(guān)檢測(cè)法和能量最小法。最小功率檢測(cè)法電路相對(duì)簡(jiǎn)單，且不會(huì)引入新的失真信號(hào)。最小功率檢測(cè)法通過(guò)調(diào)節(jié)矢量調(diào)制器的控制系數(shù)，使提取的失真信號(hào)能量最小化，以達(dá)到使非線性失真信號(hào)最小化的目的。最小功率檢測(cè)法自適應(yīng)電路原理框圖如圖5所示。

圖2中輸入信號(hào)為耦合器4的輸入，輸出信號(hào)為耦合器3的輸出。輸入耦合信號(hào)先與輸出耦合信號(hào)進(jìn)行混頻，再經(jīng)帶通濾波器濾出失真信號(hào)，用檢波管檢波、檢波電平送入控制電路，通過(guò)調(diào)整控制電壓，控制矢量調(diào)制器。

2．5 實(shí)測(cè)結(jié)果

前饋超線性星用固放的線性度測(cè)試結(jié)果如圖6所示，固放在單音信號(hào)輸出41 dBm，即雙音信號(hào)輸出44dBm時(shí)，三階交調(diào)系數(shù)IM3-50dBc。一般情況下，固放在1 dB壓縮點(diǎn)輸出時(shí)三階交調(diào)系數(shù)指標(biāo)約為-20 dBc，本固放使用前饋超線性技術(shù)后，三階交調(diào)系數(shù)指標(biāo)相對(duì)于傳統(tǒng)固放的改善在30 dB以上。