RU197110U1 - Корректор нелинейных искажений усилителя мощности - Google Patents

Корректор нелинейных искажений усилителя мощности Download PDF

Info

Publication number
RU197110U1
RU197110U1 RU2019135242U RU2019135242U RU197110U1 RU 197110 U1 RU197110 U1 RU 197110U1 RU 2019135242 U RU2019135242 U RU 2019135242U RU 2019135242 U RU2019135242 U RU 2019135242U RU 197110 U1 RU197110 U1 RU 197110U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
signal
power amplifier
control unit
Prior art date
Application number
RU2019135242U
Other languages
English (en)
Inventor
Елена Борисовна Соловьева
Юрий Михайлович Иншаков
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)"
Priority to RU2019135242U priority Critical patent/RU197110U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU197110U1 publication Critical patent/RU197110U1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/32—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области радиотехники, системам беспроводной связи. Технический результат заключается в подавлении нелинейных искажений в усилителе мощности, имеющем нелинейную характеристику усиления. Корректор нелинейных искажений усилителя мощности характеризуется введением второго генератора импульсов, причем выход первого генератора импульсов подключен к первому входу второго генератора импульсов, выход которого - ко второму входу сумматора, четвертый выход блока управления подключен ко второму входу второго генератора импульсов. 3 ил.

Description

Полезная модель относится к области радиотехники, системам беспроводной связи и может быть использована для автоматической коррекции искажений сигналов в трактах систем передачи телевизионных передатчиков, в ретрансляторах групповых сигналов и других устройствах, в которых осуществляется усиление радиосигналов с большим динамическим диапазоном амплитуд.
Известен корректор нелинейных искажений (статья Данилов Л.В., Романюк С.Ф. О синтезе электрических цепей, компенсирующих нелинейные искажения. Электронное моделирование, 1988, т. 10, №2, с. 19). Этот корректор включается на входе нелинейного устройства и представляет собой синтезируемый корректор нелинейных искажений. Недостатком данного корректора является чрезвычайно широкая полоса частот, занимаемая спектром сигнала на выходе корректора, в несколько раз превышающая среднюю частоту входного сигнала, так как в составе сигнала на выходе корректора присутствуют составляющие с высшими степенями входного сигнала. Полоса пропускания самого корректируемого устройства должна быть достаточной для пропускания предыскаженного сигнала. Поскольку обеспечение такой полосы пропускания практически невозможно, эффективность построенного таким образом корректора низкая.
Известен корректор нелинейных искажений [В.А. Яковенко, "Устройство коррекции нелинейных искажений" / Авторское свидетельство №1826123 H03F 1/32, 07.07.93. Бюл. №25], содержащий разветвитель и сумматор сигналов, объединяющих по входу и выходу несколько взаимосвязанных каналов прохождения сигнала, каждый из которых, кроме первого, состоит из аттенюатора, перемножителя, разветвителя сигнала и фазовращателя, а также амплитудного детектора с усилителем и разветвителем огибающей сигнала. Первый канал передает сигнал от точки разветвления входного сигнала до сумматора без изменения. На перемножитель второго канала поступает сигнал с разветвителя входного сигнала и огибающая сигнала с разветвителя огибающей. На множитель каждого последующего канала сигнал поступает с разветвителя сигнала предыдущего канала и огибающая сигнала с разветвителя огибающей. Построенный, таким образом, корректор существенно снижает сжатие огибающей и компенсирует амплитудно-фазовое преобразование в корректируемом нелинейном устройстве. С увеличением числа каналов эффективность корректора растет. Однако при этом возрастает сложность реализации и настройки корректора вследствие взаимосвязанности каналов и необходимости подстройки как амплитудных, так и фазовых соотношений сигналов в каждом из каналов. Особые сложности в процессе реализации и настройки корректора связаны с необходимостью подстройки фазы из-за отсутствия простых, компактных и эффективных подстроечных фазовращателей.
Известен корректор нелинейных искажений усилителя мощности [Елоннек Бьерн, "Способ и устройство для линеаризации характеристики усилителя мощности" / Патент RU 2406219, H03F 1/32, 2010.12.10], являющийся прототипом предлагаемого изобретения. В корректор включены блок адаптации; первый преобразователь, состоящий из интерполятора и первого модулятора; предысказитель усилителя мощности; сумматор; второй преобразователь, состоящий из преобразователя несущей частоты, цифроаналогового преобразователя и второго модулятора; усилитель мощности; аттенюатор; третий преобразователь, состоящий из демодулятора и аналого-цифрового преобразователя; блок управления, состоящий из пикового детектора, блока оценки нелинейных искажений усилителя мощности, блока системной идентификации; первый генератор импульсов. Известный корректор нелинейных искажений усилителя мощности является каскадным корректором нелинейных искажений усилителя мощности и работает следующим образом. Со входа корректора комплексный сигнал базовой полосы частот поступает на схему адаптации, в которой осуществляется ограничение базовой полосы частот входного сигнала. Регулирование схемы адаптации выполняется с помощью блока управления с его третьего выхода. С выхода схемы адаптации сигнал передается на первый преобразователь, где с использованием интерполятора и первого модулятора сигнал преобразуются в многочастотный сигнал. Преобразованный выходной сигнал первого преобразователя подается на первый вход блока управления и вход предысказителя усилителя мощности, который управляется посредством первого набора параметров, образованного на втором выходе (вых. 2) блока управления. В предысказителе формируется искаженный первый сигнал, который подается на сумматор сигналов. Дополнительно на сумматор подается тестовый сигнал, сформированный первым генератором импульсов, где путем аддитивной суперпозиции первого сигнала с тестовым сигналом формируется второй сигнал, который поступает на третий вход блока управления и вход второго преобразователя, состоящего из преобразователя несущей частоты, цифроаналогового преобразователя и второго модулятора. На выходе второго преобразователя формируется третий сигнал на несущей частоте, который поступает на усилитель мощности, имеющий нелинейную характеристику усиления. Выходной сигнал усилителя мощности на несущей частоте содержит, таким образом, как преобразованный входной сигнал, так и преобразованный тестовый сигнал. Выходной сигнал усилителя мощности путем ответвления выходного сигнала с помощью аттенюатора подается на вход третьего преобразователя, состоящего из демодулятора и аналого-цифрового преобразователя. С выхода третьего преобразователя сигнал поступает на блок управления. В блоке управления выполняется сравнение временных интервалов второго сигнала, содержащего тестовый и первый сигналы, а также временного интервала сигнала с выхода третьего преобразователя, в котором содержится составляющая тестового сигнала на выходе усилителя мощности. На основе этого сравнения в блоке управления образуется первый набор параметров, посредством которого осуществляется управление блоком предыскажения. Посредством этого управления реализуется линеаризация характеристики усилителя мощности. Для осуществления лучшей линеаризации характеристики усилителя мощности на первом выходе блока управления дополнительно формируется второй набор параметров, с помощью которого осуществляется управление первым генератором импульсов. Реализация в блоке управления наборов параметров осуществляется с помощью пикового детектирования.
Недостатком данного технического решения является недостаточная линеаризация характеристики усилителя мощности из-за ограниченности преобразований в блоке управления при реализации тестового сигнала.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является улучшение линеаризации характеристики усилителя мощности, позволяющее получить технический результат, заключающийся в обеспечении более высокой эффективности (высокого уровня) подавления нелинейных искажений широкополосных радиосигналов с большим динамическим диапазоном амплитуд в усилителе мощности с комплексным характером нелинейности.
Для достижения указанного технического результата в заявляемой полезной модели, содержащей блок адаптации, первый вход которого соединен со входом корректора и вторым входом блока управления, выход блока адаптации соединен со входом первого преобразователя, выход которого - с первыми входами блока управления и предысказителя, выход предысказителя подключен к первому входу сумматора, выход которого - к третьему входу блока управления и входу второго преобразователя, выход второго преобразователя соединен со входом усилителя мощности, выход которого - с выходом корректора и входом аттенюатора, выход которого подключен ко входу третьего преобразователя, выход третьего преобразователя соединен с четвертым входом блока управления, первый, второй и третий выходы блока управления подключены ко входу первого генератора импульсов и ко вторым входам предысказителя и блока адаптации, дополнительно введен второй генератор импульсов, первый вход которого соединен с выходом первого генератора импульсов, а второй вход - с четвертым выходом блока управления, выход второго генератора импульсов соединен со вторым входом сумматора.
Возможность достижения технического результата обусловлена следующими выводами: достигается эффективное подавление нелинейных искажений в усилителе мощности с моделью Винера-Гаммерштейна за счет введения новых элементов и связей между ними, благодаря этому предлагаемая полезная модель реализует корректор нелинейных искажений усилителя мощности.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена схема функционального корректора нелинейных искажений усилителя мощности; на фиг. 2 - спектральная плотность мощности входного и выходного сигналов усилителя мощности; на фиг. 3 - нелинейная амплитудная характеристика и изменение фазовой характеристики усилителя мощности.
Корректор нелинейных искажений усилителя мощности (фиг. 1) содержит блок адаптации 1, первый вход которого соединен со входом корректора 11 и вторым входом блока управления 8, выход блока адаптации 1 соединен со входом первого преобразователя 2, выход которого - с первыми входами блока управления 8 и предысказителя 3, выход предысказителя 3 подключен к первому входу сумматора 4, выход которого - к третьему входу блока управления 8 и ко входу второго преобразователя 5, выход второго преобразователя 5 соединен со входом усилителя мощности 6, выход которого - с выходом корректора 12 и входом аттенюатора 13, выход которого подключен ко входу третьего преобразователя 7, выход третьего преобразователя 7 соединен с четвертым входом блока управления 8, первый, второй, третий и четвертый выходы блока управления 8 подключены ко входу первого генератора импульсов 9 и ко вторым входам предысказителя 3, блока адаптации 1 и второго генератора импульсов 10, соответственно, выход первого генератора импульсов 9 подключен к первому входу второго генератора импульсов 10, выход которого - ко второму входу сумматора 4.
Заявляемый корректор нелинейных искажений усилителя мощности работает следующим образом. Сигнал базовой полосы частот со входа корректора поступает в блок адаптации 1 и затем - в первый преобразователь 2, где преобразуется в многочастотный выходной сигнал х(n), причем сигнал х(n), например, при использовании дискретизации с повышенной частотой переносится на промежуточную частоту. Образованный выходной сигнал х(n) подается в предысказитель 3, где он подвергается предыскажению, за счет чего формируется предварительно искаженный первый сигнал ek(n). Предысказитель 3 управляется первым сигналом управления Su1, поступающим со второго выхода блока управления 8. Первый сигнал ek(n) подается на сумматор 4, на который дополнительно подается тестовый сигнал zk(n), сформированный вторым генератором импульсов 10. С помощью сумматора 4, путем аддитивной суперпозиции первого сигнала ek(n) с тестовым сигналом формируется второй сигнал sk(n)=ek(n)+zk(n). Второй сигнал sk(n) подается на второй преобразователь 5, в котором второй сигнал sk(n) преобразуется в третий сигнал хвх. несущей частоты. Третий сигнал подается на усилитель мощности 6, на выходе которого из третьего сигнала хвх. на несущей частоте образуется усиленный по мощности выходной сигнал, который является искаженным из-за нелинейности характеристики усиления усилителя мощности. С выхода усилителя мощности 6 сигнал подается на выход корректора 12 и аттенюатор 13. С выхода аттенюатора 13 ослабленный сигнал y(t) подается на третий преобразователь 7. Выходной сигнал y(zk(n)) третьего преобразователя 7 поступает на четвертый вход блока управления 8, на который также подается второй сигнал sk(n). Второй сигнал sk(n) содержит, в виде суперпозиции первый сигнал ek(n) а также тестовый сигнал zk(n). В блоке управления 8 анализируется передача тестового сигнала zk(n) путем сравнения временного интервала составляющей zka(n) тестового сигнала выходного сигнала y(zk(n)) с соответствующим временным интервалом тестового сигнала zk(n). На основе этого сравнения на втором выходе блока управления 8 формируется первый сигнал управления Su1, посредством которого осуществляется управление предысказителем 3. При этом реализуется подавление нелинейных искажений сигналов в усилителе мощности 6. Для повышения уровня подавления нелинейных искажений сигналов в усилителе мощности 6 в блоке управления 8 осуществляется дополнительное сравнение содержащейся в выходном сигнале y(zk(n)) составляющей входного сигнала х(n) с сигналом со входа корректора 11. На основе дополнительного сравнения на первом и третьем выходах блока управления 8 формируются второй Su2 и третий Su3 сигналы управления, посредством которых осуществляется управление первым генератором импульсов 9 и блока адаптации 1, соответственно. Сигналы управления Su1, Su2 и Su3 формируются в блоке управления 8 с использованием операций оценки выходной мощности усилителя мощности 6, системной идентификации и детектирования сигналов управления.
Два каскадно-соединенных генератора импульсов в корректоре выполняют функцию каскадного адаптивного цифрового предкомпенсатора (digital predistorter, DPD), в котором используется алгоритм прямого его обучения с целью повышения уровня подавления нелинейных искажений сигналов в усилителе мощности 6 [Zhou D., DeBrunner V.Е. Novel adaptive nonlinear predistorters based on the direct learning algorithm // IEEE Trans. SP. - 2007 - Vol. 55 - №1 - P. 120-133]. Применение каскадно-соединенных генераторов импульсов позволяет компенсировать нелинейные искажения усилителя мощности 6, путем внесения нелинейных предыскажений на входе усилителя мощности 6. Первый генератор импульсов 9 и второй генератор импульсов 10 описываются соответствующими операторными уравнениями: zdk(n)=S1[x(n)]; zk(n)=S2[zdk(n)], где S1[⋅] и S2[⋅] - нелинейные операторы, n - нормированное дискретное время, х(n) - входной сигнал предысказителя 3 и zdk(n) - выходной сигнал первого генератора 9. Нелинейные операторы S1[⋅] и S2[⋅] находятся последовательно (вначале - нелинейный оператор S1[x(n)], затем нелинейный оператор S2[zd(n)]) с помощью итерационного метода (метода простых итераций [Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы - М: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003.].
На фиг. 2 представлена спектральная плотность мощности входного и выходного сигналов усилителя мощности 6: а - мощности без каскадной структуры (DPD); b - мощности выходного сигнала усилителя мощности с лучшей моделью каскадной структуры предкомпенсатора.
На фиг. 3 представлена нелинейная амплитудная характеристика и изменение фазовой характеристики модели усилителя мощности 6, для которой входной сигнал являлся комплексной огибающей GSM-сигнала с четырьмя несущими в основной полосе частот с полосой пропускания 20 МГц, а частота дискретизации комплексной огибающей GSM-сигнала составляла 184,32 МГц.
Из вышеизложенного следует, что предлагаемый корректор нелинейных искажений усилителя мощности обеспечивает эффективное подавление нелинейных искажений в усилителе мощности с комплексной нелинейностью, за счет использования в корректоре второго генератора сигналов, каскадно-соединенного с первым генератором сигналов, что обеспечивает высокую эффективность компенсирования нелинейных искажений усилителя мощности, путем внесения нелинейных предыскажений на входе усилителя мощности, а также за счет использования блока управления, который обеспечивает равенство времени задержки сигнала на входе сумматора, где к входному сигналу усилителя мощности добавляется сигнал, компенсирующий искажения, возникающие в тракте усилителя мощности. Применение заявленного корректора нелинейных искажений усилителя мощности возможно в системах беспроводной связи и системах автоматической коррекции искажений сигналов трактов передачи в телевизионных передатчиках, ретрансляторах групповых сигналов и других устройствах, в которых осуществляется усиление радиосигналов с большим динамическим диапазоном амплитуд.

Claims (1)

  1. Корректор нелинейных искажений усилителя мощности, содержащий блок адаптации, первый вход которого соединен со входом корректора и вторым входом блока управления, выход блока адаптации соединен со входом первого преобразователя частоты, выход которого - с первыми входами блока управления и предысказителя, выход предысказителя подключен к первому входу сумматора, выход которого - к третьему входу блока управления и входу второго преобразователя частоты, выход второго преобразователя частоты соединен со входом усилителя мощности, выход которого - с выходом корректора и входом аттенюатора, выход которого подключен ко входу третьего преобразователя частоты, выход третьего преобразователя частоты соединен с четвертым входом блока управления, первый, второй и третий выходы блока управления подключены ко входу первого генератора импульсов и ко вторым входам предысказителя и блока адаптации, отличающийся тем, что дополнительно введен второй генератор импульсов, причем выход первого генератора импульсов подключен к первому входу второго генератора импульсов, выход которого - ко второму входу сумматора, четвертый выход блока управления подключен ко второму входу второго генератора импульсов.
RU2019135242U 2019-11-01 2019-11-01 Корректор нелинейных искажений усилителя мощности RU197110U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019135242U RU197110U1 (ru) 2019-11-01 2019-11-01 Корректор нелинейных искажений усилителя мощности

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019135242U RU197110U1 (ru) 2019-11-01 2019-11-01 Корректор нелинейных искажений усилителя мощности

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU197110U1 true RU197110U1 (ru) 2020-03-31

Family

ID=70150972

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019135242U RU197110U1 (ru) 2019-11-01 2019-11-01 Корректор нелинейных искажений усилителя мощности

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU197110U1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5532642A (en) * 1994-03-10 1996-07-02 Nec Corporation Feedforward-type distortion compensation circuit
RU2235414C1 (ru) * 2003-01-27 2004-08-27 Новосибирский государственный технический университет Корректор нелинейных искажений
US7248112B2 (en) * 2002-05-14 2007-07-24 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Hybrid distortion compensation method and hybrid distortion compensation device
RU2625019C1 (ru) * 2016-01-12 2017-07-11 Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения (АО "ОНИИП") Усилитель мощности свч

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5532642A (en) * 1994-03-10 1996-07-02 Nec Corporation Feedforward-type distortion compensation circuit
US7248112B2 (en) * 2002-05-14 2007-07-24 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Hybrid distortion compensation method and hybrid distortion compensation device
RU2235414C1 (ru) * 2003-01-27 2004-08-27 Новосибирский государственный технический университет Корректор нелинейных искажений
RU2625019C1 (ru) * 2016-01-12 2017-07-11 Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения (АО "ОНИИП") Усилитель мощности свч

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. Augmented Hammerstein predistorter for linearization of broad-band wireless transmitters
US7042283B2 (en) High-efficiency linear power amplifier
US6075411A (en) Method and apparatus for wideband predistortion linearization
US8824980B2 (en) System and method to implement a radio transmitter with digital predistortion having reduced noise
Rawat et al. A mutual distortion and impairment compensator for wideband direct-conversion transmitters using neural networks
JPH11145734A (ja) 電力増幅器の先行歪み補正方法及び装置
US6242978B1 (en) Method and apparatus for linearizing an amplifier
JP2017534224A (ja) アナログプリディストータコアモジュールおよびアナログプリディストータシステム
EP1236272B1 (en) Linearisation of an amplifier
CN105305980A (zh) 反馈式预失真线性化方法
KR20020008456A (ko) 피드포워드 방식의 선형화기를 갖는 기지국 송신장치
Tripathi et al. Swish activation based deep neural network predistorter for RF-PA
GB2080062A (en) Improvements in or relating to amplifiers
US6757338B1 (en) Predistortion linearizer using even order intermodulation components
US9036732B2 (en) Modeling transmitter and/or transmit observation receiver frequency response and utilization thereof
RU197110U1 (ru) Корректор нелинейных искажений усилителя мощности
JPH0837427A (ja) 非線形特性発生回路
US6335660B1 (en) Pre/post-distortion circuit and method, particularly for microwave radio-frequency systems
EP1394954A2 (en) Transmitter
JP4638724B2 (ja) 多周波帯用ルックアップテーブル型プリディストータ
CN100525079C (zh) 模拟预失真线性化方法及实现所述方法的装置
Singh et al. A Method to Enhance Power Amplifier Linearity Using Time Delay Estimation & Correction Technique
Gumber et al. Digitally assisted analog predistortion technique for power amplifier
GB2394374A (en) An IQ feedback predistortion loop comprising a power amplifier (PA) and a PA model
WO2023028795A1 (zh) 一种频率预失真装置和频率预失真方法