Минимизация интермодуляционных искажений при усилении мощности и обработке радиосигналов в навигации и связи
Аннотация
В каскадах усиления мощности и пассивных трактах обработки сигналов со сплошным спектром возникают интермодуляционные частотные составляющие, которые отсутствуют во входном. Перекрестные искажения передаваемой информации происходят при усилении мощности нескольких модулированных сигналов в общей частотной полосе. Они проявляются в асинхронном подавлении слабого сигнала сильным и в снижении суммарной выходной мощности в зависимости от соотношения уровней сигналов в каналах. Для преодоления противоречий при выборе режима работы активного элемента по отношению к уровню насыщения следует достигать компромисса между повышением энергетической эффективности активного элемента, допустимым уровнем интермодуляции в рабочей полосе частот и уровнем помех в соседних частотных полосах в соответствии с требованиями электромагнитной совместимости (ЭМС). Сопоставлены методы оценки уровня мощности продуктов интермодуляции при усилении СВЧ-сигналов: на основе двухтонового сигнала; с использованием многочастотного теста; относительного уровня шумовой помехи в рабочей полосе; помех в соседней полосе частот; искажения диаграммы фазовых состояний для сигналов с манипуляцией фазы. Систематизированы методы линеаризации каскадов усилителей мощности: со связью вперед, с обратной связью, с предыскажением амплитудных и фазовых характеристик. Приведены параметры адаптивных предыскажающих линеаризаторов, корректирующих амплитудную компрессию АМ/АМ и амплитудно-фазовое преобразование АМ/ФМ. В компонентах тракта передачи сигнала эффекты пассивной интермодуляции (ПИМ) создают недопустимые помехи для каналов приема, работающих в соседних частотных полосах. Сформулированы рекомендации по выбору технологии изготовления пассивных компонентов, минимизирующих уровень таких помех. Сопоставлены параметры и характеристики лабораторных анализаторов уровня пассивной интермодуляции и переносных тестеров, определяющих местоположение источников интермодуляционных помех различного порядка и измеряющих их уровень по стандартизованной методике.
Литература
2. Colantonio P., Gianini F., Limiti E. High Efficiency RF and Microwave Solid State Power Amplifiers. Wiltshire (Great Britain): Wiley, 2009.
3. Сечи Ф., Буджатти М. Мощные твердотельные СВЧ-усилители. М.: Техносфера, 2016.
4. Belov L.A., Smolskiy S.M., Kochemasov V.N. Handbook of RF, Microwave, and Millimeter Wave Components. Boston, London: Artech House, 2012.
5. Белов Л.А., Кондрашов А.С., Петушков С.В. Корреляционная оценка уровня интермодуляционных искажений СВЧ-сигналов в усилителях мощности // Электросвязь. 2015. № 5. С. 36—41.
6. Cолнцев В.А., Шульга А.И. Анализ подавления нелинейных искажений в усилителях сигналов огибающей // Радиотехника и электроника. 2012. Т. 57. № 2. С. 219—229.
7. Белов Л.А., Кондрашов А.С., Рожков В.М., Ромащенко К.В. Повышение линейности и энергетической эффективности усилителей мощности широкополосных СВЧ-сигналов // Электросвязь. 2012. № 5. С. 23—25.
8. Белов Л.А. и др. Искажения фазоманипулированных сигналов СВЧ в усилителях мощности // Вестник МЭИ. 2013. № 3. С. 122—126.
9. Аверина Л.И., Бобрешов А.М., Шутов В.Д. Повышение линейности передающего тракта методом цифровых предыскажений // Нелинейный мир. 2013. № 10. С. 720—727.
10. Петушков С.В., Белов Л.А., Кондрашов А.С. Использование четных гармоник для цифрового предыскажения входного сигнала при линеаризации амплитудных характеристик СВЧ-усилителя мощности // T-Comm — Телекоммуникации и транспорт. 2016. Т. 10. № 6. C. 3—7.
11. Wilkerson J.R. е. a. Distributed Passive Intermodulation Distortion on Transmission Lines // IEEE Trans. MTT. 2011. V. 59. No. 5. Pp. 1190—1205.
12. Hartman R. Passive Intermodulation (PIM) Testing Moves to the Base Station // J. Microwave. 2011.
13. Белов Л.А., Кочемасов В.Н., Строганова Е.П. Пассивная интермодуляция в СВЧ-цепях и сетях передачи данных: механизмы появления, методы измерения, споcобы снижения // Электроника-НТБ. 2015. № 3. C. 80—91.
14. IEC62037-2(2012). Пассивные радиочастотные и микроволновые устройства для измерения уровня взаимной модуляции. Ч. 1 — 8.
15. Богданов Ю., Кочемасов В., Хасьянова Е. Фольгированные диэлектрики — как выбрать оптимальный вариант для печатных плат ВЧ/СВЧ- диапазонов // Печатный монтаж. 2013. № 2 (0043). С. 156—168; № 3 (0044). С. 142—147.
16. Bell T. Mitigating External Sources of Passive Intermodulation // Anritsu Company. 2013. № 11410-0756.
17. Джуринский К., Покровский Е. Радиочастотные соединители: современное состояние // Электроника-НТБ. 2014. № 7. C. 28—37.
18. Белоус А.И., Мерданов М.К., Шведов С.В. СВЧ-электроника в системах радиолокации и связи. Техническая энциклопедия. Кн. 2. Гл. 13. Методы и средства обеспечения надежности радиолокационных систем и систем связи. М.: Техносфера, 2016. С. 1020—1127.
---
Для цитирования: Белов Л.А. Минимизация интермодуляционных искажений при усилении мощности и обработке радиосигналов в навигации и связи // Вестник МЭИ. 2018. № 2. С. 114—122. DOI: 10.24160/1993-6982-2018-2-114-122.
#
1. Sputnikovaya Svyaz' i Veshchanie. M.: Radio i Svyaz', 1997. (in Russian).
2. Colantonio P., Gianini F., Limiti E. High Efficiency RF and Microwave Solid State Power Amplifiers. Wiltshire (Great Britain): Wiley, 2009.
3. Sechi F., Budzhatti M. Moshchnye Tverdotel'nye SVCH-usiliteli. M.: Tekhnosfera, 2016. (in Russian).
4. Belov L.A., Smolskiy S.M., Kochemasov V.N. Handbook of RF, Microwave, and Millimeter Wave Components. Boston, London: Artech House, 2012.
5. Belov L.A., Kondrashov A.S., Petushkov S.V. Korrelyatsionnaya Otsenka Urovnya Intermodulyatsionnykh Iskazheniy SVCH-signalov v Usilitelyakh Moshchnosti. Elektrosvyaz'. 2015;5:36—41. (in Russian).
6. Colntsev V.A., Shul'ga A.I. Analiz Podavleniya Nelineynykh Iskazheniy v Usilitelyakh Signalov Ogibayushchey. Radiotekhnika i Elektronika. 2012;57;2:219—229. (in Russian).
7. Belov L.A., Kondrashov A.S., Rozhkov V.M., Romashchenko K.V. Povyshenie Lineynosti i Energeticheskoy Effektivnosti Usiliteley Moshchnosti Shirokopolosnykh SVCH-signalov. Elektrosvyaz'. 2012;5:23—25. (in Russian).
8. Belov L.A. i dr. Iskazheniya Fazomanipulirovan nykh Signalov SVCH v Usilitelyakh Moshchnosti. Vestnik MPEI. 2013;3:122—126. (in Russian).
9. Averina L.I., Bobreshov A.M., Shutov V.D. Povyshenie Lineĭnosti Peredayushchego Trakta Metodom Tsifrovykh Predyskazheniĭ. Nelineĭnyĭ Mir. 2013;10:720—727. (in Russian).
10. PetushkovS.V., BelovL.A., KondrashovA.S. Ispol'zovanie Chetnykh Garmonik dlya Tsifrovogo Predyskazheniya Vkhodnogo Signala pri Linearizatsii Amplitudnykh Kharakteristik SVCH-usilitelya Moshchnosti. T-Comm — Telekommunikatsii i Transport. 2016;10;6:3—7. (in Russian).
11. Wilkerson J.R. e. a. Distributed Passive Intermodulation Distortion on Transmission Lines. IEEE Trans. MTT. 2011;59;5:1190—1205.
12. Hartman R. Passive Intermodulation (PIM) Testing Moves to the Base Station. J. Microwave. 2011.
13. Belov L.A., Kochemasov V.N., Stroganova E.P. Passivnaya Intermodulyatsiya v SVCH-tsepyakh i Setyakh Peredachi Dannykh: Mekhanizmy Poyavleniya, Metody Izmereniya, Spocoby Snizheniya. Elektronika-NTB. 2015;3:80—91. (in Russian).
14. IEC 62037-2(2012). Passivnye Radiochastotnye i Mikrovolnovye Ustroystva dlya Izmereniya Urovnya Vzaimnoy Modulyatsii. Ch. 1 — 8. (in Russian).
15. Bogdanov Yu., Kochemasov V., Khas'yanova E. Fol'girovannye Dielektriki — kak Vybrat' Optimal'nyy Variant dlya Pechatnykh Plat VCH/SVCH-diapazonov. Pechatnyy Montazh. 2013;2 (0043):156—168; 3 (0044):142—147. (in Russian).
16. Bell T. Mitigating External Sources of Passive Intermodulation. Anritsu Company. 2013;11410-0756.
17. Dzhurinskiy K., Pokrovskiy E. Radiochastotnye Soediniteli: Sovremennoe Sostoyanie. Elektronika-NTB. 2014;7:28—37. (in Russian).
18. Belous A.I., Merdanov M.K., Shvedov S.V. SVCH-elektronika v Sistemakh Radiolokatsii i Svyazi. Tekhnicheskaya Entsiklopediya. Kn. 2. Gl. 13. Metody i Sredstva Obespecheniya Nadezhnosti Radiolokatsionnykh Sistem i Sistem Svyazi. M.: Tekhnosfera, 2016:1020—1127. (in Russian).
---
For citation: Belov L. A. Minimizing Intermodulation Distortions in Power Amplification and Processing of Radio Frequency Signals in Navigation and Communication. MPEI Vestnik. 2018;2:114—122. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2018-2-114-122.
