Цифровой предыскажающий линеаризатор на основе рядов Вольтерра для нелинейного усилителя мощности

Аннотация

Современные требования к системам спутниковой связи по помехоустойчивости и скорости передачи информации приводят к необходимости применять сигналы со сложными видами модуляции и высокой спектральной эффективностью. Как правило, используемые цифровые сигналы характеризуются непостоянной амплитудой, например, при скруглении огибающей низкочастотного модулирующего колебания по Найквисту. Для широкополосных передающих каналов предъявляются повышенные требования к обеспечению линейности тракта при большом пик-факторе сигнала на входе усилителя, в частности для широкополосных передатчиков и широкополосных усилителей мощности (УМ). Для осуществления линеаризации характеристики нелинейного УМ наиболее простой и эффективной является технология ввода предыскажений. Рассмотрены вопросы линеаризации статической характеристики нелинейного инерционного СВЧ УМ радиосигнала при использовании цифрового предыскажающего линеаризатора (ЦПЛ). Модель ЦПЛ построена на основе рядов Вольтерра. Для определения коэффициентов модели ЦПЛ авторами составлена переопределенная система линейных уравнений, при решении которой минимизирован квадрат отклонений от оцениваемого решения. Проведен анализ характеристик сигналов на выходе нелинейного усилителя с линеаризатором, а также вероятности битовой ошибки (BER) в приемнике радиосигнала при линеаризации характеристик УМ. Показано, что при усилении сигнала в усилителе мощности с предварительной линеаризацией характеристики в ЦПЛ уменьшается мощность как комбинационных составляющих, так и компонент спектра выходного сигнала вне главного лепестка, устраняется неконтролируемый фазовый сдвиг сигнала, порождаемый амплитудно-фазовой конверсией, а также достигается выигрыш в отношении сигнал-шум на выходе демодулятора приемника цифрового сигнала. Показано, что при использовании ЦПЛ удается повысить энергетическую эффективность системы передачи информации за счет перехода от малосигнального режима работы усилителя в режим больших значений мощности сигнала в рабочей точке на входе УМ. В качестве метода исследования использованы аналитический расчет и имитационное моделирование.