随着现代无线通信技术的不断发展，数据传输速率和带宽在不断的提高，以支持更多的用户并提供更多的数据服务。长期演进技术(Long Term Evolution，LTE)采用正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)与载波聚合(...
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随着现代无线通信技术的不断发展，数据传输速率和带宽在不断的提高，以支持更多的用户并提供更多的数据服务。长期演进技术(Long Term Evolution，LTE)采用正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)与载波聚合(carrier aggregation，CA)，可达到下行链路1000Mb/s和上行链路500Mb/s的峰值传输速率，传输带宽可高达100MHz。行波管功率放大器(Travelling Wave Tube Amplifier，TWTA)由于本身所具有的高功率、宽频带等优点，在卫星通信系统中起着非常重要的作用。当行波管工作在饱和状态时，可以保证高功率高效率的输出。但由于线性度很差，会导致输出信号中产生严重的非线性失真。在抑制非线性失真的各种技术中，数字预失真技术已被证明是其中最有效的方法之一。 当信号以非连续载波聚合的形式在多个分离的频段上进行传输时，它对行波管的线性化指标提出了更加严格的要求，不仅仅大大增加了传输链路中模数转换器(Analog to Digital Converter，ADC)和数模转换器(Digital to Analog Converter,DAC)的负担，而且目前提出的各种双频段和多频段数字预失真模型并不适用于所有的传输模式。针对上述的各种困难，本文主要从以下内容进行展开: 1、分析了单频段和双频段行波管功率放大器的非线性失真，并介绍各种频段模式下功率放大器的非线性记忆模型，另外给出行波管的线性化测评指标。 2、通过分析行波管功率放大器的非线性模型参数和输入输出信号相关矩阵的关系，并结合信号的循环平稳特性，证实非线性模型参数可通过低采样率下的输出信号进行估计，然后由模型参数和输入信号便能恢复出高采样率的输出信号。利用40MHz的OFDM信号驱动65W的K波段行波管进行预失真实验，结果表明当反馈回路采样率从120MHz降低至12MHz甚至是6MHz时，行波管的临近信道功率比（Adjacent Channel Power Ratio，ACPR）改善效果降低仅在1dB之内，有效证明了欠采样方法的合理性。 3、现有的双频段数字预失真模型都是基于两个频段的频率间隔足够大的前提下提出的。当频率间隔很小时，常规的双频段数字预失真模型已无法有效补偿功率放大器的非线性失真。为此提出了一种基于低频率间隔下的改善型双频段数字预失真模型，它不仅考虑了输出信号各个频段内的带内互调和交叉调制分量，还考虑了带外互调分量。利用2个20MHz的OFDM信号合成的双频段信号驱动K波段行波管，频率间隔设为60MHz，然后分别比较两个模型对行波管非线性失真的改善效果。结果表明当采用常规的预失真模型时，ACPR只能改善到29～31dBc，而采用改善型的预失真模型则可改善至48～49dBc。 4、当频率间隔减小时，多频段行波管放大器的非线性失真相比双频段行波管放大器的非线性失真更加复杂。通过讨论多频段信号间频率间隔的变化情况，分析各个频段内的各种非线性失真分量，然后提出一种改善型的多频段数字预失真模型。该模型不仅考虑了任意两个频段间的带外互调分量，还考虑了三个频段间的带外互调分量的线性化。用3个10MHz的OFDM信号合成的多频段信号驱动行波管，频率间隔设为30MHz。最后比较常规的多频段数字预失真模型和改善型模型对行波管非线性失真的改善效果。结果表明采用常规预失真模型时，ACPR可改善到30～32dBc，而采用改善型模型则可改善至43～45dBc。
该文分析了行波管放大器的输入输出曲线,并计算得到理想预失真线性化电路的增益和相位响应曲线。提出一种由两条非线性支路组成的预失真电路,并讨论了电路中肖特基二极管主要参数对预失真曲线的影响。设计制作了L波段预失真电路,并与行波管放大器联合测试,实验结果表明,加入预失真电路后,行波管放大器三阶交调载波比IM3在输入功率回退3 d B、6 d B、9 d B时分别从-10.3 d Bc、-14.3 d Bc、-18 d Bc改善到-12.1 d Bc、-18.5 d Bc、-26.9 d Bc。
提出了满足行波管功率放大器(TWTA)要求的毫米波段的可调预失真线性化器,该预失真器基于90°定向耦合器、Ga As肖特基二极管、微带线和负载电阻,产生预失真信号。通过调节Ga As肖特基二极管的偏置电压、微带线电长度及负载电阻可以得到不同的增益扩展和相位扩张效应,在频率为29 GHz^31 GHz和额定输入功率范围内,增益扩展范围为5 d B^11.5 d B,相位扩张范围为35°~65°。仿真及实测结果表明:该预失真电路可调性强,满足通信工程TWTA的补偿需求。
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