Цифровое формирование радиосигналов с малыми интермодуляционными искажениями в радиопередающих устройствах бортовой спутниковой аппаратуры

• Автор: Кондрашов, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 116 с. : ил.

Аннотация
Проводится исследование новых цифровых методов снижения интермодуляционных искажений сигналов в бортовых радиопередающих устройствах спутниковых систем передачи информации. Методы основаны на включении блока цифрового предыскажения в формирователь радиосигналов радиопередающего устройства.
Разработаны новые структурные решения для бортовых радиопередающих устройств, обладающих высокой спектральной и энергетической эффективностью в космических условиях эксплуатации.
Произведены количественные оценки потенциальных возможностей мер по одновременному достижению высокой выходной мощности, энергетической эффективности и снижению интермодуляционных искажений при использовании предложенных решений. Разработаны рекомендации по применению предложенных схемных решений в спутниковых радиопередающих устройствах.
Приведены результаты экспериментального исследования линеаризованных радиопередающих устройств, которые подтверждают обоснованность предложенных автором технических решений и выработанных рекомендаций для построения спутниковой аппаратуры.
Abstract
A research of new all-digital methods of reducing intermodulation distortion in on-board radio transmitting devices of satellite data-transmission systems is earned out. The methods are based on the inclusion of all-digital predistortion as part of the radio signal transmitter shaper.
New solutions for use in the on-board transmitting devices with a high spectral and energy efficiency for space operating conditions are developed.
The potential possibility of linearization and achieving high output power and energy efficiency of the proposed solutions is defined. Recommendations on the proposed scheme decisions application in satellite radio transmitters are given.
An experimental research of the linearized transmitter for verification of the developed recommendations and use of new technical decisions for the satellite equipment construction is carried out.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
Глава 1. ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА
1.1 Искажения сигналов при усилении
1.1.1 Основные характеристики усилителей мощности
1.1.2 Искажения сигналов при усилении их мощности
1.1.3 Методы оценки уровня интермодуляционных искажений
1.2 Минимизация искажений с помощью линеаризации
1.3 Выводы
Глава 2. МЕТОД ЦИФРОВОГО ПРЕДЫСКАЖЕНИЯ
2.1 Основные соотношения
2.2 Цифровые устройства предыскажения
2.3 Организация таблиц предыскажающих функций
2.4 Выводы
Глава 3. ОЦЕНКА ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ЦИФРОВЫХ ПРЕДЫСКАЖАЮЩИХ УСТРОЙСТВ
3.1 Гармонический метод
3.1.1 Математическая модель и порядок моделирования
3.2.2 Результаты моделирования
3.2 Корреляционный метод
3.3 Выводы
Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1 Описание макета. Порядок исследования
4.2 Результаты экспериментальных исследований
4.3 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы

Список обозначений
Список сокращений
ПРИЛОЖЕНИЯ
A. Акт №1 об использовании результатов
Б. Акт №2 об использовании результатов
B. Акт №3 об использовании результатов
Г. Патент №
Д. Патент №
Е. Патент №
Ж. Листинг программы вычисления коэффициента корреляции

Глава ]. ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА
станции сотовой связи с Ршк „ас = 37,5 дБмВт, работающего в режиме с выходной мощностью 34,1 дБмВт.
В системах широкополосного предыскажения на входе усилителя мощности вводится корректор, включающий в себя электронно-управляемый аттенюатор и фазовращатель, которые вносят предыскажения, в результате которых линеаризируются характеристики амплитудной компрессии и амплитудно-фазовой конверсии системы «корректор - нелинейный усилитель».
В работе Е.В. Воронецкого и др. под руководством O.A. Челнокова и
В.М. Рожкова [49] использовалась схема широкополосного предыскажения, показанная на рис. 1.13. В этой схеме входной сигнал разделяется на две ветви - линейную и нелинейную. Сигналы линейной и нелинейной ветвей складываются и через аттенюатор поступают на вход ЛБВ.
Линейная ветвь

Фазовращатель
Ответвитель Сумматор —>
Аттенюатор
Выход

Нелинейная ветвь Рис. 1.13. Аналоговая система широкополосного предыскажения [49]
Разработчиками заявлено, что при использовании схемы рис. 1.13, обеспечивается снижение уровня ИМИЗ на 12 дБ при измерении по двухчастотному тестовому сигналу на центральной частоте 11 ГГц. Измерения проводились с использованием УМ на ЛБВ с Дых нас = 16 Вт, работающей в режиме с выходной мощностью 12 Вт.
На рис. 1.14 представлена схема усилителя с предыскажением [50], основанная на внесении амплитудной модуляции гармониками второго и четвертого порядка во входной сигнал усилителя. На рис. 1.15 показана используемая при этом схема генератора гармоник.