Энергетически эффективный метод линеаризации активной обратной связью транзисторного усилителя мощности СВЧ диапазона

• Автор: Ланда, Александр Эдуардович
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 124 с. : ил.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

2 АНАЛИЗ БАЗОВОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА ЛИНЕАРИЗАЦИИ

3 АНАЛИЗ УСТРОЙСТВА ЛИНЕАРИЗАЦИИ В ДВУХЧАСТОТНОМ РЕЖИМЕ

4 АНАЛИЗ ШУМОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК УСТРОЙСТВА ЛИНЕАРИЗАЦИИ

5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ УСТРОЙСТВА ЛИНЕАРИЗАЦИИ ДВОЙНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

В настоящее время существует значительная потребность в усилительных устройствах СВЧ диапазона, сочетающих высокие энергетические характеристики с низким уровнем
интермодуляционных искажений. Эта потребность определяется необходимостью передавать все большие объемы информации, что приводит ко все более плотному размещению каналов в частотном диапазоне. Однако взаимодействие разночастотных сигналов на нелинейных элементах (в первую очередь на усилителях мощности) приводит к возникновению
интермодуляционных искажений. Причем если интермодуляционные искажения четных порядков лежат за пределами рабочего диапазона и могут быть легко отфильтрованы, то интермодуляционные искажения нечетных порядков попадают непосредственно в рабочий диапазон устройства, и единственным способом борьбы с ними, является обеспечение линейности применяемых усилителей. Но линейные усилители, имеющие низкий уровень интермодуляционных искажений, характеризуются также низким КПД. Последнее оборачивается высоким уровнем потребляемой мощности, что нежелательно для работающих от батареек и аккумуляторов подвижных средств связи (примером области, для которой эта проблема стоит особенно остро, может служить мобильная телефонная связь). Таким образом, обеспечение качества передачи, определяющее высокие требования к линейности применяемых усилителей, вступает в противоречие с необходимостью снижения потребляемой усилителем мощности. Выходом из этого тупика

является использование систем линеаризации, позволяющих создавать линейные усилительные устройства, имеющие высокий КПД, характерный для нелинейных усилителей мощности.
К настоящему времени разработано значительное количество методов линеаризации усилителей СВЧ, но они не свободны от недостатков. В силу этого сохраняется потребность к созданию новых методов линеаризации. О актуальности этой проблемы свидетельствуют многочисленные посвященные ей публикации, а также гранты выделяемые компаниями связи на проведение работ в этой области.
Наиболее распространенным методом линеаризации (в СВЧ диапазоне), позволяющим добиваться глубокого подавления интермодуляционных искажений (на 30 — 35 дБ в полосе частот более 25 МГц), является компенсационный метод (feedforward linearisation). Но создаваемые с помощью этого метода усилительные устройства, во многих случаях обладают низким КПД (значительно более низким, чем у используемых в этих устройствах нелинейных усилителей мощности).
Последнее делает актуальной задачу разработки методов линеаризации нелинейных усилителей мощности СВЧ диапазона, сочетающих глубокое подавление интермодуляционных искажений, с высоким КПД. Решению этой проблемы посвящена настоящая работа.
Целью диссертационной работы является исследование метода линеаризации активной обратной связью, и разработка усилительного устройства СВЧ диапазона, реализующего этот метод. При этом поставлена задача, показать, что метод линеаризации активной

следовательно:
(£(1 - а, - а2КА, (V,)) + УКМ (К, )/?)5І4
£(1-а,)5,
(-а){-а,-а2КМ)
£Д,
(1 -а,-а2Кд/(К,))
В рабочей полосе частот:
а, = /ВД523 +(1 -ед/ЗУ,г= /ВД523 •
Следовательно:
у м
я2КЛ/(^) рК^Км(Ух)‘
^ Из (2.45) несложно найти:
К = г3К
^зДн(^)'
Таким образом (2.43) можно переписать:
£2(1-У?2) О-/?2)
7
(2.44)
(2.45)
(2.46)
(2.47)
Л, (/зб23км(т,))271л) ($А(г,))Ч.
Как видно из выражения (2.47), для увеличения энергетической эффективности устройства, выгодно использовать УМ с большим коэффициентом усиления
В случае использования усилителя мощности с низким коэффициентом усиления возможен другой путь повышения КПД устройства линеаризации — увеличение коэффициента усиления вспомогательного усилителя. Этот коэффициент (через условие (2.37))