Исследование и разработка тракта усиления мощности передатчика цифрового радиовещания диапазона ОВЧ

• Автор: Дулов, Иван Валерьевич
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 188 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1 Проблематика построения передатчиков цифрового радиовещания диапазона ОВЧ
1.1 Анализ перспективных для РФ стандартов ЦРВ ОВЧ диапазона,
1.2 Анализ основных проблем построения тракта усиления мощности передатчика цифрового вещания диапазона ОВЧ
1.3 Критерии качества сигнала на выходе передатчика системы цифрового радиовещания
1.3.1 Обзор критериев
1.3.2 Спектральная маска
1.3.3 Характеристика MER
1.3.4 Точечная (констелляционная) диаграмма
1.4 Методы повышения энергетической эффективности тракта усиления мощности, перспективные для ОВЧ передатчика ЦРВ
1.4.1 Обзор методов
1.4.2 Метод Л. Кана
1.4.3 Метод дефазирования (метод М. Ширекса)
1.4.4 Метод АРР
1.4.5 Сравнительный анализ методов повышения энергетической эффективности
1.5 Методы линеаризации тракта усиления мощности, перспективные для передатчика ЦРВ ОВЧ диапазона
1.5.1 Обзор методов линеаризации
1.5.2 Метод «связь вперед»
1.5.2 Линеаризация отрицательной обратной связью
1.5.3 Линеаризация предыскажением
1.5.4 Адаптивная коррекция
1.5.5 Сравнительный анализ методов линеаризации УМ
1.6 Выводы по главе

2 Исследование энергетических характеристик усилителя мощности с АРР по
питанию
2.1 Задачи исследования
2.2 Построение компьютерной модели усилителя мощности и оценка его энергетических характеристик
2.3 Оценка величины АФК УМ без АРР
2.4 Теоретический расчет КПД усилителя мощности
2.5 Моделирование работы усилителя мощности с сигналом цифрового радиовещания
2.6 Моделирование работы АРР
2.6.1 Общие замечания
2.6.2 Линейная АРР
2.6.3 Нелинейная АРР
2.7 Исследование зависимости эквивалентного сопротивления каскада УМ по постоянному току от напряжения питания
2.8 Оценка величины АФК УМ с АРР
2.9 Закон распределения амплитуд огибающей сигнала цифрового радиовещания
2.10 Определение среднестатистического КПД усилителя мощности
2.11 Выводы по главе
3 Исследование влияния АРР по питающему напряжению на выходной сигнал усилителя мощности
3.1 Общие замечания
3.2 Моделирование усилителя мощности с АРР при работе
с сигналом ЦРВ
3.3 Коррекция характеристик усилителя с АРР
3.4 Функция регулирования питающего напряжения с учетом коррекции и
«запаса» по питающему напряжению
3.4.1 Оценка величины «запаса» по питающему напряжению и необходимой полосы пропускания тракта огибающей
3.4.2 Влияние «запаса» по питающему напряжению на КПД
усилителя мощности
3.4.3 Характеристики усилителя мощности с АРР с учетом «запаса» по питающему напряжению
3.4.4 Моделирование усилителя мощности с АРР при работе с сигналом ЦРВ с учетом «запаса» по питающему напряжению
3.4.5 Коррекция характеристик усилителя с АРР с «запасом» по питанию
3.5 Закон распределения амплитуд огибающей сигнала цифрового радиовещания с учетом коррекции входного сигнала и «запаса» по питанию
3.6 Расчет среднестатистического КПД усилителя мощности с учетом коррекции выходного сигнала и «запаса» по питанию
3.7 Выводы по главе
4 Исследование тракта огибающей АРР
4.1 Влияние энергетической эффективности тракта огибающей на КПД усилителя мощности
4.2 Разработка тракта огибающей
4.3 Разработка выходного ФНЧ ШИМ-регулятора
4.4 Уменьшение порядка выходного фильтра
4.5 Расчетное соотношение для КПД ШИМ-регулятора
4.6 Теоретическая оценка энергетической эффективности
ШИМ- регулятора
4.7 Энергетические характеристики УМ с АРР с учетом тракта огибающей
4.8 Выводы по главе
5 Моделирование и макетирование тракта огибающей
5.1 Задачи моделирования и макетирования
5.2 Построение компьютерной модели и исследование энергетических характеристик тракта огибающей
5.3 Натурное макетирование ШИМ-регулятора
5.3.1 Общие вопросы построения макета и его описание
5.3.2 Схема рабочего места для проведения натурного эксперимента

С АФК борются введением коррекции (см. п. 3.2), запаздывание регулировки компенсируется путем введения задержек в ЦСП.
Также следует отметить, что традиционно рассматривалась АРР с линейной функцией регулирования напряжения питания (линейная АРР). Однако из-за неидеальности статических характеристик усилительного элемента в области граничной линии, линейная АРР может не обеспечить достаточную точность поддержания режима усилителя мощности, что негативно скажется на его энергетической эффективности. Данную проблему частично позволяет решить применение ступенчатого регулирования питающего напряжения [10], однако этот вариант также не позволяет отслеживать огибающую с достаточной точностью. Использование цифровой обработки сигналов, при построении современных усилителей, позволяет использовать АРР с нелинейной функцией плавного регулирования питающего напряжения (нелинейная АРР), что позволяет добиться максимально точного регулирования (подробнее см. п.п. 2.6.3).
1.4.5 Сравнительный анализ методов повышения энергетической эффективности
Достоинства и недостатки рассмотренных выше методов повышения энергетической эффективности усилителей сигналов с переменной амплитудой сведены в таблицу 1.2:
Таблица 1.2 - Сравнение методов повышения энергетической эффективности усилителей мощности
Название метода Достоинства Недостатки
Метод JI. Кана а) возможность применения дешевых транзисторов с нелинейными характеристиками как в тракте огибающей, так и в РЧ-тракте; а) высокая чувствительность к рассинхронизации сигналов в НЧ и ВЧ трактах; б) паразитная АФК в перемножителе.