[通信工程電子信息工程信息工程論文]衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器非線性失真原因分析(編輯修改稿)
2025-11-18 05:33 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 種簡化的多項式函數(shù)關(guān)系為： ? cu bu au )(uu 5i3ii0 ???? i （ 1） 其中 a， b， c 等是常數(shù)。具體的放大器對應(yīng)著不同的常數(shù)和階數(shù)去逼近輸出與輸入的函數(shù)關(guān)系。此外，還可以用一些簡化模型表示放大器輸出與輸入之間的函數(shù)關(guān)系。圖 4( a)中的曲線是使用正交模型畫出的幅度非線性曲線。 7 圖 4 高功放的幅度非線性和相位非線性曲線 透明轉(zhuǎn)發(fā)器的調(diào)幅 — 調(diào)相轉(zhuǎn)換效應(yīng) TWAT 功放的非線性除瞬時幅度非線性外，還有 AM /PM 效應(yīng)，即 輸入信號的包絡(luò)變化會引起輸出信號的相位變化，如圖 4( b)中的曲線是使用正交模型畫出的輸出相移隨輸入信號幅度變化的非線性曲線。 當(dāng)輸入到功放的激勵電平減小到飽和電平以下時， AM /PM 轉(zhuǎn)換效應(yīng)通常要超過瞬時幅度非線性的影響而占主導(dǎo)地位。圖 5 是 TWTA 的 AM /PM 轉(zhuǎn)換效應(yīng)模型。圖中 A ( t)是輸入信號包絡(luò)， (A) ? 是由 AM /PM 轉(zhuǎn)換效應(yīng)引起的相移。當(dāng)激勵電平很小時，由包絡(luò)起伏所引起的相位調(diào)制近似與包絡(luò)平方成正比，也即 當(dāng) A 足夠小時 ,它與輸入功率電平成正比，即 ( 2) t )(A2K( A ) 2?? 對不同的放大器 ,常數(shù) K 是不同的。 圖 5 AMPM 非線性模型 8 透明轉(zhuǎn)發(fā)器的 AM /PM 和瞬時幅度非線性的復(fù)合效應(yīng) 圖 6 給出了 TWTA 功放的近似模型。在圖 6 中 ,假設(shè) 2KA )(A ?? ，瞬時幅度非線性是簡單的三次方形式 3 ZK Z ) Z( F3??，當(dāng)輸 入為 ) t c o s(A T) ( X 0 ?? ?? 時，則輸出是 ) t ( c o sAK ) t ( c o sA ) Z( F 03 330 ?????? ?????? ) t(3 ) t ( c os43 AK ) t ( c osA 003330 ???????? ??????? (3) 當(dāng)忽略 ) t(3 0 ?? 時，帶通濾波器的輸出為 3 ? ? )](c o s []431[ 023 AtAAKty ??? ???? )]ts in (]21)[[ c o s (]431[02023 ?????? ?????? tAAK (4) 當(dāng) 2/1)( ?A? 時， 若 AM /PM效應(yīng)是 2)( KAA ?? ，輸出就變成 ? ? ? ? )c o s ( 0 ?? ?? ttAty )]0c o s ([43 23 ?? ?? tAAK )]c os ([43)s in ([04302 ???? ???? tAAKtAKA )]c os ([21 02 4 ?? ?? tAAK (5) 式中，第二項是幅度非線性本身造成的失真，第三項和第五項是 AMPM 效應(yīng)，第四項則表示 AMPM 與幅度非線性之間的相互作用結(jié)果。 9 圖 6 TWTA 的非線性模型 第三章 交調(diào)干擾與互調(diào)干擾 由上邊所述可以知道由于轉(zhuǎn)發(fā)器的非線性，會導(dǎo)致轉(zhuǎn)發(fā)過程中產(chǎn)生一些額外的頻率成分，而正是這些頻率成分會造成交調(diào)干擾和互調(diào)干擾。 交調(diào)干擾及解決措施 交調(diào)干擾 當(dāng)載波通過 TWTA 放大時，由于 TWTA 的非線性而產(chǎn)生各種組合頻率成分。當(dāng)這些組合頻率一旦落入通帶內(nèi)，便會造成對有用信號的干擾，這種干擾就是交調(diào)干擾。 已知 AM/AM 的變換近似為 ????? 5533)( iiiiio uauauauu （ 31） 假設(shè)僅有振幅分線性的情況，且轉(zhuǎn)發(fā)器的輸入是由 n 個等頻率間隔。等振幅載波組成餓輸入信號 ???? ni iiittAu1))(c os ( ?? （ 32） 輸入信號的總功率為 221nAPti ? （ 33） 將 iu 帶（ 31）式得 HIttBuMini n???? ??)](c o s [10?? （ 34） 式中： H 是諧波（ iK? ）項； MI 是落入通帶內(nèi)的交調(diào)成分，其組合頻率是 ? ?12 ?? ii ff 、 10 ? ?21 ?? ?? iii fff 等； nB 為各個載波的輸出電壓幅度 ? ? )]1(23)2(161[)(15)21)((31{2 21513211 ???????????????? nnnnPaannPaanPaB tititin }]241)1(2434)2)((3)3)(2)(1[()(105 317 ???????????? nninnnnnPaa ti 式中： 211 2 ??????nPa ti 為 AM/AM 變換特性的線性部分所產(chǎn)生的輸出電壓幅度，括號 n 的函數(shù)表示因非線性特性所造成的輸出電壓被壓縮的因子。 對于 TWTA 幅度非線性所產(chǎn)生的交調(diào)成分也可將式（ 32）代入式（ 31） 中求得。在交調(diào)成分中頻率為 ? ?12 ?? ii ff ， ? ?21 ?? ?? iii fff 的三階類型影響最大，而頻率為? ?21 ?? ?? iii fff 的五階類型影響最小。 解決措施 交調(diào)干擾是比較突出的問題，因此人們研究了不少減少交調(diào)干擾的的方法。 （ 1） 控制各載波中心頻率的間隔，合理分配不同幅度、不同容量的載波位置 當(dāng)載波數(shù)較大時，必須根據(jù)交調(diào)產(chǎn)物的分布情況，合理的選擇個載波中心頻率的間隔而不要等間隔的配置。選擇載波頻率間隔的方法有很多，但在實際衛(wèi)星系統(tǒng)中，經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的各載波往往是幅度和頻帶都不相等，常常需要結(jié)合實驗研究載波的配置方法。 （ 2） 加能量擴散信號 當(dāng)調(diào)頻多路電話負荷很輕時，調(diào)頻信號頻譜就會出現(xiàn)能量集中分布的高峰。這樣將會在衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器內(nèi)出現(xiàn)高電平三次或五次交調(diào)產(chǎn)物。所以對多路電話調(diào)頻的載波來說，當(dāng)通話減少或接近調(diào)制的時候，若用一個適當(dāng)?shù)男盘枌d波進行調(diào)制，就可使調(diào)頻信號品撲在工作頻帶內(nèi)均勻分布，從而降低干擾電平。 這個信號就是所謂能量擴散信號，實際上它是一個 20~150Hz 的對稱三角波。 （ 3） 對上行線路的載波功率的控制 因行波管的非線性會產(chǎn)生交調(diào)分量外，還會出現(xiàn)強信號抑制弱信號的“功率掠奪”現(xiàn) 11
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