RU128048U1

RU128048U1 - PRE-PASSED RADIO SIGNAL SHAPER

Info

Publication number: RU128048U1
Application number: RU2012144235/07U
Authority: RU
Inventors: Леонид Алексеевич Белов; Александр Сергеевич Кондрашов; Владимир Макарович Рожков
Priority date: 2012-10-17
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2013-05-10

Abstract

Формирователь радиосигнала с предыскажением, содержащий цифровой линеаризатор, два цифроаналоговых преобразователя и квадратурный модулятор, отличающийся тем, что он снабжен первым, вторым и третьим перемножителями, первым и вторым фильтрами нижних частот, первым и вторым аналого-цифровыми преобразователями, управляемым напряжением генератором и фазовращателем, причем соединенные между собой аналоговые первые входы первого и второго перемножителей являются входом формирователя, выход первого перемножителя соединен со входом первого фильтра нижних частот, выход второго перемножителя соединен со входом второго фильтра нижних частот, выход первого фильтра нижних частот соединен с первым входом третьего перемножителя и с входом первого аналого-цифрового преобразователя, выход второго фильтра нижних частот соединен со вторым входом третьего перемножителя и с входом второго аналого-цифрового преобразователя, выход третьего перемножителя соединен с управляющим входом управляемого напряжением генератора, выход которого соединен со вторым входом первого перемножителя, с входом фазовращателя и с опорным третьим входом квадратурного модулятора, выход фазовращателя соединен со вторым входом второго перемножителя, выходы первого и второго аналого-цифровых преобразователей соединены соответственно с двумя цифровыми входами цифрового линеаризатора, первый и второй цифровые выходы линеаризатора соединены соответственно с цифровыми входами первого и второго цифроаналоговых преобразователей, выходы первого и второго цифроаналоговых преобразователей соединены соответственно с первым и вторым моду�A pre-emphasis radio signal generator comprising a digital linearizer, two digital-to-analog converters and a quadrature modulator, characterized in that it is equipped with first, second and third multipliers, first and second low-pass filters, first and second analog-to-digital converters, voltage-controlled oscillator and phase shifter, moreover, the interconnected analogue first inputs of the first and second multipliers are the input of the former, the output of the first multiplier is connected to the input of the first -th low-pass filter, the output of the second multiplier is connected to the input of the second low-pass filter, the output of the first low-pass filter is connected to the first input of the third multiplier and to the input of the first analog-to-digital converter, the output of the second low-pass filter is connected to the second input of the third multiplier and to the input of the second analog-to-digital converter, the output of the third multiplier is connected to the control input of the voltage-controlled generator, the output of which is connected to the second input of the first multiplier spruce, with the input of the phase shifter and with the reference third input of the quadrature modulator, the output of the phase shifter is connected to the second input of the second multiplier, the outputs of the first and second analog-to-digital converters are connected respectively to two digital inputs of the digital linearizer, the first and second digital outputs of the linearizer are connected respectively to the digital inputs the first and second digital-to-analog converters, the outputs of the first and second digital-to-analog converters are connected respectively to the first and second mode

Description

Полезная модель относится к области радиопередающих устройств.The utility model relates to the field of radio transmitting devices.

Известно использование аналогового линеаризатора, который включается на радиочастотном входе усилителя мощности (например, по схеме, опубликованной в статье Воронецкого Е.В. и др. «Повышение эффективности усилителей многочастотных сигналов», Москва, Радиотехника, 1996, №4, стр.73-76) для уменьшения уровня интермодуляционных искажений и увеличения коэффициента полезного действия усилителя мощности радиопередающего устройства.It is known to use an analog linearizer that is turned on at the RF input of a power amplifier (for example, according to the scheme published in an article by EV Voronetsky et al. “Improving the efficiency of multi-frequency signal amplifiers”, Moscow, Radio Engineering, 1996, No. 4, p. 73- 76) to reduce the level of intermodulation distortion and increase the efficiency of the power amplifier of the radio transmitting device.

Однако аналоговый линеаризатор сложен в настройке и не обеспечивает высокого качества линеаризации,However, the analog linearizer is difficult to configure and does not provide high quality linearization,

Наиболее близким техническим решением является формирователь радиосигналов с цифровым линеаризатором, выполненный по схеме описанной в патенту РФ №2438241, МПК H04B 7/005, опубл. 20.12.2010, который вносит в массив модулирующих сигнал кодов изменения, компенсирующие нелинейные искажения сигнала в усилителе мощности, выходной сигнал которого является предыскажэенным. Формирователь радиосигналов с цифровым линеаризатором состоит из квадратурного модулятора, двух цифроаналоговых преобразователей, блока цифровой обработки сигналов и цифрового линеаризатора, при этом на вход блока цифровой обработки сигналов подается цифровой информационный сигнал, на выходах блока цифровой обработки сигналов формируются две бинарные комбинации, определяющие фазу и амплитуду формируемого формирователем радиосигнала.The closest technical solution is a shaper of radio signals with a digital linearizer, made according to the scheme described in the patent of the Russian Federation No. 2438241, IPC H04B 7/005, publ. 12/20/2010, which introduces changes into the array of modulating signal codes that compensate for nonlinear distortion of the signal in the power amplifier, the output signal of which is pre-emphasized. The signal generator with a digital linearizer consists of a quadrature modulator, two digital-to-analog converters, a digital signal processing unit and a digital linearizer, while a digital information signal is fed to the input of the digital signal processing unit, two binary combinations are formed at the outputs of the digital signal processing unit that determine the phase and amplitude generated by the shaper of the radio signal.

Однако формирователь сигнала с цифровым линеаризатором может быть применен лишь в устройствах, в которых на вход радиопередающего устройства поступает передаваемая информация в цифровом виде, а формирование радиосигнала на несущей частоте производится в модуляторе, входящем в состав радиопередающего устройства, что невозможно в ретрансляторах радиосигналов.However, a signal shaper with a digital linearizer can be used only in devices in which the transmitted information is transmitted digitally to the input of the radio transmitting device, and the generation of the radio signal at the carrier frequency is performed in the modulator included in the radio transmitting device, which is impossible in radio signal transmitters.

Технической задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей формирователя сигналов с предыскажением с цифровым линеаризатором для использования его в системах ретрансляции радиосигналов.The technical task of the utility model is to expand the functionality of a pre-emphasis signal generator with a digital linearizer for use in radio signal relay systems.

Техническим результатом использования полезной модели является уменьшение интермодуляционных искажений выходного сигнала и увеличение коэффициента полезного действия усилителя мощности в радиопередающих устройствах ретрансляционного типа, который достигается тем, что известный формирователь радиосигнала с предыскажением, содержащий цифровой линеаризатор, два цифро-аналоговых преобразователя и квадратурный модулятор, снабжен первым, вторым и третьим перемножителями, первым и вторым фильтрами нижних частот, первым и вторым аналого-цифровыми преобразователями, управляемым напряжением генератором и фазовращателем, причем соединенные между собой аналоговые первые входы первого и второго перемножителей являются входом Формирователя, выход первого перемножителя соединен со входом первого фильтра нижних частот, выход второго перемножителя соединен со входом второго фильтра нижних частот, выход первого фильтра нижних частот соединен с первым входом третьего перемножителя и с входом первого аналого-цифрового преобразователя, выход второго фильтра нижних частот соединен со вторым входом третьего перемножителя и с входом второго аналого-цифрового преобразователя, выход третьего перемножителя соединен с управляющим входом управляемого напряжением генератора, выход которого соединен со вторым входом первого перемножителя, с входом фазовращателя и с опорным третьим входом квадратурного модулятора, выход фазовращателя соединен со вторым входом второго перемножителя, выходы первого и второго аналого-цифровых преобразователей соединены соответственно с двумя цифровыми входами цифрового линеаризатора, первый и второй цифровые выходы линеаризатора соединены соответственно с цифровыми входами первого и второго цифро-аналоговых преобразователей, выходы первого и второго цифро-аналоговых преобразователей соединены соответственно с первым и вторым модуляционными входами квадратурного модулятора, выход которого является выходом формирователя, а линеаризатор осуществляет предыскажающую коррекцию цифровых кодов, компенсирующую искажения сигнала в усилителе мощности.The technical result of using the utility model is to reduce the intermodulation distortion of the output signal and to increase the efficiency of the power amplifier in relay-type radio transmitting devices, which is achieved by the fact that the known pre-emphasis radio signal shaper containing a digital linearizer, two digital-to-analog converters and a quadrature modulator is equipped with the first , the second and third multipliers, the first and second low-pass filters, the first and second analog o-digital converters controlled by the voltage of the generator and the phase shifter, and the interconnected analog first inputs of the first and second multipliers are the input of the Shaper, the output of the first multiplier is connected to the input of the first low-pass filter, the output of the second multiplier is connected to the input of the second low-pass filter, the output of the first a low-pass filter is connected to the first input of the third multiplier and to the input of the first analog-to-digital converter, the output of the second low-pass filter with connected to the second input of the third multiplier and to the input of the second analog-to-digital converter, the output of the third multiplier is connected to the control input of the voltage controlled oscillator, the output of which is connected to the second input of the first multiplier, to the input of the phase shifter and to the reference third input of the quadrature modulator, the output of the phase shifter is connected to the second input of the second multiplier, the outputs of the first and second analog-to-digital converters are connected respectively to two digital inputs of the digital linear jam, the first and second digital outputs of the linearizer are connected respectively to the digital inputs of the first and second digital-to-analog converters, the outputs of the first and second digital-to-analog converters are connected respectively to the first and second modulation inputs of the quadrature modulator, the output of which is the output of the shaper, and the linearizer performs predistortion digital code correction that compensates for signal distortion in the power amplifier.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором показана блок-схема формирователя радиосигнала с предыскажением.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, which shows a block diagram of a pre-emphasized radio signal shaper.

Формирователь радиосигнала с предыскажением содержит первый и второй перемножители 1 и 2, соединенные между собой первые аналоговые входы В×1 которых являются входом формирователя, выход первого перемножителя 1 соединен со входом первого фильтра нижних частот 3, выход второго перемножителя 2 соединен со входом второго фильтра нижних частот 4, выход первого фильтра 3 соединен с первым входом В×1 третьего перемножителя 5 и с входом первого аналого-цифрового преобразователя 8, выход второго фильтра 4 соединен со вторым входом В×2 третьего перемножителя 5 и с входом второго аналого-цифрового преобразователя 9, выход третьего перемножителя 5 соединен с управляющим входом управляемого напряжением генератора 6, выход генератора 6 соединен со вторым входом перемножителя 1, с входом фазовращателя 7 и с опорным третьим входом В×3 квадратурного модулятора 13, выход фазовращателя 7 соединен со вторым входом В×2 второго перемножителя 5, причем выходы первого и второго преобразователей 8 и 9 соединены соответственно с первым В×1 и вторым В×2 цифровыми входами цифрового линеаризатора 10, первый цифровой выход линеаризатора Вых1 соединен с цифровым входом цифро-аналогового преобразователя 11, второй цифровой выход линеаризатора Вых2 соединен с цифровым входом второго цифро-аналогового преобразователя 12, аналоговые выходы преобразователей 11 и 12 соединены соответственно с первым В×1 и вторым В×2 модуляционными входами квадратурного модулятора 13, выход которого является выходом формирователя радиосигналов с предыскажением в целом.The pre-emphasis radio signal generator comprises first and second multipliers 1 and 2, the first analog inputs B × 1 connected to each other, which are the input of the driver, the output of the first multiplier 1 is connected to the input of the first low-pass filter 3, the output of the second multiplier 2 is connected to the input of the second lower filter frequency 4, the output of the first filter 3 is connected to the first input B × 1 of the third multiplier 5 and to the input of the first analog-to-digital converter 8, the output of the second filter 4 is connected to the second input B × 2 of the third spacer 5 and with the input of the second analog-to-digital converter 9, the output of the third multiplier 5 is connected to the control input of the voltage-controlled generator 6, the output of the generator 6 is connected to the second input of the multiplier 1, with the input of the phase shifter 7 and with the third reference input B × 3 of the quadrature modulator 13 , the output of the phase shifter 7 is connected to the second input B × 2 of the second multiplier 5, and the outputs of the first and second converters 8 and 9 are connected respectively to the first B × 1 and second B × 2 digital inputs of the digital linearizer 10, the first the linear output of the linearizer Out1 is connected to the digital input of the digital-to-analog converter 11, the second digital output of the linearizer Out2 is connected to the digital input of the second digital-to-analog converter 12, the analog outputs of the converters 11 and 12 are connected respectively to the first B × 1 and second B × 2 modulation inputs quadrature modulator 13, the output of which is the output of the shaper of radio signals with a pre-emphasis as a whole.

Формирователь радиосигнала с предыскажением работает следующим образом.The pre-emphasized radio signal generator operates as follows.

На его вход поступает радиосигнал с цифровой модуляцией, имеющий несущую частоту f_o и полосу модулирующих частот F. Если фазовращатель 7 осуществляет сдвиг фазы несущего колебания на 90°, а фильтры 3 и 4 имеют полосу пропускания от постоянного тока до частоты F, то совокупность перемножителей 1 и 2, фильтров 3 и 4, перемножителя 5, генератора 6 и фазовращателя 7 образует известную синфазно-квадратурную схему демодуляции с выделением сигнала несущей частоты f_o на выходе генератора 6, синфазного и квадратурного информационных битовых потоков на выходах фильтров 8 и 9 (см., например, книгу Б. Скляр «Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение», Изд. 2-е, испр.: пер. с англ. - М., Издательский дом «Вильяме», 2003, стр.637, рисунок 10.6). Линеаризатор 10, преобразователи 11, 12 и модулятор 13 образуют схему линеаризации, компенсирующую методом предыскажения в своих синфазном и квадратурном цифровых каналах искажения радиосигнала в усилителе мощности. Преобразователь 8 формирует синфазный цифровой входной сигнал для линеаризатора 10, преобразователь 9 формирует квадратурный цифровой входной сигнал для линеаризатора 10, а выделенный на выходе генератора 6 сигнал с несущей частотой f_o поступает на опорный вход модулятора 13. Таким образом, в схеме полезной модели из входного модулированного радиосигнала выделяются аналоговый сигнал несущей частоты, цифровые информационные синфазный и квадратурный битовые потоки сигналов, производится предыскажающая коррекция цифровых кодов, компенсирующая искажения сигнала в усилителе мощности и восстанавливается радиосигнал. При этом сквозные амплитудная и фазовая характеристики радиопередающего устройства линеаризируются, уменьшается уровень интермодуляционных искажений радиосигнала, возрастает выходная мощность усилителя мощности при необходимой линейности и увеличивается его коэффициент полезного действия.A digitally modulated radio signal having a carrier frequency f _o and a band of modulating frequencies F is supplied to its input. If the phase shifter 7 carries out a phase shift of the carrier wave by 90 °, and filters 3 and 4 have a passband from DC to frequency F, then the set of multipliers 1 and 2, filters 3 and 4, multiplier 5, generator 6 and phase shifter 7 forms a well-known in-phase quadrature demodulation scheme with the selection of the carrier frequency signal f _o at the output of the generator 6, in-phase and quadrature information bit streams at the output filters 8 and 9 (see, for example, B. Sklar’s book “Digital Communication. Theoretical Foundations and Practical Applications”, 2nd ed., rev .: translated from English - M., William Publishing House, 2003, p. 637, figure 10.6). The linearizer 10, the converters 11, 12 and the modulator 13 form a linearization circuit that compensates for the distortion of the radio signal in the power amplifier using the in-phase and quadrature digital channels. Converter 8 generates a common-mode digital input signal for linearizer 10, converter 9 generates a quadrature digital input signal for linearizer 10, and the signal extracted at the output of generator 6 with a carrier frequency f _{o is} supplied to the reference input of modulator 13. Thus, in the utility model circuit from the input of the modulated radio signal, an analog carrier signal, digital information common-mode and quadrature bit-streams of signals are allocated, a predistortion correction of digital codes is performed, compensating signal distortion in the power amplifier and the radio signal is restored. In this case, the end-to-end amplitude and phase characteristics of the radio transmitting device are linearized, the level of intermodulation distortions of the radio signal decreases, the output power of the power amplifier increases with the necessary linearity, and its efficiency increases.

Использование полезной модели обеспечивает упрощение предварительной настройки и возможность точной коррекции характеристик в процессе эксплуатации радиопередающего устройства. Кроме того, полезная модель дает возможность осуществления линеаризации в системах ретрансляции радиосигнала, и корректировать параметры линеаризатора при изменении характера его несущей частоты.Using the utility model simplifies the preliminary settings and enables accurate correction of characteristics during operation of the radio transmitting device. In addition, the utility model makes it possible to linearize radio relay systems and adjust the linearizer parameters when changing the nature of its carrier frequency.

Claims

A pre-emphasis radio signal generator comprising a digital linearizer, two digital-to-analog converters and a quadrature modulator, characterized in that it is equipped with first, second and third multipliers, first and second low-pass filters, first and second analog-to-digital converters, voltage-controlled oscillator and phase shifter, moreover, the interconnected analogue first inputs of the first and second multipliers are the input of the former, the output of the first multiplier is connected to the input of the first of the low-pass filter, the output of the second multiplier is connected to the input of the second low-pass filter, the output of the first low-pass filter is connected to the first input of the third multiplier and to the input of the first analog-to-digital converter, the output of the second low-pass filter is connected to the second input of the third multiplier and to the input of the second analog-to-digital converter, the output of the third multiplier is connected to the control input of the voltage-controlled generator, the output of which is connected to the second input of the first multiplier spruce, with the input of the phase shifter and with the reference third input of the quadrature modulator, the output of the phase shifter is connected to the second input of the second multiplier, the outputs of the first and second analog-to-digital converters are connected respectively to two digital inputs of the digital linearizer, the first and second digital outputs of the linearizer are connected respectively to the digital inputs the first and second digital-to-analog converters, the outputs of the first and second digital-to-analog converters are connected respectively to the first and second mode yatsionnymi inputs of the quadrature modulator, whose output is the output of, a linearizer provides correction predyskazhayushuyu digital codes compensating distortion in a power amplifier signal.