RU2623807C1 - Цифровое устройство предыскажения радиосигналов четными гармониками - Google Patents

Цифровое устройство предыскажения радиосигналов четными гармониками Download PDF

Info

Publication number
RU2623807C1
RU2623807C1 RU2016122742A RU2016122742A RU2623807C1 RU 2623807 C1 RU2623807 C1 RU 2623807C1 RU 2016122742 A RU2016122742 A RU 2016122742A RU 2016122742 A RU2016122742 A RU 2016122742A RU 2623807 C1 RU2623807 C1 RU 2623807C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
signal
unit
output
multiplication
Prior art date
Application number
RU2016122742A
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Сергеевич Кондрашов
Сергей Владимирович Петушков
Original Assignee
Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы") filed Critical Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы")
Priority to RU2016122742A priority Critical patent/RU2623807C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2623807C1 publication Critical patent/RU2623807C1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B21/00—Generation of oscillations by combining unmodulated signals of different frequencies
    • H03B21/01—Generation of oscillations by combining unmodulated signals of different frequencies by beating unmodulated signals of different frequencies
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H21/00—Adaptive networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Transmitters (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области радиопередающих устройств и может быть использовано в составе бортовой аппаратуры космических аппаратов. Технический результат заключается в уменьшении величины интермодуляционных искажений третьего и пятого порядка сигналов радиопередающих устройств. Устройство состоит из семи блоков умножения, трех блоков суммирования, двух блоков масштабирования, блока инвертирования и трех блоков временной задержки. Оптимальные значения коэффициентов масштабирования подбирают при регулировании цифрового устройства с известными нелинейными характеристиками. 1 ил.

Description

Изобретение относится к области радиопередающих устройств и может быть использовано в составе бортовой аппаратуры космических аппаратов.
При усилении радиочастотного сигнала в усилителе мощности в составе радиопередающего устройства неизбежно возникают нелинейные искажения усиливаемого сигнала. Продукты этих искажений – паразитные спектральные компоненты, часть из которых попадает в полосу усиления и существенно нарушает качество канала связи. Наиболее значительными по величине являются спектральные компоненты интермодуляционных искажений третьего и пятого порядка.
Из уровня техники известен формирователь радиосигналов с цифровым предыскажением четными гармониками, который содержит цифровой блок вычисления четных гармоник, цифровой блок инвертирования, цифровой блок масштабирования, цифровой блок суммирования, цифровой блок временной задержки, цифроаналоговый преобразователь и модулятор (патент РФ №2538306). Данное техническое решение снижает уровень продуктов интермодуляции за счёт предыскажения чётными гармониками, однако оно не обеспечивает подавления спектральных компонент интермодуляции пятого и более высоких порядков.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является формирователь радиосигналов с цифровым линеаризатором, который 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. Данное техническое решение для использования требует предварительного измерения характеристик амплитудных и фазовых преобразований в усилителе мощности, расчета таблиц обратных преобразований и представления их в виде подробных таблиц квадратурных функций предыскажения, что требует для реализации большого объёма вычислительных ресурсов.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое техническое решение, уменьшение величины продуктов интермодуляционных искажений третьего и пятого порядка.
Сущность изобретения поясняется следующим.
Для формирования радиосигналов с цифровой модуляцией в составе радиопередающих устройств в основном применяют квадратурный метод, который основан на том, что любое гармоническое колебание с произвольной фазой можно представить линейной комбинацией двух гармонических составляющих: синфазной I(t) и квадратурной Q(t), сдвинутых по фазе на 90°.
Если в качестве опорного (синфазного) колебания выбрана синусоидальная функция
Figure 00000001
, где ω0 = 2πf0 , а f0 – частота несущего колебания, то радиосигнал формируется по закону
Figure 00000002
, (1)
где амплитуда А(t) и фаза φ(t) формируемого сигнала определяются как
Figure 00000003
, (2)
Figure 00000004
. (3)
В радиопередающих устройствах, когда формирование радиосигналов осуществляется квадратурным методом, используется цифроаналоговое преобразование и сигналы I(t) и Q(t) формируются в цифровой области.
Для снижения уровня продуктов интермодуляционных искажений в формирователе радиосигналов в составе радиопередающего устройства на выходах цифрового блока, формирующего в цифровой области сигналы I(t) и Q(t), которые соединяются с входами цифроаналоговых преобразователей, предлагается устанавливать цифровое устройство предыскажения радиосигналов чётными гармониками.
Структурная схема предлагаемого цифрового устройства предыскажения радиосигналов четными гармониками представлена на фиг. 1.
В его состав входят:
– блоки умножения(1.1-1.7);
– блоки суммирования(2.1-2.3);
– блоки масштабирования(3.1, 3.2);
– блок инвертирования (4);
– блоки временной задержки (5.1-5.3).
В таком устройстве цифровой сигнал, соответствующий сигналу I(t), поступает на первый вход устройства Вх.1, который соединен с первым и вторым входами первого блока умножения (1.1) и входом первого блока временной задержки (5.1).
Цифровой сигнал, соответствующий сигналу Q(t), поступает на второй вход устройства Вх.2, который соединен с первым и вторым входами второго блока умножения (1.2) и входом второго блока временной задержки (5.2).
Сигналы с выходов первого и второго блоков умножения поступают на первый и второй входы первого блока суммирования (2.1) соответственно. Выходной сигнал первого блока суммирования поступает на второй вход третьего блока умножения (1.3), первый вход которого соединен с выходом первого блока масштабирования (3.1).
Кроме того, выходной сигнал первого блока суммирования поступает на первый и второй входы четвертого блока умножения (1.4) и на вход блока инвертирования (4). Сигнал с выхода четвертого блока умножения поступает на второй вход второго блока суммирования (2.2), на первый вход которого поступает сигнал с выхода блока инвертирования.
Выходной сигнал второго блока суммирования поступает на второй вход пятого блока умножения (1.5), первый вход которого соединен с выходом второго блока масштабирования (3.2).
Сигнал с выхода пятого блока умножения подается на второй вход третьего блока суммирования (2.3), на первый вход которого подается выходной сигнал третьего блока временной задержки (5.3), вход которого соединен с выходом третьего блока умножения.
Выходной сигнал третьего блока суммирования поступает на второй вход шестого блока умножения (1.6), первый вход которого соединен с выходом первого блока временной задержки. Также выходной сигнал третьего блока суммирования поступает и на первый вход седьмого блока умножения (1.7), второй вход которого соединен с выходом второго блока временной задержки.
Выходы шестого и седьмого блоков умножения являются первым Вых.1 и вторым Вых.2 выходами соответственно предлагаемого цифрового устройства предыскажения радиосигналов четными гармониками в целом.
На выходах такого цифрового устройства формируются цифровые сигналы, соответствующие предыскаженным сигналам Iп(t) и Qп(t). В составе радиопередающего устройства формируемые цифровые сигналы поступают на входы цифроаналоговых преобразователей формирователя радиосигналов и в соответствии с (1) формируется радиосигнал с предыскажением, которое компенсирует интермодуляционные искажения третьего и пятого порядка, вызванные нелинейностью усилительного тракта радиопередающего устройства.
Функционирование предлагаемого цифрового устройства предыскажения радиосигналов чётными гармониками ниже поясняется на примере формирования и усиления мощности двухчастотного сигнала.
Для двухчастотного сигнала в формирователе радиосигналов можно использовать следующие синфазный и квадратурный сигналы:
Figure 00000005
, (4)
Figure 00000006
, (5)
где Ω – частота отстройки гармоник двухчастотного сигнала от несущей частоты. Тогда без предыскажения в соответствии с (1) на выходе формирователя радиосигналов в составе радиопередающего устройства формируется радиосигнал
Figure 00000007
. (6)
Передаточную характеристику активного элемента усилителя мощности можно аппроксимировать полиномом вида
Figure 00000008
, (7)
где а1> 0, а3, а5< 0 – коэффициенты аппроксимации.
После тригонометрических преобразований при подстановке (6) в (7) видно, что в спектре сигнала на выходе усилителя мощности в полосе усиления возникают интермодуляционные составляющие третьего и пятого порядка:
Figure 00000009
, (8)
Figure 00000010
, (9)
Figure 00000011
, (10)
Figure 00000012
. (11)
Для внесения предыскажения в формируемый радиосигнал цифровые сигналы, соответствующие (4) и (5), подаются на входы Вх1 и Вх2 цифрового устройства предыскажения радиосигналов соответственно. Тогда на выходе первого блока суммирования формируется цифровой сигнал
Figure 00000013
, который в соответствии с (2) равен квадрату огибающей формируемого радиосигнала. В спектре сигнала на выходе первого блока суммирования формируется вторая гармоника огибающей формируемого радиосигнала
Figure 00000014
(12)
Третий блок умножения осуществляет операцию умножения второй гармоники огибающей формируемого радиосигнала на масштабный коэффициент C3, значение которого записано в первом блоке масштабирования. Описываемое преобразование можно представить в виде следующей замены:
Figure 00000015
(13)
На выходе четвертого блока умножения формируется цифровой сигнал, в спектре которого присутствуют вторая и четвертая гармоники огибающей формируемого радиосигнала
Figure 00000016
. (14)
В блоке инвертирования происходит смена знака цифрового сигнала (12) и на выходе второго блока суммирования формируется сигнал:
Figure 00000017
Figure 00000018
. (15)
Таким образом, на выходе второго блока суммирования присутствует только четвертая гармоника огибающей формируемого радиосигнала.
Пятый блок умножения осуществляет операцию умножения четвертой гармоники огибающей формируемого радиосигнала на масштабный коэффициент C5, значение которого записано во втором блоке масштабирования. Описываемое преобразование можно представить в виде следующей замены:
Figure 00000019
. (16)
Третий блок временной задержки компенсирует задержку выходного сигнала пятого блока умножения относительно выходного сигнала третьего блока умножения и на выходе третьего блока суммирования формируется цифровой сигнал
Figure 00000020
:
Figure 00000021
Figure 00000022
. (17)
Первый и второй блоки временной задержки компенсируют задержку выходного сигнала третьего блока суммирования относительно входных сигналов с входов Вх.1 и Вх.2 соответственно и на выходах шестого и седьмого блоков умножения, которые являются соответственно выходами Вых.1 и Вых.2 цифрового устройства предыскажения радиосигналов четными гармониками в целом, формируются цифровые предыскаженные сигналы Iп(t)и Qп(t). Для рассматриваемого двухчастотного сигнала
Figure 00000023
Figure 00000024
Figure 00000025
Figure 00000026
, (18)
Figure 00000027
. (19)
В составе радиопередающего устройства формируемые цифровые предыскаженные сигналы Iп(t)и Qп(t) поступают на входы цифроаналоговых преобразователей формирователя радиосигналов и в соответствии с (1) формируется радиосигнал с предыскажением xп(t).
При подстановке xп(t) в выражение (7) после тригонометрических преобразований видно, что в спектре сигнала на выходе усилителя мощности в полосе усиления возникают интермодуляционные составляющие третьего и пятого порядка:
Figure 00000028
, (20)
Figure 00000029
, (21)
Figure 00000030
, (22)
Figure 00000031
. (23)
При этом коэффициенты аппроксимации передаточной характеристики активного элемента а3, а5 и масштабные коэффициенты C3 и C5 соответственно противоположны по знаку. Таким образом, подбором величин масштабных коэффициентов C3 и C5 достигается уменьшение уровня продуктов интермодуляционных искажений третьего и пятого порядка.
При формировании и усилении полосового сигнала процессы взаимодействия будут идентичны описанным выше.
Оптимальные значения коэффициентов масштабирования подбираются при регулировании цифрового устройства предыскажения радиосигналов чётными гармониками в составе радиопередающего устройства при известных нелинейных характеристиках используемого усилителя мощности.
Результаты модельных и экспериментальных исследований устройства предыскажающей цифровой линеаризации чётными гармониками для радиопередающего устройства показали, что при произвольном полосовом передаваемом сигнале по предлагаемой схеме удаётся значительно снизить уровень интермодуляционных искажений третьего и пятого порядка, что подтверждает возможность достижения технического результата.
Таким образом, введение цифрового устройства предыскажения радиосигналов чётными гармониками по предлагаемой схеме в состав радиопередающего устройства обеспечивает достижение технического результата – уменьшение в спектре выходного сигнала величины продуктов интермодуляционных искажений третьего и пятого порядка.

Claims (18)

  1. Цифровое устройство предыскажения радиосигналов чётными гармониками включает
  2. семь блоков умножения;
  3. три блока суммирования;
  4. два блока масштабирования;
  5. блок инвертирования;
  6. три блока временной задержки;
  7. первый и второй входы;
  8. первый и второй выходы,
  9. при этом входной цифровой сигнал с первого входа устройства поступает на первый и второй входы первого блока умножения и вход первого блока временной задержки,
  10. входной цифровой сигнал со второго входа устройства поступает на первый и второй входы второго блока умножения и вход второго блока временной задержки,
  11. сигналы с выходов первого и второго блоков умножения поступают на первый и второй входы первого блока суммирования соответственно, выходной сигнал первого блока суммирования поступает на второй вход третьего блока умножения, первый вход которого соединен с выходом первого блока масштабирования,
  12. кроме того, выходной сигнал первого блока суммирования поступает на первый и второй входы четвертого блока умножения и на вход блока инвертирования,
  13. сигнал с выхода четвертого блока умножения поступает на второй вход второго блока суммирования, на первый вход которого поступает сигнал с выхода блока инвертирования,
  14. выходной сигнал второго блока суммирования поступает на второй вход пятого блока умножения, первый вход которого соединен с выходом второго блока масштабирования,
  15. сигнал с выхода пятого блока умножения поступает на второй вход третьего блока суммирования, на первый вход которого поступает сигнал с выхода третьего блока временной задержки, вход которого соединен с выходом третьего блока умножения,
  16. выходной сигнал третьего блока суммирования поступает на второй вход шестого блока умножения, первый вход которого соединен с выходом первого блока временной задержки,
  17. кроме того, выходной сигнал третьего блока суммирования поступает на первый вход седьмого блока умножения, второй вход которого соединен с выходом второго блока временной задержки,
  18. а выходы шестого и седьмого блоков умножения являются соответственно первым и вторым выходами устройства.
RU2016122742A 2016-06-09 2016-06-09 Цифровое устройство предыскажения радиосигналов четными гармониками RU2623807C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016122742A RU2623807C1 (ru) 2016-06-09 2016-06-09 Цифровое устройство предыскажения радиосигналов четными гармониками

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016122742A RU2623807C1 (ru) 2016-06-09 2016-06-09 Цифровое устройство предыскажения радиосигналов четными гармониками

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2623807C1 true RU2623807C1 (ru) 2017-06-29

Family

ID=59312344

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016122742A RU2623807C1 (ru) 2016-06-09 2016-06-09 Цифровое устройство предыскажения радиосигналов четными гармониками

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2623807C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2726184C1 (ru) * 2019-11-25 2020-07-09 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Способ формирования предварительно искаженного сигнала

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120106600A1 (en) * 2010-11-03 2012-05-03 Qian Yu Analog signal processor for nonlinear predistortion of radio-frequency signals
US20140065989A1 (en) * 2012-09-05 2014-03-06 Analog Devices, Inc. System and method to implement a radio transmitter with digital predistortion having reduced noise
RU2538306C1 (ru) * 2013-11-11 2015-01-10 Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") Формирователь радиосигналов с цифровым предыскажением четными гармониками
US20150032788A1 (en) * 2008-04-30 2015-01-29 Scott R. Velazquez Linearizer

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150032788A1 (en) * 2008-04-30 2015-01-29 Scott R. Velazquez Linearizer
US20120106600A1 (en) * 2010-11-03 2012-05-03 Qian Yu Analog signal processor for nonlinear predistortion of radio-frequency signals
US20140065989A1 (en) * 2012-09-05 2014-03-06 Analog Devices, Inc. System and method to implement a radio transmitter with digital predistortion having reduced noise
RU2538306C1 (ru) * 2013-11-11 2015-01-10 Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") Формирователь радиосигналов с цифровым предыскажением четными гармониками

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2726184C1 (ru) * 2019-11-25 2020-07-09 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Способ формирования предварительно искаженного сигнала

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10382073B2 (en) Analog RF pre-distorter and non-linear splitter
Hammi et al. A digital predistortion system with extended correction bandwidth with application to LTE-A nonlinear power amplifiers
US20020065048A1 (en) Method and apparatus for compensating for distortion in radio apparatus
US9596120B2 (en) Signal transmission apparatus, distortion compensation apparatus, and signal transmission method
JP5906967B2 (ja) 歪補償装置および歪補償方法
US7646238B2 (en) Amplification apparatus
JP4175503B2 (ja) 歪み補償回路及び送信装置
JP3994308B2 (ja) プリディストーション型歪補償回路
Zhu Behavioral modeling for digital predistortion of RF power amplifiers: from Volterra series to CPWL functions
US9337783B2 (en) Distortion compensation apparatus and distortion compensation method
US9300256B2 (en) Amplification device and amplification method
RU2623807C1 (ru) Цифровое устройство предыскажения радиосигналов четными гармониками
JP2008167289A (ja) 送信装置
JP2014003527A (ja) 送信機、及び歪み補償方法
Chierchie et al. Baseband model for uniformly sampled RF-PWM
JP4638268B2 (ja) 歪み補償装置及び無線通信装置
Liszewski et al. Low-complexity FPGA implementation of Volterra predistorters for power amplifiers
Aziz et al. Low complexity distributed model for the compensation of direct conversion transmitter’s imperfections
Huang et al. Linear filter assisted envelope memory polynomial for analog/radio frequency predistortion of power amplifiers
RU2538306C1 (ru) Формирователь радиосигналов с цифровым предыскажением четными гармониками
JP2014107841A (ja) 歪補償装置及び歪補償方法
JP2013051456A (ja) 変調器およびそれを用いる増幅器
JP2013051456A5 (ru)
Li et al. High order inverse polynomial predistortion for memoryless RF power amplifiers
RU2438241C2 (ru) Формирователь радиосигналов с цифровым линеаризатором

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner