数字预失真技术对行波管发射机信号质量的影响研究.docx

在大功率发射技术中，尤其是微波功率放大器（发射机）的应用，信号质量的保持至关重要。由于放大器的非线性特性，输入信号在经过放大后会出现多种失真现象，例如AM-AM效应（幅度-幅度转换）、AM-PM效应（幅度-相位转换）、三阶交调产物、谐波以及多通道间的幅相一致性恶化等。这些失真会降低通信系统的性能和效率。为了改善这种情况，引入了线性化技术，包括功率回退、模拟预失真、数字预失真(DPD)、前馈、动态偏置、包络消除与恢复(EER)、LINC技术和笛卡尔反馈等。 数字预失真技术因其高效、非线性产物抑制能力及自适应性而在众多线性化方法中脱颖而出。DPD通过在信号放大之前预先引入与放大器非线性特性相反的失真，以抵消放大后的失真，从而提高发射信号的质量。在微波功率放大器中，特别是行波管发射机，由于其宽的工作带宽、高效率和对环境温度变化的不敏感性，被广泛应用于电子对抗等领域。 行波管发射机在饱和放大区域的非线性特性较强，这要求我们必须提升其线性化水平以满足实际应用需求。然而，针对行波管体制的数字预失真设计相对较少。本文提出了一种数字预失真解决方案，研发了相应的样机，并在X波段100 W行波管发射机上进行了实验验证。 预失真技术通常基于记忆多项式模型，该模型允许预失真器的位置与放大器互换而不改变结果。图1所示的间接学习架构是预失真器设计的常见方法。预失真器分为两个相同的部分，即Predistorter A和Predistorter B，它们的结构和参数完全一致。预失真器使用记忆多项式模型模拟放大器的非线性行为，如三阶交调和记忆效应，并通过调整参数生成与放大器非线性特性相反的响应，以消除失真。 预失真器的输出表达式是一个关于输入信号x(n)的函数，涉及系数akq，通过最小二乘法求解这些系数，构建预失真器。在理想情况下，预失真器A和B的输出相等，误差信号为零，表明预失真器成功地线性化了放大器的输出。 实际应用中，由于环境因素如温度变化和电路老化，功放的非线性特性会发生漂移。因此，预失真器需要具备一定的自适应性，能够根据这些变化实时调整其参数，以持续有效地消除失真。本文的研究成果对于提高行波管发射机的性能和线性化水平具有重要意义，为大功率发射领域的信号质量优化提供了新的解决方案。