理论教育 低通等效模型的建立方法

低通等效模型的建立方法

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:如果发射机通带为载波频率一个小的百分比,其非线性特性只能通过幂级数的奇数阶项或奇函数序列,如傅里叶正弦序列等,表征放大器非线性特性对信号包络产生影响的低通等效,对于非线性模拟来说是可取的。图8.7基于非线性放大器低通等效的频谱再生和相邻信道功率比计算基于低通等效模型的仿真方法能提供相当精确的ACPR估算。

低通等效模型的建立方法

相邻/相间信道功率主要来自发射机链非线性特性造成的频谱再生,而其非线性度则主要来自功率放大器和功放驱动。数字调制传输信号的ACPR无法由离散频率的互调失真而正确确定。这种情况下需要放大器的一个非线性模型。该放大器模型是由如2.2.3节中表述的AM-AM和AM-PM的测量或仿真数据开发出来的一个低通等效。器件的AM-AM和AM-PM非线性特性也称为包络非线性,因为它们仅取决于输入信号的振幅。

式中,f(A(t))为传输特性的幅度;g(A(t))是由AM-PM测量决定的相移。

传输特性的幅度f(A(t))可表示为包络信号振幅范围上的奇数阶幂级数,即

式中,系数化a2k+1(k=0,1,…,n)可从非线性器件的AM-AM特性得到,该特性利用单频信号通过网络分析仪测得。对于CDMA信号,系数a2k+1(k=0,1,…,n)可由如下确定,假定所测的AM-AM特性曲线Aout(Ain)可被测试信号振幅Ain表示为式(8.52)的展开系数a2k+1可从下列关系中获得

复杂传输特性函数的相移g(A(t))可从利用网络分析仪在单频信号上的AM-PM测量直接获得。AM-PM非线性曲线Φout(Ain)通常是偶函数,它可用一个偶数阶幂级数来拟合为

对应包络传输特性函数的相移表示为

现在来看一个例子,如图8.6所示,通过具有AM-AM和AM-PM非线性特征的砷化镓场效应管功率放大器CDMA反向链路信号的再生频谱。利用这些非线性特征和式(8.52)~式(8.55),可确定对应的复杂传输特性函数(8.53),其表示着非线性放大器的低通等效。对于功率放大器输入/输出端CDMA(IS-95反向链路)信号的频谱和ACPRs的计算结果分别展示于图8.7(a)和图8.7(b)中。

图8.6 功率放大器的AM-AM和AM-PM非线性特征

从图8.7中可清楚地看到,CDMA反向链路传输信号的相邻和相间信道的功率比ACPR1和ACPR2在功率放大器的输出端有所下降,这归因于功率放大器的非线性特性导致的频谱再生。ACPR1和ACPR2分别测于蜂窝频段移动站传输信号载波的885 kHz和1.98 MHz频率偏移处。在CDMA系统中,相邻/相间信道功率是在30 kHz带宽上进行测量的。ACPR不仅取决于功率放大器的非线性特性,也取决于放大信号的峰值与平均功率之比。

图8.7 基于非线性放大器低通等效的频谱再生和相邻信道功率比计算(www.daowen.com)

基于低通等效模型的仿真方法能提供相当精确的ACPR估算。然而,对于整个发射机系统的分析并不方便。一些近似计算将在后续部分中进行介绍。

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