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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