Радиопередающее устройство с цифровым предыскажением и адаптивной коррекцией линейности

 

Радиопередающее устройство с цифровым предыскажением и адаптивной коррекцией линейности предназначен для расширения функциональных возможностей и содержит перемножители [1] и [2], соединенные между собой. Выход перемножителя [1] соединен с фильтра нижних частот [3], выход перемножителя [2] соединен с фильтра нижних частот [4], выход фильтра [3] соединен с первым входом перемножителя [5] и с входом аналого-цифрового преобразователя [8]. Выход фильтра [4] соединен Со вторым входом перемножителя [5] и с входом преобразователя [9], выход перемножителя [5] соединен с входом управляемого напряжением генератора [6], выход которого соединен со вторым входом перемножителя [1], с входом фазовращателя [7] и с опорным третьим входом квадратурного модулятора [13], выход фазовращателя [7] соединен со вторым входом перемножителя [2], причем выходы преобразователей [8] и [9] соединены соответственно с первым и вторым входами цифрового линеаризатора [10]. Первый цифровой выход линеаризатора [10] соединен с цифровым входом цифро-аналогового преобразователя [11], второй выход линеаризатора [10] соединен с входом цифро-аналогового преобразователя [12]. Выходы преобразователей [11] и [12] соединены соответственно с первым и вторым входами квадратурного модулятора [13], выход которого соединен с входом усилителя мощности [14], выход которого соединен с входом направленного ответвителя [15]. Второй выход ответвителя [15] соединен с входом детектора [16], выход которого соединен с входом преобразователя [17], выход которого соединен с входом блока преобразования Фурье [18], выход последнего соединен с первым входом блока вычисления критерия качества [20], Второй вход которого соединен с выходом блока преобразования Фурье [19], вход которого соединен с третьим выходом линеаризатора [10]. Третий вход блока [20] подключен к выходу регистра порога [21], выход блока [20] подключен к входу адаптационного процессора [22], выходы которого соединены с входами фильтров [3] и [4] соответственно линеаризатора [10]. 1 илл.

Полезная модель относится к области радиопередающих устройств.

В мощных радиопередающих устройствах для уменьшения уровня нелинейных искажений радиосигналов, вызванных явлениями амплитудной компрессии и амплитудно-фазовой конверсии в усилителе мощности, известны: а) использование предыскажающего линеаризатора, который включается на радиочастотном входе усилителя, б) способ оперативной адаптации характеристик линеаризатора при вариации параметров усилителя.

Наиболее близким техническим решением является радиопередающее устройство с адаптивной коррекцией линейности по схеме патента РФ 128426, которое обеспечивает адаптивную подстройку параметров цифрового линеаризатора при изменении нелинейных характеристик усилителя мощности, которое содержит блок цифровой обработки сигналов, вход 1 которого является информационным входом радиопередающего устройства, первый и второй цифровые выходы и блока цифровой обработки сигналов соединены с первым и вторым цифровыми входами соответственно цифрового линеаризатора, первый и второй цифровые выходы которого подключены к цифровым входам первого и второго цифро-аналоговых преобразователей и, аналоговые выходы этих преобразователей соединены с первым и вторым модуляционными входами квадратурного модулятора, выход которого соединен с входом усилителя мощности, соединенные между собой. Вход усилителя мощности соединен с входом направленного ответвителя, первый выход которого является радиочастотным выходом устройства, второй выход направленного ответвителя соединен с первым входом демодулятора, первый и второй выходы которого соответственно с входами первого и второго аналого-цифровых преобразователей, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам второго блока вычисления отсчетов, выход второго блока вычисления отсчетов соединен с входом второго блока преобразования Фурье, выход которого подсоединен к второму входу блока вычисления критерия качества. Первый и второй выходы блока цифровой обработки сигналов 1 соединены с первым и вторым входами блока вычисления отсчетов, выход которого подключен к входу первого блока преобразования Фурье, выход которого соединен с первый входом вычисления критерия качества, выход блока вычисления критерия качества подключен к входу адаптационного процессора, первый и второй выходы которого подсоединены к третьему и четвертому параметрическим входам соответственно цифрового линеаризатора, при этом третий вход блока вычисления критерия качества подключен выход регистра порога, вход которого является пороговым входом устройства.

Однако известное устройство может использоваться лишь в составе систем, где на вход радиопередающего устройства поступает передаваемая информация в цифровом виде, а формирование радиосигнала на частоте передачи производится в модуляторе, входящем в состав радиопередающего устройства; такой модулятор отсутствует, например, в ретрансляторах радиосигналов прямого типа без демодуляции сигнала на частоте приема, цифровой обработки и повторной модуляции на частоте передачи. Это снижает его функциональные возможности.

Технической задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей радиопередающего устройства с адаптивной коррекцией линейности для использования его в системах прямой ретрансляции радиосигналов.

Техническим результатом полезной модели является снижение интермодуляционных искажений выходного сигнала, увеличение средней выходной мощности и повышение коэффициента полезного действия усилителя мощности в радиопередающих устройствах ретрансляционного типа с изменяющимися параметрами нелинейных характеристик усилителя и несущей частоты входного сигнала.

Это достигается тем, что известное радиопередающее устройство с цифровым предыскажением и адаптивной коррекцией линейности, содержащее цифровой линеаризатор, два цифро-аналоговых преобразователя, квадратурный модулятор, усилитель мощности, направленный ответвитель, амплитудный детектор, аналого-цифровой преобразователь, два блока преобразования Фурье, вычислитель критерия качества, регистор порога и адаптационный процессор, дополнительно снабжено тремя перемножителями, двумя фильтрами нижних частот, двумя аналого-цифровыми преобразователями, управляемым напряжением генератором и фазовращателем, причем соединенные между собой аналоговые первые входы первого и второго перемножителей являются радиочастотным входом радиопередающего устройства, выход первого перемножителя соединен с 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 со 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 соединен с входом усилителя мощности, выход которого соединен с входом направленного ответвителя, первый выход которого является радиочастотным выходом устройства, второй выход направленного ответвителя соединен с входом амплитудного детектора, выход которого соединен с входом третьего аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом первого блока преобразований Фурье, выход которого соединен с первым входом вычислителя критерия качества, вход второго блока преобразования Фурье соединен с третьим выходом цифрового линеаризатора, выход второго блока преобразования Фурье соединен со вторым входом вычислителя критерия качества, третий вход вычислителя критерия качества соединен с выходом регистра порога, вход которого является входом порога устройства, выход вычислителя критерия качества соединен с входом адаптационного процессора, первый и второй выходы которого соединены с третьим и четвертым параметрическими входами цифрового линеаризатора соответственно

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором показана блок-схема радиопередающего устройства с цифровым предыскажением и адаптивной коррекцией линейности.

Радиопередающее устройство с цифровым предыскажением и адаптивной коррекцией линейности содержит первый и второй перемножители 1 и 2, соединенные между собой первые аналоговые входы которых являются входом Радиопередающего устройства Вх1, выход первого перемножителя 1 соединен с входом первого фильтра нижних частот 3, выход второго перемножителя 2 соединен с входом второго фильтра нижних частот 4, выход первого фильтра 3 соединен с первым входом третьего перемножителя 5 и с входом первого аналого-цифрового преобразователя 8, выход второго фильтра 4 соединен со вторым входом 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 квадратурного модулятора 13, выход фазовращателя 7 соединен со вторым входом второго перемножителя 2, причем выходы первого и второго преобразователей 8 и 9 соединены соответственно с первым и вторым цифровыми входами цифрового линеаризатора 10. Первый цифровой выход линеаризатора 10 соединен с цифровым входом цифро-аналогового преобразователя 11, второй цифровой выход линеаризатора 10 соединен с цифровым входом второго цифро-аналогового преобразователя 12, аналоговые выходы преобразователей 11 и 12 соединены соответственно с первым и вторым модуляционными входами квадратурного модулятора 13, выход которого соединен с входом усилителя мощности 14, выход усилителя мощности 14 соединен с входом направленного ответвителя 15, первый выход которого является радиочастотным выходом радиопередающего устройства. Второй выход направленного ответвителя 15 соединен с входом амплитудного детектора 16, выход которого соединен с входом третьего аналого-цифрового преобразователя 17, выход которого соединен с входом первого блока преобразования Фурье 18, выход которого соединен с первым входом блока вычисления критерия качества 20, на второй вход вычисления критерия качества 20 подключен выход второго блока преобразования Фурье 19, вход которого соединен с третьим выходом цифрового линеаризатора 10, на третий вход блока вычисления критерия качества 20 подключен выход регистра порога 21, вход которого является пороговым входом Радиопередающего устройства в целом Вх2, выход блока вычисления критерия качества 20 подключен к входу адаптационного процессора 22, первый и второй выходы которого соединены с входами 3 и 4 соответственно цифрового линеаризатора 10.

Радиопередающее устройство с адаптивной коррекцией линейности работает следующим образом.

На его вход поступает радиосигнал с цифровой модуляцией, имеющий несущую частоту f0 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 f0 на выходе генератора 6, синфазного и квадратурного информационных 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 каналах искажения радиосигнала в усилителе мощности по принципам патента РФ 128426. 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 0 поступает на опорный вход модулятора 13. Таким образом, в схеме полезной модели из входного модулированного радиосигнала выделяются: а) аналоговый сигнал несущей частоты, б) цифровые информационные синфазный и квадратурный битовые потоки сигналов, в) производится предыскажающая коррекция цифровых кодов, компенсирующая искажения сигнала в усилителе мощности и в) 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 энергетический коэффициент полезного действия.

Цифровой линеаризатор 10 формирует два информационных потока I и Q в соответствии с выражениями:

где K(A0) - функция предыскажения амплитуды, - поток временных отсчетов ординат модулирующего сигнала, ф(A0) - функция предыскажения амплитудно-зависимого фазового сдвига, вносимого цифровым линеаризатором 10.

Если функция предыскажения амплитуды выбрана по соотношению , то при фиксированном значении параметра адаптации 0a1 в цифровом линеаризаторе 10 заполняется таблица корректирующих коэффициентов K(A0) при значениях 0A01, причем максимальному значению A0=1 соответствует максимальное значение отсчета сигнала с предыскажением. Значение параметра a поступает на третий вход блока 10 от адаптационного процессора 22.

На третий выход цифрового линеаризатора 22 подается поток временных отсчетов передаваемого видеосигнала A0, отрезки которого на выходе второго блока преобразования Фурье 19 преобразуются в массив опорного спектра модулирующего сигнала F0, поступающий на второй вход блока вычисления критерия качества 20.

Если функция предыскажения фазового сдвига (A0) выбрана по соотношению

, то при фиксированном значении параметра адаптации b в блоке 10 заполняются таблицы корректирующих коэффициентов. Значение параметра b поступает на четвертый вход блока 10 от адаптационного процессора 22, а его знак противоположен знаку амплитудно-фазовой конверсии в усилителе мощности 14.

Потоки I и Q отсчетов предыскаженного по амплитуде и фазе модулирующего сигнала с первого и второго выходов цифрового линеаризатора 10 преобразуются в цифро-аналоговых преобразователях 11 и 12 в аналоговые напряжения, которые являются модулирующими сигналами I(t) и Q(t) на первом и втором входах квадратурного модулятора 13, где формируется сигнал на несущей частоте. Колебание с несущей частотой f 0 поступает на третий вход модулятора 13, а на его выходе формируется предыскаженный радиосигнал в соответствии с выражением:

где - амплитуда, (t)=arctg[Q(t)/I(t)] - вариация фазы

несущего колебания сигнала, поступающего на вход усилителя мощности 14. Этот усилитель для достижения наибольшей выходной мощности и максимального к.п.д. функционирует в нелинейном режиме, близком к насыщению. Однако усиление мощности в таком режиме сопровождается амплитудными искажениями сигнала - амплитудной компрессией и амплитудно-фазовой конверсией. Именно эти искажения компенсируются за счет предыскажения сигнала в блоке цифрового линеаризатора 10.

Для достижения эффекта адаптации к изменениям параметров усилителя мощности 14 часть его выходной мощности со второго выхода направленного ответвителя 15 подается на амплитудный детектор 16, в котором выделяется сигнал огибающей выходного радиочастотного сигнала усилителя, этот сигнал поступает на третий аналого-цифровой преобразователь 17, на выходе которого формируется поток временных отсчетов амплитуды выходного сигнала A1 . На выходе первого блока преобразования Фурье 18 отрезки потока данных A1 преобразуются в массив амплитудного спектра мощности выходного сигнала F1, поступающие на первый вход вычислителя критерия качества 20. На второй вход вычислителя 14 поступает массив неискаженного спектра мощности модулирующего сигнала F0 с выхода второго блока преобразования Фурье 19.

В вычислителе 20 массивы F0 и F 1 нормируются по максимальному значению и отсчеты массива вычитаются из отсчетов массива F1 с теми же значениями частоты. Полученный массив отсчетов =F1-F0 определяет мощность мешающих спектральных составляющих, появившихся в выходном сигнале усилителя 14. Их сумма является нормированной суммарной мощностью интермодуляционных искажений выходного сигнала и принимается в качестве критерия качества M. Значение L порога допустимых значений критерия качества записано в регистре порога 21 при первичной настройке через вход Вх2.

Если значение критерия качества M при очередном сеансе проверки качества линейности превысит значение порога L, то логический сигнал с выхода вычислителя 20, поступающий на вход адаптационного процессора 20, запускает процедуру адаптивной подстройки параметров оптимизации в блоке 22. Процедура адаптации производится итерационным подбором коэффициентов a, b аналогично принципам патента РФ 128426.

Использование полезной модели обеспечивает расширение функциональных возможностей радиопередающего устройства с адаптивной коррекцией линейности в системах прямой ретрансляции радиосигналов за счет введения синфазно-квадратурной схемы демодуляции с выделением несущей частоты. Это достигается в виде адаптивного снижения до допустимого уровня интермодуляционных искажений сигнала в усилителе мощности радиопередающего устройства ретрансляционного типа при сохранении максимальной полезной мощности и высокого коэффициента полезного действия в условиях изменения нелинейных характеристик усилителя и статистики вариации амплитуд и несущих частот входного сигнала.

Радиопередающее устройство с цифровым предыскажением и адаптивной коррекцией линейности, содержащее цифровой линеаризатор, два цифроаналоговых преобразователя, квадратурный модулятор, усилитель мощности, направленный ответвитель, амплитудный детектор, аналого-цифровой преобразователь, два блока преобразования Фурье, вычислитель критерия качества, регистр порога и адаптационный процессор, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено тремя перемножителями, двумя фильтрами нижних частот, двумя аналого-цифровыми преобразователями, управляемым напряжением генератором и фазовращателем, причем соединенные между собой аналоговые первые входы первого и второго перемножителей являются радиочастотным входом радиопередающего устройства, выход первого перемножителя соединен с входом первого Фильтра нижних частот, выход второго перемножителя соединен с 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 модуляционными входами квадратурного модулятора, выход которого соединен с входом усилителя мощности, выход которого соединен с входом направленного ответвителя, первый выход которого является радиочастотным выходом радиопередающего устройства, второй выход направленного ответвителя соединен с входом амплитудного детектора, выход которого соединен с входом третьего аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом первого блока преобразований Фурье, выход которого соединен с первым входом вычислителя критерия качества, вход второго блока преобразования Фурье соединен с третьим выходом цифрового линеаризатора, выход второго блока преобразования Фурье соединен со вторым входом вычислителя критерия качества, третий вход вычислителя критерия качества соединен с выходом регистра порога, вход которого является входом порога радиопередающего устройства, выход вычислителя критерия качества соединен с входом адаптационного процессора, первый и второй выходы которого соединены с третьим и четвертым параметрическими входами цифрового линеаризатора соответственно.



 

Похожие патенты:

Полезная модель относится к внешним спутниковым навигационным приемникам, которые могут найти широкое применение для приема навигационных сигналов от двух глобальных спутниковых навигационных систем: ГЛОНАСС и GPS.

Схема gsm радиомодема относится к беспроводной радиосвязи и предназначена для формирования и передачи по радиоканалу данных и тревожных сообщений с видеоподтверждением от средств обнаружения, приема управляющих команд от центрального пульта системы сбора и обработки информации (ССОИ), а также для связи по радиоканалу с средством обнаружения (СО)

Схема gsm радиомодема относится к беспроводной радиосвязи и предназначена для формирования и передачи по радиоканалу данных и тревожных сообщений с видеоподтверждением от средств обнаружения, приема управляющих команд от центрального пульта системы сбора и обработки информации (ССОИ), а также для связи по радиоканалу с средством обнаружения (СО)

Полезная модель относится к внешним спутниковым навигационным приемникам, которые могут найти широкое применение для приема навигационных сигналов от двух глобальных спутниковых навигационных систем: ГЛОНАСС и GPS.
Наверх