Усилители мощности СВЧ сигналов с высокой экономичностью и линейностью для бортовой спутниковой аппаратуры тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.04, кандидат наук Ромащенко, Кирилл Витальевич

• Ромащенко, Кирилл Витальевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Ромащенко, Кирилл Витальевич

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИНЕАРИЗАЦИЯ УСИЛИТЕЛЕЙ МОЩНОСТИ

1.1. Постановка задачи. Предмет исследования

. 1.2. Общие характеристики и модели усилителей мощности

1.3. Методы линеаризации

1.4. Выводы

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ НЕЛИНЕЙНЫХ ЯВЛЕНИЙ В УСИЛИТЕЛЯХ МОЩНОСТИ

2.1. Параметры сигналов, используемых в спутниковых ретрансляторах

2.2. Оценка уровня интермодуляционных искажений

2.3. Методы анализа нелинейных динамических СВЧ систем

2.4. Основные соотношения в линеаризованной усилительной системе

2.5. Выводы

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ С ПРЕДЫСКАЖАЮЩИМ ЛИНЕАРИЗАТОРОМ

3.1. Модель тестовых сигналов и измерительных средств

3.2. Модель усилителя мощности

3.3. Модель линеаризатора

3.4. Предельные характеристики усилителя мощности с предыскажающим линеаризатором

3.5. Исследование характеристик линеаризованного усилителя мощности СВЧ

3.6. Моделирование адаптивного предыскажающего линеаризатора

3.7. Выводы

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ЛИНЕАРИЗОВАННОГО УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ

4.1. Структурная схема линеаризатора и описание рабочего места

4.2. Экспериментальные характеристики

4.3. Исследование процедуры адаптации характеристик усилительной системы

4.4. Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы

ПРИЛОЖЕНИЯ

A. Список обозначений

Б. Список сокращений

B. Акт внедрения в ОАО «Российские космические системы»

Г. Акт внедрения в НИУ «МЭИ»

Д. Фрагмент программы адаптации

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Усилители мощности СВЧ сигналов с высокой экономичностью и линейностью для бортовой спутниковой аппаратуры»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. В наши дни бурными темпами развиваются технологии оказания информационно-телекоммуникационных услуг: спутниковая связь, телевидение, радионавигация и др., использующих электромагнитные излучения диапазона сверхвысоких частот (СВЧ). Одним из основных каскадов бортового ретранслятора является усилитель мощности (УМ). К этому блоку предъявляются сложные, и противоречивые требования: высокая энергетическая эффективность, заданная выходная мощность, малый уровень искажений передаваемого сигнала, соблюдение норм электромагнитной совместимости на излучения вне выделенной полосы частот, высокая скорость передачи информации, выполнение нормативов на массогабаритные показатели и энергопотребление, низкая чувствительность к параметрам окружающей космической среды и др.

Для получения максимальной выходной мощности и высоких значений коэффициента полезного действия (КПД) активный элемент усилителя мощности необходимо использовать в нелинейном режиме, что приводит к появлению в спектре выходного сигнала повышенного уровня высших гармоник, интермодуляционных искажений (ИМИ) передаваемых сигналов и мешающих комбинационных спектральных составляющих. С другой стороны, для выполнения нормативов на паразитные спектральные составляющие активный элемент усилителя мощности надо применять в линейном режиме. Отсюда возникает противоречие между обеспечением высокой энергетической эффективности и низким уровнем искажений сигнала. Обеспечение одновременно требований высокой спектральной эффективности и допустимого уровня побочных излучений, характерных для спутниковых каналов передачи информации, приводит к дополнительной амплитудной модуляции и усложняет достижение компромисса. Поиск путей решения указанных противоречий характеризует необходимость данной работы.

Системы передачи цифровой информации чувствительны к нелинейным искажениям действующих в них электрических и электромагнитных сигналов. Именно отклонения от идеализированного линейного закона связи между током и напряжением в электронных компонентах аппаратуры определяют фундаментальный предел многих характеристик военных и космических систем передачи информации.

В последнее время значительный прогресс в создании усилительных элементов связан с развитием технологии арсенид-галлиевых и нитрид-галлиевых транзисторов. Мировая тенденция расширения использования такого типа компонентов обусловлена их высокими энергетическими характеристиками в заданном частотном диапазоне (выходная мощность до 150 Вт, КПД до 65 - 70%, коэффициент усиления каскада до 20 дБ, рабочая частота до 10 ГГц), способностью удовлетворять требованиям работы в условиях космического пространства в течение не менее 15 лет, устойчивостью к воздействию тяжёлых заряженных частиц и к накопленной дозе радиации. Они характеризуются средним временем наработки на отказ до 100 миллионов часов. В спутниковой аппаратуре такие твердотельные СВЧ усилители средней мощности конкурируют с вакуумными усилителями на лампах бегущей волны (ЛБВ).

Изучением нелинейных искажений СВЧ сигналов в усилителях мощности занимались С.И. Евтянов, A.B. Данилов, Б.М. Богданович, Г.М. Крылов, Ю.Л. Хотунцев, Е.А. Богатырев, O.A. Челноков, JI.A. Белов, A.A. Титов, В.И. Нефедов, Е.В. Соловьева, JI. Эрман (L. Ehrman), С. Нарайнан (S. Naraynan), Г.С. Педро (J.C. Pedro), А. Гребенников (A. Grebennikov), С.С. Криппс (S.C. Cripps), Н.О. Сокал (N.O. Sokal), Р.Т. Весткотт (R.T. Westcott), С.А. Маас (S.A. Maas) и др.

Обзор научно-технической литературы показал, что метод предыска-жающей линеаризации является наиболее удобным для интервалов значений частот и мощностей, используемых в спутниковой и космической аппаратуре. К сожалению, в отечественной литературе нет подробной теоре-

тической проработки данного метода, а промышленность не выпускает серийно подобные компоненты.

Для спутниковой аппаратуры необходима адаптация параметров линеаризованной усилительной системы к изменяющимся в широких пределах условиям окружающей среды: вариациям температуры, уровня проникающей радиации и др., к измерениям питающих напряжений. Однако, способы осуществления такой адаптации в отечественной литературе не исследованы, а в иностранной - описаны в общем виде применительно к наземным станциям сотовой связи, что не дает возможности их применить практически.

Применение предыскажающей адаптивной линеаризации может обеспечить одновременное выполнение технических задач обеспечения высокой линейности амплитудных характеристик при допустимом уровне амплитудно-фазовой конверсии в усилителях мощности, а также сделать усилительную систему устойчивой к изменениям условий окружающей среды и к отклонениям питающих напряжений от типовых значений.

Требования электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств и ограничения частотного ресурса имеют тенденцию к ужесточению, поэтому линеаризация усилительных устройств с целью повышения энергетической и спектральной эффективности, снижения уровня интермодуляционных искажений определяет потребность в таких исследованиях и актуальность темы данной диссертации.

Целью диссертационной работы является сопоставление известных из научно-технической литературы методов анализа нелинейных цепей, применительно к СВЧ усилителям мощности радиосигналов, выполненным на полупроводниковых и электровакуумных активных элементах, изучение возможностей линеаризации характеристик усилителя мощности для обеспечения необходимого уровня помех в спектре выходного сигнала; исследование способов и схем построения каскадов электронной аппаратуры с учётом указанных требований; поиск путей преодоления основ-

ных противоречий по энергетической и спектральной эффективности при создании спутниковых ретрансляторов СВЧ сигналов с допустимым уровнем интермодуляционных искажений.

Поставленная-цель достигается решением следующих задач:

1. Теоретическая проработка и сопоставление методов количественной оценки уровня нелинейных искажений сигналов в СВЧ усилителях мощности.

2. Разработка схем и моделей линеаризирующих цепей, компенсирующих нелинейные искажения СВЧ сигналов в усилительных активных элементах.

3. Анализ и экспериментальные исследования линеаризованных твердотельных и вакуумных усилителей мощности для спутниковой аппаратуры с повышенными уровнями выходного сигнала, энергетической и спектральной эффективности.

4. Оценка предельных возможностей предыскажающей линеаризации при высоких значениях несущей частоты, занимаемой сигналом полосы частот, уровня выходной мощности и энергетического КПД.

5. Разработка процедуры автоматической адаптации характеристик амплитудной компрессии (АМ/АМ преобразования) и фазовой конверсии (АМ/ФМ преобразования) предыскажающего линеаризатора в составе усилителя мощности при вариациях параметров окружающей среды.

Методы исследования. При выполнении работы использованы: аппарат функциональных рядов Вольтерра; методы теории нелинейных цепей; теория радиотехнических цепей и сигналов; метод медленно меняющихся параметров; теория функций комплексного переменного; теория матриц; метод феноменологических моделей; способы решения систем алгебраических уравнений; дифференциальные и интегральные преобразования; различные способы аппроксимации передаточных характеристик; методы компьютерного моделирования; теория итерационных систем авто-

матической максимизации функционала, принятого в качестве критерия качества.

Несмотря на наличие современных вычислительных и программных средств для разработки радиоэлектронной аппаратуры (Microwave Office, Advanced Design System - ADS, Mathcad, Lab View, MathLab) для бортовой спутниковой аппаратуры преимущество имеет создание специализированного программного обеспечения, позволяющего быстро, с необходимой точностью и за приемлемое время рассчитать параметры предыскажающе-го линеаризатора на основании паспортных данных нелинейных характеристик УМ и оценить полученный уровень искажений.

Достоверность полученных результатов подтверждена экспериментально и не противоречит известным теоретическим и практическим данным.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработан метод анализа интермодуляционных искажений в кас-кадно соединенных предыскажающем линеаризаторе и усилителе мощности на основании экспериментальных данных о нелинейных амплитудно-амплитудных и амплитудно-фазовых характеристиках электровакуумного или транзисторного усилителя СВЧ мощности.

2. Получены оценки предельных возможностей системы предыска-жающей линеаризации СВЧ усилителя мощности.

3. Создан алгоритм адаптации, позволяющий быстро и с необходимой точностью находить численные значения коэффициентов в таблицах коррекции амплитуды и фазового сдвига линеаризирующего блока.

4. Предложена и проанализирована итерационная процедура адаптации нелинейных характеристик предыскажающего линеаризатора при изменении параметров бортового спутникового усилителя мощности.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

1. Разработанный метод анализа нелинейных электровакуумных и транзисторных СВЧ усилителей мощности при воздействии сложных сигналов позволил оптимизировать по экономичности и линейности усилители мощности для бортовой навигационной аппаратуры «ГЛОНАСС-К2» и может быть использован в перспективных разработках.

2. Разработанный алгоритм адаптации процесса линеаризации бортового усилителя мощности с учётом амплитудной компрессии и фазовой конверсии позволяет повысить качество и надёжность передачи информации по спутниковому каналу связи.

3. Созданные опытные установки для экспериментального изучения характеристик нелинейных СВЧ устройств позволили измерять параметры интермодуляционных искажений в усилителях мощности.

4. Использование результатов диссертационной работы в учебном процессе НИУ «МЭИ» повышает качество подготовки специалистов по специальности «Радиотехника».

Документы о практическом использовании результатов работы приведены в приложении к диссертационной работе.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Разработан метод анализа интермодуляционных искажений на основе феноменологической модели активного элемента, позволяющий корректно учесть амплитудную компрессию и фазовую конверсию в транзисторных и вакуумных СВЧ усилителях мощности.

2. Выполнена оценка предельных возможностей предыскажающего линеаризатора, учитывающая разрядность цифровых узлов, которая позволяет найти компромиссное сочетание параметров усилителя, обеспечивающее высокую энергетическую эффективность и допустимый уровень искажений передаваемого сигнала.

3. Установлено, что алгоритм процесса адаптации линеаризованного усилителя мощности с учётом амплитудной компрессии и фазовой конвер-

сии глобально устойчив и требует небольшого количества итераций для обеспечения необходимого значения критерия качества.

Апробация результатов. Результаты работы докладывались и обсуждались на Международной научно-технической конференции «Средиземноморская конференция по встроенным вычислениям» (Mediterranean Conference on Embedded Computing - MECO-2012), г. Бар, Черногория, июнь 2012 г.; на Международной научно-технической конференции «Современные проблемы радиотехники и телекоммуникаций», Украина, г. Севастополь, апрель 2013 г.; на трех Всероссийских научно-технических конференциях «Актуальные проблемы ракетно-космического приборостроения и информационных технологий», г. Москва, 2011, 2012 и 2013 г.г.; на двух Международных научно-технических семинарах «Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов в инфокоммуникациях», Украина, г. Одесса, июнь 2011 г. и Россия, г. Ярославль, июнь 2013 г.; на трех Международных научно-технических конференциях «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», г. Москва, 2011, 2012 и 2013 г.г.

Публикации. Результаты диссертационной работы опубликованы в 13 печатных работах, в том числе: в 2-х статьях в периодических журналах (1 - из перечня ВАК); в 1 описании патента Российской Федерации; в 4-х текстах докладов на международных конференциях и семинарах (1 - на английском языке), в тезисах 6-ти докладов на российских и международных научно-технических конференциях.

Личный вклад. Все результаты, сформулированные в положениях, выносимых на защиту, и составляющие научную новизну работы, получены автором лично, либо при его непосредственном участии.

Исходные сведения. К диапазону сверхвысоких частот (СВЧ) в узком смысле в соответствии с международной метрической системой относятся электромагнитные колебания с частотами от 3 до 30 ГГц [1]. В широком смысле к СВЧ относят колебания с частотами от 0,3 до 300 ГГц, имея в виду интервал частот, где существенно проявляются распределённые параметры линий передачи и цепей, но можно считать несущественными их квазиоптические свойства.

С учетом требований международных соглашений в области электромагнитной совместимости радиоэлектронных систем (ЭМС РЭС) [2-7] и острого дефицита частотного ресурса общие требования к радиопередающим устройствам спутниковых радиосистем [8] состоят в следующем:

а) высокая спектральная эффективность, то есть увеличенное количество передаваемых бит информации на единицу занимаемой полосы радиочастот [9];

б) высокая энергетическая эффективность, то есть увеличенная доля мощности потребления от источников электропитания, которая преобразуется в излучаемую мощность электромагнитного сигнала;

в) требуемый уровень высокочастотной мощности в выделенной полосе радиочастот [10];

г) допустимый уровень мешающих радиоизлучений в любых частотных диапазонах за пределами выделенной полосы частот в соответствии с нормативами электромагнитной совместимости [11];

д) допустимый уровень интермодуляционных и перекрестных искажений полосовых передаваемых сигналов;

Перечисленные требования противоречивы, в каждой новой разработке принимаются те или иные известные или новые технические меры по смягчению противоречий и выбору компромисса при соблюдении совокупности требований.

Для увеличения КПД при высокой выходной мощности используют параметрическую оптимизацию схем УМ [12, 13], ключевые [9, 14, 15]

режимы работы усилителя. Однако эти методы не обеспечивают снижения уровня искажений до требуемого значения.

Улучшить ситуацию позволяет применение различных методов линеаризации [16-19]: с прямой связью, с отрицательной обратной связью, внесение предыскажений. Подобной тематикой занимались многие западные специалисты [20 - 26] и, в последнее время, отечественные учёные: В.А. Нефедов [27], А.А.Титов [28], В.А. Солнцев [29], Е.В. Самохина [30], Е.Б. Соловьева [31] и др. Вопросы адаптации линеаризатора к вариации условий окружающей среды рассмотрены в зарубежной научно-технической литературе применительно к транзисторным передатчикам мобильной связи в самом общем виде, а в отечественной литературе практически отсутствуют.

Увеличение несущей частоты затрудняет применение обратных связей из-за риска самовозбуждения вследствие проявления комплексной нелинейности параметров АЭ. Тенденция расширения занимаемой сигналом полосы частот привела к тому, что требования допустимого уровня интермодуляционных искажений стали превалирующими и ограничивают усилия разработчиков радиопередающих устройств средней и высокой мощности во всех странах. В зарубежной литературе [22 - 26, 32 - 34], посвященной разработке микроволновых усилителей мощности, предлагаются разнообразные решения, детали которых представляют коммерческую тайну, но радикально задача не решена. Поэтому разработка усилителей мощности (УМ) с противоречивыми характеристиками высокой выходной мощности, КПД и низкого уровня интермодуляционных искажений является актуальной на данном этапе развития не только спутниковых, но и наземных систем связи, навигации, телевидения и т.д.

Детально Цель и Задачи исследований будут сформулированы после обзора литературы в главе 1.

Глава 1. ЛИНЕАРИЗАЦИЯ УСИЛИТЕЛЕН МОЩНОСТИ

1.1. Постановка задачи. Предмет исследования

Противоречивая задача поиска компромисса между выходной мощностью, КПД, уровнем интермодуляционных искажений (ИМИ) в рабочей полосе и уровнем внеполосных излучений стоит перед разработчиками с 40-х годов прошлого века.

Разработаны методы увеличения КПД при высокой мощности с помощью параметрической оптимизации схем и выбором режима работы транзистора [12, 13]. Но в процессе эксплуатации мощных усилительных СВЧ - модулей с КПД более 30%, невозможно обеспечить высокую линейность амплитудной характеристики (АХ). В транзисторных и вакуумных усилителях мощности диапазона СВЧ наблюдаются явления компрессии усиления (АМ/АМ преобразования), которых отражаются в форме АХ и АМ/ФМ конверсии, которые отражаются в форме характеристики амплитудно-фазовой конверсии (АФК) [35]. Для достижения высокой радиочастотной мощности используют схемы суммирования активных элементов с ограниченным диапазоном линейности. В данном случае каждый усилительный компонент работает в линейном режиме с низкими КПД, выходной мощностью и с допустимым уровнем искажений, а затем, с помощью сумматоров мощности с малыми потерями, выходная мощность повышается до необходимого уровня при сохранении малого уровня искажений. Такое решение подходит для систем с нежёсткими требованиями к стоимости и массогабаритным характеристикам.

В настоящее время существует значительная потребность в усилительных устройствах СВЧ - диапазона, сочетающих высокие энергетические характеристики с низким уровнем интермодуляционных искажений [36]. Эта потребность в увеличении спектральной эффективности определяется необходимостью передавать всё большие объёмы информации, что приводит к всё более плотному размещению каналов в выделенном час-

тотном диапазоне. Однако искажения полосовых сигналов в нелинейных элементах (в первую очередь в усилителях мощности) приводят к возникновению интермодуляционных искажений. Они не поддаются частотной фильтрации и значительно ухудшают параметры системы связи. Один из способов способ борьбы с ними - улучшение линейности применяемых усилителей [1].

Но линейные усилители, имеющие низкий уровень интермодуляционных искажений, характеризуются также низким КПД, а это оборачивается высоким уровнем потребляемой и рассеиваемой мощности, что нарушает требования энергетической эффективности. Таким образом, обеспечение качества передачи, определяющее высокие требования к линейности применяемых усилителей вступает в противоречие с необходимостью снижения потребляемой и рассеиваемой усилителем мощности. Выходом из этого противоречия является использование систем линеаризации [16-21, 27 -31, 37 - 46], позволяющих создавать линейные усилительные устройства, имеющие высокий КПД, характерный для нелинейных усилителей мощности.

В отечественной научно-технической литературе до недавнего времени не была в должной мере исследована теория линеаризации радиотехнических цепей [37 - 39]. Отечественной промышленностью линеаризаторы, аналогичные зарубежным разработкам [40 - 42], не выпускаются. Известны лишь очень частные и ограниченные по возможностям приложения [43]. Эти обстоятельства определяют необходимость не только теоретической проработки различных методов линеаризации, но и практического создания разнообразных типов линеаризаторов и линеаризирующих цепей для построения высокоэффективных систем. В последнее время наблюдается активизация работы в этом направлении [29, 31, 44, 45], но достаточной информации для применения в прикладных задачах эти материалы не дают.

Линеаризацией с прямой связью в той или иной степени занимались многие специалисты - А. Гребенников (А. Grebennikov), П. Колантонио (Р. Colantonio), С.А. Маас (S.A. Maas) и др. Подробнее об этих способах изложено в п. 1.3 данной диссертации. Здесь стоит сказать, что в спутниковой технике такое решение использовать затруднительно из-за жёстких требований на массогабаритные характеристики.

Увеличение несущей частоты и расширение полосы частот информационного сигнала в системах спутниковой связи затрудняет применение линеаризации с обратной связью из-за возможности самовозбуждения или регенеративных явлений. Поэтому в космических системах связи такое способ малоприменим.

В работах А. Катца (А. Katz) [20, 21, 40] представлено каскадное подключение линеаризатора ко входу усилителя мощности. Показано, что такое решение улучшает линейность исследуемого усилителя, что обеспечивает большую выходную мощность и КПД для заданного уровня искажений. На рисунке 1.1 показано сравнение амплитудной (АХ) и фазоампли-тудной (ФАХ) и характеристики компрессии усиления ХКУ характеристик коэффициента усиления, для усилителя на лампе бегущей волны (УЛБВ) без линеаризатора и линеаризованного УЛБВ [20].

Из рассмотрения рисунка 1.1 видно, что без линеаризации амплитудно зависимые изменения коэффициента усиления и фазового сдвига остаются допустимыми при уровне входной мощности Рвх на 8-10 дБ ниже значения в насыщении Рвх.нас, а после линеаризации коэффициент усиления и линейность амплитудной характеристики сохраняются постоянными в более широком диапазоне входных мощностей. Малосигнальный коэффициент усиления линеаризованного УЛБВ примерно на 4 дБ ниже, чем без линеаризации. Использование линеаризатора в УЛБВ позволяет снизить величину АМ/ФМ преобразования от 40 градусов в точке насыщения Рвх/Рвх.тс = 0 дБ до допустимого значения менее 5 градусов.

Дых. дБ мВт

20 15 10 5

Бе- 3 ЛИ! не ар изат ора

X лш «ар изат оро? й

■^ъх' -^вх.нас - ДБ

-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5

а)

Фаза. град.

0 -10

-20 -30 -40 -50

-Без лине ариз атор С тине, аризг ггорс >м

/

^ъу. -^вх нас? ДБ

-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5

б)

кр. дБ

15 10 5 О

( 2 ли неар иза! горо м

<

Б ез Л1 шеа жза торг 1 \ V

■Р-вх -Ръх нас г ДБ

-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5

в)

Рисунок 1.1- Сравнение АХ (а), ФАХ (б) и характеристики компрессии усиления (в) для УЛБВ без линеаризатора и для линеаризованной

УЛБВ [20]

Характеристики амплитудной компрессии и амплитудно-фазовой конверсии, показанные на рисунке 1.1, измеряются на одночастотном сигнале при фиксированных значениях входной мощности Рвх. При входном сигнале с изменениями амплитуды во времени, например, при использовании двухчастотного тестового сигнала, усредненная во времени выходная мощность Рвых.ср зависит от распределения амплитуд входного сигнала, то есть от вида тестового сигнала. Из-за компрессии усиления в нелинеаризо-ванной УЛБВ (рисунок 1.1 ,в) величина РВых.ср в точке насыщения для двухчастотного тестового сигнала на 1,6 дБ ниже, чем ее паспортное значение для одночастотного сигнала.

Приведённые выше графики показывают, что включение линеариза-тора предыскажающего типа улучшает характеристики УМ. Однако автор этой работы не приводит детального описания линеаризации, что не дает возможности повторения и проверки полученных результаты без тщательной разработки данной темы. Кроме того, следует настраивать линеариза-тор на конкретные характеристики усилителя мощности, а при изменении режима работы УМ, характеристики линейности всего устройства могут значительно ухудшиться.

В работах [19, 46] также обсуждается схема линеаризация УМ путём внесения предыскажений и представлены результаты этого исследования. Однако в данных трудах изучался маломощный транзисторный УМ, используемый в мобильных клиентских устройствах сотовой связи. В связи с этим возникает необходимость дополнительных разработок при построении УМ на ЛБВ и мощных транзисторах.

Уровень интермодуляционных искажений значительно возрастает при проявлениях нестабильности амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) и, особенно, фазо-частотной характеристики (ФЧХ). Подобные нестабильности не только ухудшают показатели системы и сужают полосу частот, в которой возможна минимизация ИМИ, но и снижают показатели надёжности многомодульного усилителя. Однако степень подавления

ИМИ зависит от амплитудных и фазовых ошибок, которые возникают также и в самих схемах коррекции. Для подавления ИМИ на выходе усилителя, необходимо минимизировать отклонения амплитудных и амплитудно-фазовых характеристик от заданных в самом корректоре.

Таким образом, проблема является актуальной - нужен принципиальный анализ процессов и явлений в усилителях мощности с амплитудной компрессией и амплитудно-фазовой конверсией и выработка новых технических решений, способных решить сложные компромиссные задачи.

Целью данной работы является создание метода анализа нелинейных явлений в усилителях мощности радиосигналов на основании феноменологической модели УМ, сопоставление способов и схем построения каскадов усиления мощности электронной аппаратуры с учётом преодоления основных противоречий в отношении энергетической эффективности и уровня интермодуляционных искажений, а также разработка высоколинейных СВЧ усилителей мощности с повышенными уровнями выходного сигнала для спутниковых ретрансляторов.

Для достижения этой цели необходимо:

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ромащенко, Кирилл Витальевич, 2013 год

Список литературы

1. Отчёт о НИР «Минимизация искажений сложных сигналов в радиочастотных усилителях мощности», гос. per. № 01200950518, тема № 1038090, 2010 г, инв. № 02201057073, МЭИ (ТУ), кафедра ФКС, рук. темы - Кулешов В.Н., отв. исполнитель - Белов Л.А., исп. - Рома щеп ко К.В., 69 с.

2. Регламент радиосвязи. Т. 1. - Женева, 2012 г., ISBN 978-92-6114024-3, 425 с.

3. Управление радиочастотным спектром и электромагнитная совместимость радиосистем. Учебное пособие. Под ред. д.т.н., проф. М.А. Быховского. - М.: Эко-Трендз, 2009. - 376 с.

4. ГОСТ 26315-84. Оборудование групповых и линейных трактов систем передачи с частотным разделением каналов. Нормы на номинальные относительные уровни. Номинальные относительные уровни сигналов передачи и входных и выходные сопротивления в точках взаимного соединения. - М.: Государственный комитет СССР по стандартам. - Постановление Государственного комитета СССР по стандартам от 29 октября 1984 г. № 3740.

5. Consultative Committee for Space Data Systems, Bandwidth-efficient modulations summary of definition,implementation, and performance. Green Book. - Washington, CCSDS 413.0-G-l, April 2003.

6. Radio Frequency and Modulation Systems. Part 1: Earth Stations and Spacecraft. Recommendations for Space Data System Standards, CCSDS 401.0-B. Blue Book. Revision 10. - Washington, D.C.: CCSDS, March 2003.

7. Procedures Manual for the Consultative Committee for Space Data Systems. CCSDS A00.0-Y-8. Yellow Book. Issue 8. - Washington, D.C.: CCSDS, July 2002.

8. Спутниковая связь и вещание: Справочник. - 3-е изд., перераб. и доп. / В.А. Бартенев, Г.В. Болотов, В.Л. Быков и др.; Под ред. Л. Я. Кантора. - М.: Радио и связь, 1997. - 528 е.: ил.

9. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр.: Пер. с англ. - М.: Издательский дом "Вильяме", 2003. - 1104 е.: ил.

10. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. — М., Радио и связь, 1985 г. -384 с.

11. Шваб А. Электромагнитная совместимость: Пер. с нем. В.Д.Мазина и С.А. Спектора/ Под ред. Кужекина. - М.: Энергоатомиздат, 1995. -480 с.

12. Генерирование колебаний и формирование радиосигналов: учебное пособие / под ред. В. Н. Кулешова и Н. Н. Удалова - М.: Издательский дом МЭИ, 2008. - 416 е.: ил.

13. Повышение эффективности мощных радиопередающих устройств / Под ред. А.Д. Артыма. - М.: Радио и связь, 1987. - 176 с.

14. Рихтер С.Г. Цифровое радиовещание. - М.: Горячая линия - Телеком, 2004.-352 с.

15. Cripps S. С. Advanced Techniques in RF Power Amplifier Design. Norwood, MA -Boston - London, Artech House, 2002. - 320 p.

16. Kenington P.B. Methods Linearize RF Transmitters and Power Amplifiers. - Microwave & RF, vol. 38, pp. 79 - 89, Jan. 1999.

17. Kang S.-G., Lee I.-K and Yoo K.-S. Analysis and Design of Feedforward Power Amplifiers. - IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig., vol. 3, pp. 1519- 1522, 1997.

18. Ланда А.Э. Энергетически эффективный метод линеаризации активной обратной связью транзисторного усилителя мощности СВЧ диапазона. Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук: 05.12.07: -Санкт-Петербург, 2005, - РГБ ОД, 61:05-5/3429.

- 124 с.

19. Kazuhisa Y., Kazutomi М., Masatoshi N., Yasuo M., Tadashi Т. A Microwave Miniaturized Linearizer Using a Parallel Diode with a Bias Feed Resistance. - IEEE Transaction on Microwave Theory and Techniques, vol. 45, № 12, pp. 2431-2435, December 1997.

20. Katz A. TWTA Linearization. // Microwave Journal, v. 39, April 1996, № 4, pp. 39-43.

21. Katz A. SSPA Linearization. // Microwave Journal, v. 42, April 1999, № 4, pp. 22-44.

22. Maas S. A. Nonlinear Microwave and RF Circuits. - Boston - London, Artech House, 2003. - 582 p.

23. Pedro J.C., Carvalho N.B. Intermodulation Distortion in Microwave and Wireless Circuits. Norwood, MA, - Boston - London, Artech House, 2003.

- 432 p.

24. Colantonio P., Giannini F and Limiti E. High Efficiency RF and Microwave Solid-State Power Amplifiers. - New York, J. Wiley & Sons, Ltd, 2009. - 503 p.

25. Grebennikov A. RF and Microwave Power Amplifier Design. - New York, McGraw-Hill, 2005. - 420 p.

26. Jinbiao Xu. Full Transmitter Linearization Using a Wideband DPD Measurment Platform. - Microwave Journal, Vol. 56, № 1, January 2013, pp. 96-104.

27. Нефедов В.И. Линеаризация характеристик мощных транзисторных усилителей систем подвижной связи. Диссертация на соискание учёной степени доктора технических наук: 05.12.04: Москва, 2006, - РГБ ОД, 71:07-5/333.-368 с.

28. Титов A.A. Транзисторные линейные сверхширокополосные и полосовые усилители ОВЧ и УВЧ диапазонов с повышенной "выходной мощностью и КПД. Диссертация на соискание учёной степени доктора технических наук: 05.12.04: Томск, 2003, - РГБ ОД, 71:05-5/114. -395 с.

29. Солнцев В.А., Шульга А.И. Анализ подавления нелинейных искажений в усилителях сигналом огибающей. // Радиотехника и электроника, том 57, № 2, 2012 г., стр. 219 - 229.

30. Самохина Е.В. Увеличение динамического диапазона усилительных трактов спутниковых ретрансляторов. Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук: 05.12.04, 05.12.13: Москва, 2009, - РГБ ОД, 61:09-5/2586. - 199 с.

31. Соловьёва Е.Б. Каскадный предкомпенсатор для линеаризации характеристики усилителя мощности. // Цифровая обработка сигналов, 2013, № 1, с. 9-13.

32. Wambacq P., Sansen W. Distortion analysis of analog integrated circuits. -Boston: Kluwer Academic Publishers, 1998, ISBN 0-7923-8186-6, 501 p.

33. Vuolevi J., Rahkonen T. Distortion in RF Power Amplifiers. - Boston -London, Artech House, 2003, ISBN 1-58053-539-9, 258 p.

34. Giannini F., Leuzzi G. Nonlinear Microwave Circuit Design. - New York, J. Wiley & Sons, Ltd, 2004, - 405 p.'

35. Амплитудно-фазовая конверсия. Крылов Г.М., Пруслин В.З., Богатырев Е.А. и др. Под ред. Г.М. Крылова. - М.: Связь, 1979. - 256 е., ил.

36. Белов Л.А. Устройства формирования СВЧ - сигналов и их компоненты. - М.: Издательский дом МЭИ, 2010. - 320 с.

37. Богатырев Е.А., Гребенко Ю.А. Об использовании функциональных рядов Вольтерры для расчёта нелинейных искажений в приёмо - усилительных устройствах. // Труды МЭИ, 1979, выпуск 418, с. 160 - 164.

38. Данилов Л.В., Романюк С.Ф. О синтезе электрических цепей, компенсирующих нелинейные искажения. // Электронное моделирование, 1988, №2, с. 7- 13.

39. Данилов Л.В., Матханов П.Н., Филиппов Е.С. Теория нелинейных электрических цепей. - Л.; Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1990. - 256 е.: ил.

40. www.lintech.com - сайт фирмы, специализирующейся на создании нелинейных СВЧ компонентов и систем.

41. www.scintera.com - сайт американской фирмы, специализирующейся на производстве цифровых линеаризаторов.

42. Digital Predistortion / Altera Corporation - http://www.altera.com/end-

markets/wireless/advanced-dsp/predistortion/wir-digital-predistortion.html.

43. Воронецкий E.B., Ксенофонтов C.M., Рожков В.М., Челноков О.А., Шестаков А.К. Повышение эффективности усилителей многочастотных сигналов. // Радиотехника, 1996, № 4, с. 73 - 79.

44. Нефедов В.И., Барский Д.Р. Исследование нелинейных СВЧ усилителей с использованием рядов Вольтерра. НТОРЭС имени А.С. Попова. 63-я научная сессия, посвященная Дню радио. 17-19 мая 2008 г., -Москва, с. 151 - 156.

45. Базитов А.В., Соломатин Н.С., Герасимов А.В. и др. Линеаризация усилительных радиотрактов передатчиков. Сб. докладов 65-ой Научной сессии, посвященной Дню радио. - Москва, 19-20 мая 2010, с. 274 -276.

46. Kusunoki S., Yamamoto К., Hatsugai Т., Nagaoka Н., Tagami К., Tominaga N., Osawa К., Tanabe К., Sakurai S. and Tetsuya I. Power Amplifier Module with Digital Adaptive Predistortion for Cellular Phone. -IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 50, № 12, pp. 2979-2986, December 2002.

47. Белов Л.А., Рожков B.M., Филиных Д.А., Челноков О.А. Измерение интермодуляционных искажений в усилителях мощности СВЧ сигналов. - Вестник МЭИ, 2009, № 1.

48. Belov L.A., Smolskiy S.M., Kochemasov V.N. Handbook of RF, Micro' wave and Millimeter-Wave Components. Norwood, MA, - Boston - London, Artech House, 2012. - 504 p.

49. Gilmour A.S. Klystrons, Traveling Wave Tubes, Magnetrons, Crossed-Field Amplifiers, and Girotrons. - Boston - London, Artech House, 2011. -840 p.

50. www.tesat.de - сайт германской фирмы, выпускающей мощные СВЧ -модули, мультиплексоры, СВЧ - ключи.

51. www.astrium.eads.net - сайт дочерней компании EADS, крупнейший производитель космических аппаратов и комплектующих к ним.

52. www.nitronex.com - сайт фирмы, производящей мощные СВЧ-транзисторы на основе нитрида галлия.

53. www.thalesgroup.com - сайт французской фирмы, специализирующейся на производстве твердотельных и вакуумных генераторных и усилительных устройств СВЧ высокой мощности.

54. Whitaker J.C. Power Vacuum Tubes Handbook, 2nd ed., - New York, Van Nostrand Reinold, 1999.

55. Электронные устройства СВЧ / под ред. И. В. Лебедева / В 2 кн. - М.: Радиотехника, 2008.

56. Богатырев Е.А. Основы анализа нелинейных инерционных устройств с помощью функциональных рядов Вольтерры - Винера. - М. : Издательский дом МЭИ, 2010. - 68 с.

57. Kim J. and al. Memory effect minimization and wide instantaneous bandwidth operation of base station power amplifier. - Microwave Journal, vol. 50, January 2007, pp. 66-82.

58. Матханов П.Н. Основы анализа электрических цепей. Нелинейные цепи. М.: Высшая школа, 1986. - 351 с.

59. Герман — Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0: Учебное пособие. - Санкт-Петербург: КОРОНА принт, 2001, ISBN 5-7931-0158-6, 320 е., ил.

60. Подкур М.Л., Подкур П.Н., Смоленцев Н.К. Программирование в среде Borland С++ Builder с математическими библиотеками MATLAB C/C++. - Москва, ДМК Пресс, 2006, ISBN 5-94074-310-2, 496 с.

61. Златин И.П. SystemView 6.0 (SystemVue) - системное проектирование радиоэлектронных устройств. - М.: Горячая линия - Телеком, 2006.

62. Пейч Л.И., Точилин Д.А., Поллак Б.П. LabView для новичков и специалистов. - М.: Горячая линия - Телеком, ISBN 5-93517-152-Х, 2004 г., 384 с.

63. Stapleton S. Amplifier Linearization Using Adaptive Щ7 Predistortion. -Applied Microwave & Wireless, vol.13, March 2001, pp. 40-46.

64. Slade B. The Basics of the Doherty Amplifier -www.orbanmicrowave.com; 23 p.

65. Белов Л.А., Ромащенко K.B., Кондратов A.C., Рожков B.M. Повышение линейности и энергетической эффективности усилителей мощности широкополосных СВЧ - сигналов // Электросвязь, 2012, №5, с. 23 - 25.

66. Ромащенко К.В., Кондратов A.C. Коррекция интермодуляционных искажений сигналов в усилителях мощности бортовых спутниковых систем связи. Тезисы докладов IV Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы ракетно-космического приборостроения и информационных технологий», Москва, 15-17 июня 2011 г., стр. 233 -234.

67. Борисов В.А., Когновицкий Л.В., Касымов А.И., Рубцов Д.В., Ка-сымов A.A. Влияние спутника-ретранслятора с нелинейными АМ/АМ- и АМ/ФМ-преобразованиями на энергетические показатели

каналов передачи данных подсистем спутниковых систем радионавигации, посадки ВС, УВД и связи. -М., Вопросы теории устойчивости и безопасности систем. Выпуск 6, 2004, с. 75 - 84.

68. Денисенко А.Н. Сигналы. Теоретическая радиотехника. Справочное пособие. - М: Горячая линия - Телеком, 2005. - 704 е.: ил.

69. Прокис Джон, Цифровая связь. М.: Радио и связь, 2000 - 800 с.

70. Рудой В.М. Системы передачи информации. - М.: Московский государственный открытый университет, 2004 г., ISBN 5-88070-100-Х, -171 с.

71. Варгаузин В. Принципы цифрового телевидения стандарта ATSC // Теле - Спутник, 1999, № 9 (47), с. 53 - 55.

72. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: Высшая школа, - издание 2-е, перераб. и доп., 1988. - 448 с.

73. www.amplifonix.com - сайт корпорации, производящей твердотельные усилительные и преобразовательные компоненты устройств СВЧ.

74. Pedro J.C., Carvalho N.B. On the Use of Multitone Techniques for Assessing RF Components Intermodulation Distortion // IEEE Trans. Micro- , wave Theory and Tech. - 1999. - V. 47, № 12, p. 2393 - 2402.

75. Шахгильдян B.B., Карякин B.JL, Толмачёв В.Б. Оценка нелинейных искажений тракта усиления мощности цифрового телевизионного передатчика в инструментальной среде визуального моделирования. Сб. докладов Всеросс. семинара систем синхронизации, формирования и обработки сигналов для связи и вещания, 27-29 июня 2010 г., Нижний Новгород, Инсвязьиздат, 2009. - стр. 36-39.

76. Крылов Н.М., Боголюбов H.H. Введение в нелинейную механику. -Изд.: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2004 г., 352 с. Репринтное издание (оригинальное издание: Киев: Изд. Академии наук УССР, 1937 г.).

77. Разевиг В.Д., Потапов Ю.В., Курушин A.A. Проектирование СВЧ устройств с помощью Microwave Office // Под ред. В. Д. Разевига. -М.: СОЛОН-Пресс, 2003. - 496 е.: ил.

78. Солнцев В.А. Ряды Вольтерра и их применение к анализу прохождения узкополосных сигналов. В кн. Лекции по СВЧ электронике, Изд. Саратовского ун-та, 1983, с. 1-12.

79. Богданович Б.М. Основы теории и расчёта малосигнальных электронных усилителей с контролируемыми нелинейными искажениями. - Минск: Высшая школа, 1974. - 312 с.

80. Вольтерра В. Теория функционалов, интегральных и интегро-дифференциальных уравнений // Перевод с англ. под ред. П. И. Кузнецова- М.: Наука, 1982. - 304 с.

81. Данилов Л.В. Ряды Вольтерра - Пикара в теории нелинейных электрических цепей. - М.: Радио и связь, 1987. - 224 е.: ил.

82. Винер Н. Кибернетика // Пер. с англ. под ред. Г. Н. Поварова. - М.: Советское радио, 1968. - 328 с.

83. Ромащенко К.В. Анализ цепей, компенсирующих нелинейные искажения, методом рядов Вольтерра. РАДИОЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭНЕРГЕТИКА: Восемнадцатая Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов: Тез. докл. В 4 т. Т. 1. М.: Издательский дом МЭИ, 2012, с. 29.

84. Вайнштейн Л.А. Электромагнитные волны. - М.: Радио и связь, 1988. - 440 с.

85. www.awrcorp.com - сайт американской фирмы, разрабатывающей программные продукты для автоматизации проектирования высокочастотных электронных устройств.

86. www.agilent.com - сайт американской фирмы специализирующейся на производстве различных радиотехнических устройств.

87. Банков С.Е., Курушин А.А. Электродинамика и техника СВЧ для пользователей САПР. - Москва, 2008. - 276 с.

88. Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ. - М.: Высшая школа, 1988, ISBN 5-06-001149-6, - 432 с.

89. Root D.E., Horn J., Betts L. et al. Х-параметры: новый принцип измерений, моделирования и разработки нелинейных ВЧ и СВЧ компонентов (X-Parameters: The new paradigm for measurement, modeling, and design of nonlinear RF and microwave components). - Контрольно-измерительные приборы и системы, 2009, № 2, с. 20 - 24.

90. Wood J. and Root D.E. Fundamentals of Nonlinear Behavioral Modeling for RF and Microwave Design // Norwood, MA: Artech House, 2005, pp. 119-133.

91. Root D.E., Verspecht J., Sharrit D., Wood J., and Cognata A. Broadband poly-harmonic distortion (PHD) behavioral models from fast automated simulations and large-signal vectorial network measurements // IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 53, no. 11, pp. 3656-3664, Nov. 2005.

92. Мартиросов В. E. Теория и техника приёма дискретных сигналов. -М.: Радиотехника, 2005. - 136 с.

93. www.sfcgonline.org - сайт регламента радиосвязи SFCG 21-2.

94. Romashenko К., Belov L. Algorithm for Adaptive Compensation of Intermodulation Distortion in Microwave Power Amplifiers // Proceedings of Mediterranean Conference on Embedded Computing (MECO), June 19th-21st, 2012, Montenegro, -Bar, pp. 204 - 207.

95. Белов JI.A., Ромащенко К.В., Кондратов A.C., Немаев М.А. Патент № 128426, Российская Федерация. Радиопередающее устройство с адаптивной коррекцией линейности. // Приоритет от 25.12.2012 г., опубликован 20.05.2013 г. в Бюл. изобр. № 14.

96. Ромащенко КВ., Кондратов A.C. Повышение энергетической эффективности бортовых радиопередающих устройств спутниковых систем связи. РАДИОЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭНЕРГЕТИКА: Семнадцатая международная научно - техническая конференция студентов и аспирантов. Тез. докл. в 3 т. Т. 1. М.: Издательский дом МЭИ, 2011. с. 48 - 49.

97. Белов Л.А., Ромащенко КВ., Кондратов A.C., Рожков В.М. Усилители мощности широкополосных СВЧ - сигналов с высокой линейностью и энергетической эффективностью. СИНХРОИНФО - 2011 // Материалы международного научно-технического семинара «Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов в инфоком-муникациях», 27-30 июня 2011 г., Одесса. / Под ред. чл.-корр. РАН В.В. Шахгильдяна, с. 57 - 60.

98. Ромащенко К.В., Белов Л.А., Петушков C.B. Предыскажающая адаптивная коррекция интермодуляционных искажений в усилителе мощности. Тезисы докладов V Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы ракетно-космического приборостроения и информационных технологий». ОАО «Российские космические системы» 5-7 июня 2012 г., Москва, стр. 160.

99. Белов Л.А., Ромащенко КВ., Немаев М.А. Адаптивный линеариза-тор характеристик усилителя мощности широкополосного микроволнового сигнала. // Радиотехнические тетради. - М.: Издательский дом МЭИ, № 49, 2012. С. 41 - 44.

100. Ромащенко КВ., Немаев М.А. Исследование адаптивной системы линеаризации усилителей мощности СВЧ. РАДИОЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭНЕРГЕТИКА: Девятнадцатая Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов: Тез. докл. В 4 т. Т. 1. М.: Издательский дом МЭИ, 2013, с. 28.

101. Ромащенко КВ., Кондратов A.C. Уменьшение интермодуляционных искажений в бортовых радиопередающих устройствах. Тезисы докладов VI Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы ракетно-космического приборостроения и информационных технологий». ОАО «Российские космические системы» 5-7 июня 2013 г., Москва, стр. 160.

102. Ромащенко КВ. Анализ основных свойств процедуры адаптации усилителя мощности с линеаризатором. // Материалы докладов 9-ой Международной молодёжной научно-технической конференции «Со-

временные проблемы радиотехники и телекоммуникаций РТ-2013», 22 - 26 апреля 2013 г., Севастополь, стр. 41.

103. Белов JI.A., Кондратов A.C., Ромащенко К.В., Немаев М.А. Адаптивная система линеаризации усилителей мощности широкополосных СВЧ сигналов. СИНХРОИНФО - 2013 // Материалы международного научно-технического семинара «Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов в инфокоммуникациях», 30 июня - 2 июля 2013 г., Ярославль, с. 11 - 13.

104. Белов JI.A., Кондратов A.C., Ромащенко К.В., Немаев М.А. Усилитель мощности СВЧ с адаптивной коррекцией линейности. // Лабораторная работа № 48 по курсу «Автоматизированные системы управления радиоэлектронными средствами», НИУ «МЭИ», кафедра ФКС, 2013 г. - http://www.mpei.ru/AU/au_explorer.asp?scenario=U.

105. www.rohde-schwarz.ru - сайт германской фирмы, специализирующейся на измерительном оборудовании и радиокоммуникациях.

106. Белов Л.А., Жабин.А.С., Прокофьев В.А. Автоматизированное измерение характеристик радиочастотного усилителя мощности. // Лабораторная работа № 47, НИУ «МЭИ», кафедра ФКС, 2011 г. -http://www.mpei.ru/AU/au_explorer.asp?scenario=U.

107. www.ni.com - сайт американской фирмы, разрабатывающей и производящей аппаратно-программные средства автоматизированных измерений, диагностики, управления и моделирования.

ПРИЛОЖЕНИЯ А. Список обозначений

а - параметры характеристики амплитудной компрессии линеариза-тора

Ъ - параметры характеристики фазовой конверсии линеаризатора

С - суммарная мощность полезных составляющих выходного сигнала

/ - частота

fo - средняя частота

f\ - комбинационные частотные составляющие

Fm0A - циклическая частота модуляции входного сигнала

/д - частота дискретизации

/тес - несущая частота

/ - суммарная мощность интермодуляционных составляющих выходного сигнала

i(u) - вольтамперная характеристика безынерционного нелинейного элемента для мгновенных значений

к - номер отчёта по времени

k(t) - импульсная характеристика радиотехнической системы

кР - коэффициент передачи по мощности

кро - коэффициент передачи по мощности в линейном режиме

т; п — номера гармоник

N - разрядность

Na - разрядность таблицы компенсации амплитуды

Nf - разрядность таблицы компенсации фазы

Р0 - потребляемая мощность

рвх(0 - мощность огибающей входного сигнала

PvJj) - мгновенная мощность входного сигнала

^вх.нас - входная мощность, при которой наступает режим насыщения

^вых.нас - выходная мощность, при которой наступает режим насыщения

^вх.пик - пиковое значение входной мощности огибающей

Piзх.ср - среднее значение огибающей входной мощности

Лзх1Дб - мощность входного сигнала, при которой коэффициент передачи уменьшается на 1дБ относительно малосигнального значения

Лшх1дб _ мощности выходного сигнала, при которой коэффициент передачи уменьшается на 1дБ относительно малосигнального значения

Рвых(0 - мощность выходного сигнала

^вых.шах - максимальное значение мгновенной выходной мощности

Аых.ср - среднее значение выходной мощности

Ршк - пиковое значение мощности огибающей

Pep ~ срёднее значение мощности огибающей

R - скорость передачи информации

SBX - спектральная плотность мощности входного сигнала

SBbix - спектральная плотность мощности выходного сигнала

^разн - спектральная плотность мощности разностного сигнала

U(t) - амплитуда огибающей сигнала

UBх(0 - мгновенная амплитуда входного сигнала

UBX тах - максимальное значение амплитуды входного сигнала

X{t) - медленно меняющаяся амплитуда входного сигнала

Y(X) - амплитудная характеристика линеаризатора

Z(X) - амплитудная характеристика усилителя мощности

Fp - разностная частота

А - величина пробного шага на плоскости (а, Ъ)

г| - коэффициент полезного действия

v - пик-фактор мощности

ф - фазовый сдвиг

ф(У) - фазоамплитудная характеристика усилителя мощности

^(У) - медленно меняющаяся фаза водного сигнала

М - критерий линейности усилительной системы

Пс - полоса информационного сигнала

Ф(Х) - фазоамплитудная характеристика линеаризатора

Б. Список сокращений

Сокращение _ Наименование

AM Амплитудная модуляция АМ/АМ

АМ/ФМ

АМн АМн

АЦП

БПФ ГБ ИМИ

ИМИЗ ИП KAM

КПД

ЛБВ

МЧМ

ОБПФ

ПЗФ

Преобразование входной амплитуды в выходную

Преобразование входной амплитудной модуляции в фазовую

Амплитудная

манипуляция

Аналогово-цифровой преобразователь

Быстрое преобразование Фурье

Гармонический баланс

Интермодуляционные искажения

Интермодуляционные искажения 3-его порядка

Испытываемый прибор

Квадратурная амплитудная модуляция

Коэффициент полезного действия

Лампа бегущей волны

Минимальная частотная манипуляция

Обратное быстрое преобразование Фурье

Полосно-заграждающий фильтр

Англоязычный эквивалент

AM AM/AM

АМ/РМ

ООК ASK

ADC

FFT HB IMD

IMD3 DUT QAM

РАЕ

TWT

MSK

IFFT

BRF

Англоязычное • наименование

Amplitude Modulation

Amplitude - Amplitude Conversion

Amplitude - Phase Conversion

On-Off Keying

Amplitude Shift Keying

Analog-to-Digital Converter

Fast Fourier Transform

Harmonic Balance

Intermodulation Distortion

Intermodulation Distortion 3th order

Device Under Test

Quadrature Amplitude Modulation

Power Added Efficiency

Traveling Wave Tube

Minimal Shift Keying

Inversion Fast Fourier Transform

Band Reject Filter

ППФ Полосно-пропускающий фильтр BPF Band Pass Filter

ПФМ Пик-фактор мощности PEP Peak-Envelope Power

смн Сигнал со многими ортогональными несущими OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing

спм Спектральная плотность мощности PSD Power Spectral Densitie

ТУМ Твердотельный усилитель мощности SSPA Solid State Power Amplifier

УЛБВ Усилитель на ЛБВ TWTA Traveling Wave Tube Amplifier

УМ Усилитель мощности PA Power Amplifier

ФМ Фазовая модуляция PM Phase Modulation

ФМ-2 Двухпозиционная фазовая манипуляция BPSK Binary Phase Shift Keying

ФМ-4 Четырёхпозиционная фазовая манипуляция QPSK Quaternary Phase Shift Keying

ФНЧ Фильтр нижних частот LPF Low Pass Filter

ЦАП Цифроаналоговый преобразователь DAC Digital-to-Analog Converter

ЦАП Цифро-аналоговый преобразователь DAC Digital-to-Analog Converter

ЦСП Цифровой сигнальный процессор DSP Digital Signal Processor

4M Частотная модуляция FM Frequency Modulation

ЧМн Частотная манипуляция FSK Frequency-Shift Keying

ЭМС Электромагнитная совместимость EMC Electromagnetic Compatibility

Настоящим актом подтверждается, что результаты, полученные аспирантом кафедры Формирования колебаний и сигналов (ФКС) Института радиотехники и олепроники им. В.Л. Котельникова Национального исследовательского университета «МЭИ» К.В. Ромащенко при подготовке его диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, использованы в практической деятельности ОАО «Российские космические системы».

Проведённые К.В. Ромащенко теоретические и экспериментальные исследования способов повышения пропускной способности при условии обеспечения требований электромагнитной совместимости в усилителях мощности на транзисторах и ЛБВ отражены в ряде публикаций в ведущих отечественных специализированных изданиях. Полученные результаты были применены при разработке транзисторных радиопередающих устройств Ь и 8 диапазона с усилителями мощности па ОаН транзисторах в бортовой навигационной аппаратуре космического аппарата «ГЛОНАСС-К2». Предложенная им методика расчёта допустимых изменений электрических параметров транзисторных усилителей позволяет оптимизировать характеристики радиопередатчиков. Полученные результаты планируется использовать в перспективных разработках предприятия.

«УТВЕРЖДАЮ»

' Заместитель генерального директора, заместитель генерального конструктора, начальник комплекса 4

С *......

АКТ

об использовании материалов диссертационной работы Ромащенко К.В. в деятельности предприятия ОАО «Российские космические системы»

Главный конструктор направления

"К шпашжа Т А

апреля 20 Н года

АКТ

о внедрении результатов диссертационной работы Ромащенко К В «Усиштели мощности радиосигналов с высокой экономичностью и линейностью для бортовой спутниковой аппаратуры» в учебный процесс НИУ «МЭИ»

Настоящим подтверждается что результаты вспученные аспирантом РОМАЩГНКО КБ при подюювке ио диссерыиии на соискание ученой «пенсии кандидата технических наук внедрены в учебный процесс кафедры Формирования и сигналов (ФКС) Института радиотехники и электроники Национальною йссиедава1ечьскою университета «МЭИ» в виде раздета по встроенным процессорам управления и новой чабораторной работы (соавтор ра(к»ы) но дисциплине «Автоматизированные системы управления радиоэлектронными средствами» для нескольких учебных 1руин ИРЭ в виде раздела по внепотосным мешающим излучениям по дисциплинам "Устройства генерирования и формирования радиосш налов» и Олек громах иичная совместимость радиоэлектронных средств», а шкже при подютовке бакалаврских выпускных работ дипломных проектов и магистерских чиссертаиий в соответствии с утвержденными Учебными планами но направлению Радиотехника»

Директор Института радиотехники и >лек1 ролики НИУ «МЭИ»

докт техн наук профессор

Зав кафедрой Формирования колебаний и сигналов канд техн наук доленI

Д. Фрагмент программы адаптации

function [a,b,M,delta]=Test2(a,b,delta,c,d) // вычисляются оптимальные значения Л/опт, «опт, Ьот в окрестности А от М(янач, bHaч)

А(1 =а;

В(1 =b;

А(2 =a-delta;

В(2 =b;

А(3 =a-delta;

В(3 =b+delta;

А(4 =a;

В(4 =b+delta;

А(5 =a+delta;

В(5 =b+delta;

А(6 =a+delta;

В(6 =b;

А(7 =a+delta;

В(7 =b-delta;

А(8 =a;

В(8 =b-delta;

А(9 =a-delta;

В(9 =b-delta;

for i=l:9

if A(i)<0

A(i)=0;

elseif A(i)>l

A(i)=l;

end

if B(i)<0

B(i)=0;

elseif B(i)>l

B(i)=l;

end

a=A(i);

b=B(i);

[M]=Test(a,b,c,d) // вычисления значения М(анач, Ьнач) исходя из выбранных коэффициентов аппроксимации нелинейных характеристик усилителя мощности m(i)=M; end

M=m(l); for i=2:9 if m(i)>M M=m(i); a=A(i); b=B(i); continue else

continue end end end

function [MM, M, A, B, a, b, k, N]=Test3(Mdop, deltaO, c, d, aO, ЬО, nO) // на основании данных вышестоящей функции Test2(a,b,delta,c,d) осуществляется поиск Мопт,(яопт, 60ПТ) на всей поверхности M(a, b) k=l; N(k)=k; а=аО; b=bO;

delta=deltaO; MM(k)=Test(a,b,c,d); A(k)=a; B(k)=b; k=k+l; N(k)=k;

[a,b,M,delta]=Test2(a,b,delta,c,d);

MM(k)=M; A(k)=a; B(k)=b; while nO>k

if MM(k)<Mdop k=k+l; N(k)=k;

[a,b,M,delta]=Test2(a,b,delta,c,d);

MM(k)=M;

A(k)=a;

B(k)=b;

while ММ(к)<=ММ(к-1) delta=delta/2;

[a,b,M,delta]=Test2(A(k-1 ),В(к-1 ),delta,c,d);

ММ(к)=М;

А(к)=а;

В(к)=Ь;

continue

end

else

return end end end

/