前饋超線性技術在星用固放中的應用

設定雙音測試信號頻率為f1=f0MHz，f1=(f0+10)MHz，對推動放大進行仿真，仿真結果如圖3所示，推動放大三階交調系數IM3-30 dBc。推動放大最終實現指標：1 dB壓縮點輸出功率≥30 dBm；三階交調系數IM3≤-30 dBc(輸出功率24 dBm時)；小信號增益≥20 dB。


2．2 主功率放大器

主功率放大主要功能是完成對信號的功率放大，實現大功率輸出。主功率放大采用兩級放大，輸入端加隔離器，輸出端加環行器加大功率負載，以保證輸入輸出駐波

設定雙音測試信號頻率為f1=f0 MHz，f1=(f0+1)MHz，對主功率放大進行仿真，仿真結果如圖4所示，主功率放大三階交調系數IM3-22 dBc。主功率放大最終實現指標：1 dB壓縮點輸出功率≥44 dBm；三階交調系數IM3≤-20 dBc@P-1db；信號增益≥20 dB。

2．3 輔助功率放大器

輔助功率放大器的主要功能是完成對失真信號的放大，與主路信號中的失真信號幅度相等，相位相反，以抵消主路信號的失真，從而實現高線性輸出。輔助功率放大采用兩級功率管放大，最終實現以下指標1 dB壓縮點輸出功率≥37 dBm；三階交調分量≤-20 dBc@P-1 dB；小信號增益≥30 dB。

2．4 矢量調制器及自適應電路

矢量調制器即衰減器和相移器，在前饋系統中實現對信號幅度和相位的精確控制，前饋系統無論是信號抵消還是失真信號抵消，均需通過矢量調制器的調整來實現兩支路相位相反幅度相等。

前饋功率放大器在工作條件變化時，電路的參數變化無法保持一致，從而造成放大器線性度的惡化，致使其穩定性差。因此為保證良好的線性化效果，必須附加一定的自適應電路。自適應前饋技術一般有3種反饋策略，即導頻信號法、相關檢測法和能量最小法。最小功率檢測法電路相對簡單，且不會引入新的失真信號。最小功率檢測法通過調節矢量調制器的控制系數，使提取的失真信號能量最小化，以達到使非線性失真信號最小化的目的。最小功率檢測法自適應電路原理框圖如圖5所示。

圖2中輸入信號為耦合器4的輸入，輸出信號為耦合器3的輸出。輸入耦合信號先與輸出耦合信號進行混頻，再經帶通濾波器濾出失真信號，用檢波管檢波、檢波電平送入控制電路，通過調整控制電壓，控制矢量調制器。

2．5 實測結果

前饋超線性星用固放的線性度測試結果如圖6所示，固放在單音信號輸出41 dBm，即雙音信號輸出44dBm時，三階交調系數IM3-50dBc。一般情況下，固放在1 dB壓縮點輸出時三階交調系數指標約為-20 dBc，本固放使用前饋超線性技術后，三階交調系數指標相對于傳統固放的改善在30 dB以上。