ФОРМИРОВАТЕЛЬ РАДИОСИГНАЛОВ С ЦИФРОВЫМ ЛИНЕАРИЗАТОРОМ Российский патент 2011 года по МПК H04B7/05 

Изобретение относится к области радиопередающих устройств.

Из уровня техники известно, что усилитель мощности радиопередающего устройства при синусоидальном входном сигнале обеспечивает получение максимальных значений выходной мощности и энергетического коэффициента полезного действия в нелинейном режиме, близком к насыщению. При модулированном или многочастотном сигнале на входе усилительного тракта работа в нелинейном режиме приводит к появлению недопустимых интермодуляционных искажений усиливаемых сигналов из-за зависимости выходной амплитуды и фазового набега от амплитуды входного сигнала, что не позволяет использовать полностью паспортные характеристики усилительного прибора. Для уменьшения уровня таких искажений и соответствующего улучшения энергетических показателей радиопередающего устройства применяют на входе радиочастотного усилителя мощности аналоговые линеаризаторы в качестве нелинейных узлов, которые предварительно искажают входной сигнал и частично компенсируют возникающие искажения [см. - Л1].

Однако такие линеаризаторы сложны в предварительной настройке, имеют заметные ограничения по ширине полосы частот усиливаемых сигналов и не обеспечивают оперативной коррекции параметров линеаризации при изменении характера сигнала или режима работы усилителя.

Заявленное устройство формирования радиосигналов с цифровым линеаризатором устраняет указанные недостатки.

Техническим результатом заявленного изобретения является уменьшение искажений, возникающих вследствие нелинейности усилительного тракта радиопередатчика, расширение функциональных возможностей формирователя радиосигналов в составе радиопередающего устройства.

Технический результат достигается тем, что формирователь радиосигналов с цифровым линеаризатором состоит из квадратурного модулятора, первого и второго цифроаналоговых преобразователей, блока цифровой обработки сигналов и цифрового линеаризатора, причем на вход блока цифровой обработки сигналов поступает входной цифровой информационный сигнал, с первого выхода блока цифровой обработки сигналов синфазный сигнал поступает на первый вход цифрового линеаризатора, со второго выхода блока цифровой обработки сигналов квадратурный сигнал поступает на второй вход цифрового линеаризатора, с первого и второго выходов цифрового линеаризатора сигналы поступает соответственно на входы первого и второго цифроаналоговых преобразователей, с выходов которых сигналы поступают на первый и второй модуляционные входы квадратурного модулятора соответственно, на третий вход квадратурного модулятора подается опорное колебание и на выходе формируется радиосигнал на радиочастоте, при этом цифровой линеаризатор изменяет код, соответствующий модулирующим напряжениям квадратурного модулятора так, что в формируемый радиосигнал вносятся искажения компенсирующие искажения, вызванные нелинейностью усилительного тракта радиопередающего устройства.

Признаки и сущность изобретения поясняются в последующем детальном описании, иллюстрируемом чертежами, где показано следующее.

На фиг.1 представлен формирователь радиосигналов, использующий квадратурный метод.

На фиг.2 представлен формирователь радиосигналов с цифровым линеаризатором.

Для формирования радиосигналов в составе радиопередающих устройств часто применяют квадратурные модуляторы. Квадратурный метод модуляции основан на том, что любое гармоническое колебание с произвольной фазой можно представить линейной комбинацией синфазной (In Phase) и квадратурной (Quadrature), то есть сдвинутой по фазе относительно синфазной на π/2 радиан, гармонических составляющих.

Если в качестве опорного (синфазного) колебания выбран cosω₀t, где ω₀=2π·f₀, а f₀ - частота несущего колебания, то радиосигнал формируется по закону:

где амплитуда A(t) и фаза φ(t) формируемого сигнала определяются как:

Для радиосигнала на выходе аналогового линеаризатора,

установленного на входе усилительного тракта радиопередающего

устройства, справедлива зависимость:

где K_лин(А(t)) - коэффициент передачи линеаризатора, зависящий от амплитуды сигнала на его входе так, что эта характеристика компенсирует нелинейность зависимости коэффициента передачи усилительного тракта радиопередающего устройства от амплитуды сигнала на входе; Δφ_лин(A(t)) - корректирующий сдвиг фазы, вносимый линеаризатором, зависящий от амплитуды сигнала на его входе так, что эта характеристика компенсирует нелинейность зависимости фазового набега от амплитуды входного сигнала усилительного тракта радиопередающего устройства.

Амплитуду A_лин(t) и фазу φ_лин(t)=φ(t)+Δφ_лин(A(t) формируемого на выходе аналогового линеаризатора радиосигнала используя квадратурный метод можно записать в виде:

радиопередающих устройствах, когда формирование радиосигналов осуществляется квадратурным методом, формирователь почти всегда использует цифроаналоговое преобразование [см. - Л2].

В таких формирователях входной информационный сигнал D, представляющий собой цифровую последовательность, поступает на вход блока цифровой обработки сигналов (блок 1 на фиг.1). На основе комбинаций входного кода D и соответствующих им значений фазы выходного радиосигнала формируются две бинарные комбинации I и Q, одна из которых с выхода 1 блока цифровой обработки сигналов поступает на вход цифроаналогового преобразователя синфазной составляющей (блок 2 на фиг.1), а другая с выхода 2 блока цифровой обработки сигналов на вход цифроаналогового преобразователя квадратурной составляющей (блок 3 на фиг.1).

Цифроаналоговые преобразователи создают на своих выходах напряжения I(t) и Q(t), которые служат модулирующими напряжениями для квадратурного модулятора (блок 4 на фиг.1). Сигнал I(t) подается на модуляционный вход синфазной составляющей 1 квадратурного модулятора, а сигнал Q(t) подается на модуляционный вход квадратурной составляющей 2 квадратурного модулятора, опорное колебание подается на вход 3 квадратурного модулятора.

Квадратурный модулятор в соответствии с выражением (1), исходя из значений опорных напряжений I(t) и Q(t), формирует сигнал U(t).

Предлагается в состав формирователя радиосигналов, построенного по схеме фиг.1, как показано на фиг.2, включить цифровой линеаризатор (блок 5 на фиг.2).

Таким образом, предлагаемый формирователь радиосигналов с цифровым линеаризатором будет состоять из следующих составных частей (см. фиг.2):

1 - блок цифровой обработки сигналов;

2 - первый цифроаналоговый преобразователь синфазной составляющей;

3 - второй цифроаналоговый преобразователь квадратурной составляющей;

4 - квадратурный модулятор;

5 - цифровой линеаризатор.

Предлагаемый формирователь радиосигналов с цифровым линеаризатором (фиг.2) работает следующим образом.

На вход блока цифровой обработки сигналов подается цифровой информационный сигнал D. На выходах 1 и 2 блока цифровой обработки сигналов формируются две бинарные комбинации I и Q, определяющие амплитуду A(t) и фазу φ(t) формируемого формирователем радиосигнала. Выходы 1 и 2 блока цифровой обработки сигналов соединены с входами 1 и 2 цифрового линеаризатора соответственно. На выходах 1 и 2 цифрового линеаризатора установлены цифроаналоговые преобразователи первый и второй соответственно. Цифровой линеаризатор корректирует исходные логические комбинации I и Q на своих входах 1 и 2 соответственно до уровня I_лин и Q_лин на своих выходах 1 и 2 соответственно так, что соответствующие сигналы I_лин(t) и Q_лин(t) на выходах цифроаналоговых преобразователей принимают вид:

Цифроаналоговые преобразователи формируют модулирующие напряжения квадратурного модулятора. Сигналы с выходов первого и второго преобразователя подаются на модуляционные входы 1 и 2 квадратурного модулятора соответственно. На вход 3 квадратурного модулятора подается опорное колебание и на выходе формируется радиосигнал на радиочастоте.

Тогда в соответствии с выражениями (2) и (3) амплитуда и фаза формируемого радиосигнала будут равны:

что соответствует выражению (4) для радиосигнала на выходе аналогового линеаризатора.

Таким образом, формирователь с цифровым линеаризатором вносит в формируемый радиосигнал искажения, аналогичные искажениям, вносимым аналоговым линеаризатором, обладая рядом преимуществ:

- формирователь радиосигналов с цифровым линеаризатором позволяет вообще исключить блок аналогового линеаризатора из состава радиопередающего устройства, улучшая тем самым надежность радиопередатчика;

- цифровой линеаризатор более прост в предварительной настройке в сравнении с аналоговыми;

- формирователь с цифровым линеаризатором дает возможность оперативно корректировать параметры линеаризации при изменении характера сигнала или режима работы усилителя.

Источники информации

1. Воронецкий Е.В., Ксенофонтов С.М., Рожков В.М., Челноков О.А., Шестаков А.К. Повышение эффективности усилителей многочастотных сигналов. - Радиотехника, 1996, №4, стр.73-79 - (Л1).

2. Карутин А.Н, Кондрашов А.С. Формирование сигналов с восьмипозиционной манипуляцией фазы на основе цифроаналогового преобразования. - Труды Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы ракетно-космического приборостроения и информационных технологий» / Под ред. Ю.М.Урличича, А.А.Романова. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009, стр.68-74 - (Л2).

Изобретение относится к области радиопередающих устройств. Достигаемый технический результат - уменьшение искажений, возникающих вследствие нелинейности усилительного тракта радиопередатчика, расширение функциональных возможностей формирователя радиосигналов в составе радиопередающего устройства. Формирователь радиосигналов с цифровым линеаризатором состоит из квадратурного модулятора, двух цифроаналоговых преобразователей, блока цифровой обработки сигналов и цифрового линеаризатора, при этом на вход блока цифровой обработки сигналов подается цифровой информационный сигнал, на выходах блока цифровой обработки сигналов формируются две бинарные комбинации, определяющие фазу и амплитуду формируемого формирователем радиосигнала. 2 ил.

Формирователь радиосигналов с цифровым линеаризатором, состоящий из квадратурного модулятора, первого и второго цифроаналоговых преобразователей, блока цифровой обработки сигналов и цифрового линеаризатора, при этом на вход блока цифровой обработки сигналов поступает входной цифровой информационный сигнал, с первого выхода блока цифровой обработки сигналов синфазный сигнал поступает на первый вход цифрового линеаризатора, со второго выхода блока цифровой обработки сигналов квадратурный сигнал поступает на второй вход цифрового линеаризатора, с первого и второго выходов цифрового линеаризатора сигналы поступают соответственно на входы первого и второго цифроаналоговых преобразователей, с выходов которых сигналы поступают на первый и второй модуляционные входы квадратурного модулятора соответственно, на третий вход квадратурного модулятора подается опорное колебание и на выходе формируется радиосигнал на радиочастоте, при этом цифровой линеаризатор изменяет код, соответствующий модулирующим напряжениям квадратурного модулятора так, что в формируемый радиосигнал вносятся искажения, компенсирующие искажения, вызванные нелинейностью усилительного тракта радиопередающего устройства.