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行波管宽带线性化器的研究设计

王小璟  
【摘要】:卫星通信当中,行波管功率放大器是影响通信质量的核心器件。随着通信技术的不断发展进步,人们的通信业务量越来越高,也就要求更宽的传输带宽以及更高阶的信号调制,而这些都对行波管的线性度提出了更高的要求。于是行波管的线性化技术已经成为各国重点研究的一个方面。对比于国外的研究,我们还需要努力追赶。出于这个目的考虑,开展基于模拟预失真技术的相关研究。本文首先对介绍行波管的相关技术指标,介绍几种目前常用的线性化方法,对比各种方法的优缺点,确定仿真和设计采用的线性化技术。利用Saleh模型对行波管进行数学建模,在模型当中计算出增益和相位曲线,并与实际工作的增益和相位曲线进行对比,验证了Saleh模型能够准确仿真行波管的工作状态。接着对相应的线性化器进行数学预测,并与行波管数学模型级联,观察其增益和相位的非线性程度改善情况,从而得出相应的线性化器模型。同时计算了双音信号输入情况下三阶交调系数,绘制了输入功率与三阶交调系数的关系图。接着计算了多路信号输入情况下,交调分量对行波管的影响,绘制了输出功率回退与载波交调比关系图,从不同角度证明了线性化器能够有效改善行波管的非线性特性。此外设计仿真工作在C波段一种双路矢量合成电路结构的模拟预失真线性化器,该结构带宽宽,工作稳定性好,直流功耗小。线性化器带宽达到500MHz,仿真结果能够满足设计指标要求。然后将仿真数据带入所建立的线性化器数学模型当中,验证所设计的线性化器对行波管非线性特性的改善程度。将仿真数据经过线性化器模型计算之后,可以得出设计的线性化器能够有效改善相应行波管的非线性特性,并且对双音信号条件下的三阶交调有了明显改善。行波管的数学模型可以指导后续的线性化器设计,设计的线性化器也可以在数学模型当中进行验证。从最终结果来看,所设计的线性化器各项性能指标能满足设计要求,达到了预期效果。


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