一种用于K波段空间行波管模拟预失真电路的设计方法

空间行波管(TWT)预失真电路小型化、轻量化要求使得电路调试难度变大,迫切需要一种预失真电路精确仿真及设计方法来指导产品设计。该文在分析肖特基二极管等效电路模型基础上选择二极管MA4E2039作为非线性发生器件,并建立了MA4E2039的二极管仿真模型。之后通过分析反射式预失真电路结构,获得了影响电路性能的关键参数,并在元器件和版图联合仿真阶段对这些关键参数进行精确仿真。最后对依据仿真结果进行加工的预失真电路进行测试,发现仿真结果和电路实测结果偏差小于15%,将预失真电路与K波段行波管放大器级联实现在输入回退4 dB时3阶交调达到23.77 dBc,实现了行波管的线性化。可见该方法能够用于指导空间行波管预失真电路设计,帮助提高产品开发周期,对于预失真电路的小型化设计也有重要指导意义。

基于二极管Ka波段的新型可调预失真器

为了补偿不同类型功放的非线性特性,设计应用于Ka波段的可调预失真器,该电路基于三支线定向耦合器、肖特基二极管、微带线和负载电阻,产生预失真信号.通过调节肖特基二极管的偏置电压、微带线电长度及负载电阻可以提供不同的幅度和相位组合以满足不同类型的功率放大器线性化要求.仿真及实测结果表明,该预失真器在29～31 GHz频段范围内,用于行波管（TWTAs）线性化时可提供约6.5 dB的增益扩展和46°的相位扩张;用于固态功率放大器（SSPAs）线性化时可提供约11 dB的增益扩展和35°的相位压缩.

一种适用于Ku波段行波管放大器的预失真线性化器

随着通信技术的发展,功率放大器线性度要求日益提高。该文提出一种两支路预失真电路,在单支路预失真电路基础上加入可调衰减器和非线性发生器级联成的辅助支路,改善了单个非线性发生器增益曲线斜率不足的问题,并在ADS中代入行波管模型仿真分析。在此基础上,加工Ku波段实际预失真电路并与行波管联合实验,线性化后的行波管放大器三阶载波交调比在输入功率回退3 dB时达到12.92 dB,回退6 dB时达到22.8 dB,线性度有了明显的改善。

一种场效应管预失真电路对改善行波管非线性的作用

该文利用场效应管的非线性作用,替代通常预失真线性化电路中的衰减器和移相器,使这种预失真器在相位扩张量变化较小的同时,可以对增益扩张量进行调节控制,有效提升了预失真电路改善行波管非线性的作用。实际设计电路实验表明,在频率为8.38-8.58 GHz和额定输入功率范围内,设计了实际电路并完成相应的实验,获得了6 dB和45o的增益和相位扩张以及15.4 dB的载波与交叉调制分量比值的改善。

一种通信应用中的X波段行波管预失真器

随着通信技术的发展,行波管功率放大器预失真电路显得日益重要。不过,目前预失真电路在调节过程中增益和相位扩张量不能独立调节,很难保证增益和相位同时满足线性化指标的要求,给调节工作带来了困难。本文介绍一种预失真线性化器电路,该电路结构简单,在相位扩张量变化较小的同时,可以对增益扩张量进行调节控制。实验表明,在频率为8.38~8.58 GHz和额定输入功率范围内,预失真器增益和相位扩张量分别为6 dB和42°,满足通信工程中对行波管功率放大器补偿的需求。

一种Ku波段空间行波管预失真器

提出一种无需直流偏置的Ku波段空间行波管预失真器。基于90°电桥、反向并联GaAs肖特基二极管对和负载电阻,产生预失真信号。同时可通过改变微带线长度和负载阻值实现可调性。此外,该电路自身具有良好的输入输出匹配特性,简化了电路结构。实测结果表明,该预失真器在带宽500MHz范围内可获得约7dB增益扩展和45°相位扩张。与行波管联测表明,行波管双音饱和输入功率回退3dB时,三阶交调可获得约6dB的改善效果。

一种两支路行波管预失真线性化电路

分析了行波管放大器的输入输出曲线,并计算得到行波管放大器的多项式模型。在此基础上提出一种由2条非线性支路组成的预失真电路,设计制作了L波段预失真电路,并与行波管放大器联合测试,实验结果表明,加入预失真电路后的行波管放大器在输入功率回退3dB、6dB、9dB时3阶载波交调比C/IM3分别改善了1.8dB、4.2dB、8.9dB,并且这种两支路预失真电路具有更好的调节性,可用于改善不同特性行波管放大器的线性度。

一种基于二极管的L波段行波管预失真电路

该文分析了行波管放大器的输入输出曲线,并计算得到理想预失真线性化电路的增益和相位响应曲线。提出一种由两条非线性支路组成的预失真电路,并讨论了电路中肖特基二极管主要参数对预失真曲线的影响。设计制作了L波段预失真电路,并与行波管放大器联合测试,实验结果表明,加入预失真电路后,行波管放大器三阶交调载波比IM3在输入功率回退3 d B、6 d B、9 d B时分别从-10.3 d Bc、-14.3 d Bc、-18 d Bc改善到-12.1 d Bc、-18.5 d Bc、-26.9 d Bc。

一种用于毫米波行波管的微带预失真电路

随着通信技术的发展,行波管预失真电路的研究变得越来越重要。该文针对基于肖特基二极管的非线性发生器,首次分析了二极管SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)模型参数中零偏压结电容和串联电阻对预失真扩张曲线的影响。对目前的微带预失真电路工作在K波段以下,绝对或相对带宽一般不超过1.8 GHz和4%,需在输入及输出端加隔离器等不足,基于ADS(Advanced Design System)软件设计并加工了一种用于中心频率30 GHz,绝对和相对带宽为2 GHz和6.67%的毫米波行波管的微带预失真电路。分别测试行波管和级联线性化器后的行波管,29 GHz,30 GHz和31 GHz的增益和相位压缩量分别可以从7.5 d B和40?,7.3 d B和50?,7.1 d B和59?改善到3.8 d B和10?,3.7 d B和12?,2.4 d B和15?以内。双音测试结果表明,为了达到通信中载波与三阶交叉调制分量抑制比(C/IM3)25 d Bc的要求,单独行波管在29 GHz,30 GHz和31 GHz时需分别回退17 d B,18 d B和18 d B,而加入线性化器后的行波管,只需分别回退12 d B,9 d B和8 d B,也即加线性化器可改善5 d B,9 d B和10 d B,极大地提升了行波管的线性度,具有重要工程应用价值。

新型Ka波段模拟预失真线性化器

为解决功率放大器产生的幅度和相位失真,在典型模拟预失真器的基础上设计了新型二极管模拟预失真器。该电路利用并联二极管增加电路可调节性,利用无源传输线实现电路匹配及阻抗变换。通过改变二极管的偏置电压,无源传输线的长度及特性阻抗值得到不同的幅度和相位补偿曲线。实验结果表明,在频率为29～31GHz区间内可达到10. 5dBm的幅度扩展和57°的相位扩张。

一种带有温度补偿特性的模拟预失真线性化器

本文研制了一款用于毫米波频段,且具有温度补偿功能的模拟预失真器,该预失真器基于3d B电桥、肖特基二极管、微带线和偏置电阻,在外加直流偏置的情况下,产生预失真信号。我们理论分析了线性化器的温度响应并提出一种简单有效的补偿技术。该补偿技术通过调节控制二极管的偏压使其等效电阻不随温度变化,从而实现预失真器的温度补偿。通过ADS软件对该预失真器进行仿真,仿真结果表明,在-20°C到+130°C的变化范围内,该预失真器可提供6.5d B的增益扩张和50°的相位扩张,且随温度变化增益与相位变化小于0.5d B和5°。

一种星载Ka频段宽带线性化器设计

为了改善星载功率放大器的线性度,文章设计了一种新型宽带Ka频段线性化器。该设计基于模拟预失真线性化技术,通过改变线性化器的二极管偏置电压,实现非线性形状可调,以匹配不同行波管的非线性特性,并在文章最后给出了实物测试结果。该设计在26GHz±0.5GHz频率范围内具有良好的一致性,带内波动小于0.8dB,增益扩张大于4dB,相位扩张大于40°,对行波管非线性特性改善明显,饱和区三阶载交比提高3dB以上,可有效提高使用效率并降低通道误码率。

一种基于二极管的ka波段预失真线性化器

本文研制了一款用于毫米波频段,且频率响应十分优良的模拟预失真器,该预失真基于两路式结构,采用四个3d B电桥,两个肖特基二极管和两个变容管构成。通过调节肖特基二极管和变容管的偏置电压、微带线的电长度可以得到不同的增益扩张和相位扩张效应,并使其在不同频率下,增益和相位曲线相近。通过ADS软件对该预失真器进行仿真,仿真结果表明,在29GHz到31GHz的变化范围内,该预失真器可提供6d B的增益扩张和50°的相位扩张,且随频率变化增益与相位变化小于0.5d B和5°。

用于毫米波段行波管的可调预失真器

提出了满足行波管功率放大器(TWTA)要求的毫米波段的可调预失真线性化器,该预失真器基于90°定向耦合器、Ga As肖特基二极管、微带线和负载电阻,产生预失真信号。通过调节Ga As肖特基二极管的偏置电压、微带线电长度及负载电阻可以得到不同的增益扩展和相位扩张效应,在频率为29 GHz^31 GHz和额定输入功率范围内,增益扩展范围为5 d B^11.5 d B,相位扩张范围为35°~65°。仿真及实测结果表明:该预失真电路可调性强,满足通信工程TWTA的补偿需求。

一种应用于C频段形状可调线性化器设计

文章利用低温共烧陶瓷(Low temperature co-fired ceramic,LTCC)低插损,高集成,小温漂、易集成等优点,设计实现了一款小型化、高性能LTCC线性化器。根据电路原理,设计仿真了一个基于LTCC技术的C频段线性化器,该线性化器频率范围为3.7~4.2 GHz,通过改变线性化器的二极管偏置电压可调整线性化器的增益扩张和相位扩张特性,从而匹配与之级联的功率放大器的增益和相位压缩,改善级联系统的非线性特性。仿真结果表明这种设计的线性化器具有体积小、重量轻、性能优、易于整机集成的特点。

Ka波段高精度模拟预失真线性化器

模拟预失真技术是改善行波管放大器非线性失真的一种有效方法,但补偿精度较低的缺点是制约其进一步发展的关键因素。增益相位独立调节技术和补偿曲线形状调节技术是提升模拟预失真补偿精度的重要技术。提出了一种适用于Ka波段行波管放大器的高精度模拟预失真器,该预失真器采用双路矢量合成式结构,在29~31 GHz范围内,通过调节二极管偏置电压可以同时实现补偿曲线形状调节和增益相位扩张量独立调节,有效提升了补偿精度。与行波管放大器的联合测试结果表明,在30 GHz时,该预失真器可以将行波管放大器的增益压缩从5.3 dB减小到1.2 dB,相位偏移从62°减小到6.5°。线性化后的行波管放大器的非线性失真明显降低,在输出功率回退5 dB时,三阶互调系数提高了9.3 dB。

一种S波段新型的模拟预失真电路

传统的并联肖特基二极管(Schottky diode,SD)对的模拟预失真(analog predistortion,APD)电路,其可调性不高,产生的非线性信号有限。为了解决上述问题,基于传统的并联肖特基二极管(Schottky diode)对的基础上,提出了一种共源级场效应晶体管(field effect transistor,FET)和并联肖特基二极管对串联结构的新型模拟预失真电路。该模拟预失真电路可调参数多,产生的非线性信号更强。通过改变场效应晶体管的偏置电压、肖特基二极管对的偏置电压、无源传输线的电长度得到不同的幅度和相位曲线,从而使整个预失真网路具有更好的适应性。实验结果表明,在3.5GHz时,所设计的模拟预失真电路能够实现5dB的幅度扩张和接近50度的相位扩张。

预失真技术在Ka频段行波管上的应用

文章介绍了一种采用预失真技术的Ka频段线性化器,并给出了仿真和测试结果,实测结果表明该线性化器在Ka频段500MHz带宽内可提供约4dB的增益补偿和43°的相位补偿。通过与行波管放大器级联的测试结果可以看出该线性化器对行波管放大器的三阶交调和相移有较大的改善。