Предварительное искажение для повышения линейности усилителей радиопередатчиков.

Введение

Предисторция – это метод, используемый для повышения линейности усилителей радиопередатчиков. Усилители радиопередатчиков в большинстве телекоммуникационных систем должны быть "линейными", то есть точно воспроизводить сигнал на входе. Усилитель, сжимающий входной сигнал или имеющий нелинейную зависимость вход-выход, вызывает растекание выходного сигнала на соседние радиочастоты, что приводит к помехам в других радиоканалах. Существует множество способов оценки линейности усилителя мощности, включая P1dB, интермодуляционные искажения (IMD), AM к PM, спектральный рост и отношение сигнал/шум (NPR). Для действительно линейной системы все эти показатели в определенном смысле эквивалентны: усилитель мощности с низким уровнем интермодуляционных искажений также будет иметь низкий спектральный рост и низкое искажение AM к PM. Существуют два равнозначных подхода к пониманию принципа работы предисторторов: коррекция искажений усиления и фазы или подавление продуктов интермодуляции. При проектировании схемы предисторции обычно предпочтение отдается одному из этих подходов, однако конечный результат, как правило, одинаков. Предистортор, предназначенный для коррекции нелинейности усиления и фазы, также улучшает IMD, а предистортор, нацеленный на подавление продуктов интермодуляции, также снижает фазовые и амплитудные искажения. В сочетании с целевым усилителем линеаризатор создает более линейную систему и уменьшает искажения усилителя. По сути, на вход усилителя вводится "обратное искажение", которое компенсирует нелинейность самого усилителя. Предисторция – это экономически выгодный и энергоэффективный метод. Усилители мощности радиочастотного диапазона, как правило, становятся более нелинейными при увеличении выходной мощности вблизи их максимального номинала. Предисторция позволяет получить больше полезной мощности от усилителя, не прибегая к созданию более крупного, менее эффективного и дорогостоящего устройства. Важным фактором при проектировании RF-усилителей также является эффект памяти или нелинейная динамика усилителя. Предисторция может быть реализована как в аналоговой, так и в цифровой форме, известной как цифровое предварительное искажение.

Predistortion is a technique used to improve the linearity of radio transmitter amplifiers. Radio transmitter amplifiers in most telecommunications systems are required to be "linear", in that they must accurately reproduce the signal present at their input. An amplifier that compresses its input or has a non linear input/output relationship causes the output signal to splatter onto adjacent radio frequencies. This causes interference on other radio channels. There are many different ways of specifying the linearity of a power amplifier, including P1dB, Inter modulation Distortion (IMD), AM to PM, spectral regrowth and Noise Power Ratio (NPR). For a truly linear system, these measures are in a sense all equivalent. That is, a power amplifier with low inter modulation distortion will also have low spectral regrowth and low AM to PM distortion. Likewise there are two equivalent ways of conceptualizing how predistortion amplifiers work: correcting gain and phase distortions, or cancelling inter modulation products. Usually one of the two conceptualizations is preferred when designing predistortion circuitry; however the end result is generally the same. A predistorter designed to correct gain and phase non linearities will also improve IMD, while one which targets inter modulation products will also reduce gain and phase perturbations. When combined with the target amplifier, the linearizer produces an overall system that is more linear and reduces the amplifier's distortion. In essence, "inverse distortion" is introduced into the input of the amplifier, thereby cancelling any non linearity the amplifier might have. Predistortion is a cost saving and power efficiency technique. Radio power amplifiers tend to become more non linear as their output power increases towards their maximum rated output. Predistortion is a way to get more usable power from the amplifier, without having to build a larger, less efficient and more expensive amplifier. Another important consideration in design of RF power amplifiers is the memory effect or amplifier nonlinear dynamics. Predistortion can be implemented in an analog as well as digital manner known as digital pre distortion.