【摘 要】
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卫星通信因其诸多优点,近年来发展迅速,造成卫星频谱资源愈发紧张。复杂且高效的调制技术可以充分利用有限的频谱资源,但会使信号具有较高的峰均功率比,容易造成射频末端的功率放大器（简称“功放”）在饱和区域工作,功放饱和工作时产生的非线性失真会造成频谱扩展和邻道干扰,严重影响通信质量。采用线性化技术是提升功放线性度的一种有效措施。氮化镓（GaN）固态功放因其高效率等特点逐渐取代砷化镓（GaAs）功放,因此
【机 构】
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中国电子科技集团公司电子科学研究院
【出 处】
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中国电子科技集团公司电子科学研究院
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卫星通信因其诸多优点,近年来发展迅速,造成卫星频谱资源愈发紧张。复杂且高效的调制技术可以充分利用有限的频谱资源,但会使信号具有较高的峰均功率比,容易造成射频末端的功率放大器（简称“功放”）在饱和区域工作,功放饱和工作时产生的非线性失真会造成频谱扩展和邻道干扰,严重影响通信质量。采用线性化技术是提升功放线性度的一种有效措施。氮化镓（GaN）固态功放因其高效率等特点逐渐取代砷化镓（GaAs）功放,因此本文基于GaN固态功放,对其线性化技术展开研究,主要研究内容如下:首先对影响功放性能的主要参数与衡量功放线性度的关键指标进行阐述,通过数学方法对功放的非线性特性进行建模分析;通过对比各类线性化技术,基于肖特基势垒二极管的模拟预失真技术具有低复杂度、高效率、高稳定度等优点,因此采用该技术作为本文主要研究对象。然后,针对传统并联传输式预失真器幅相曲线不匹配GaN功放、补偿范围有限等问题,提出一种传统预失真器改进方案,设计出三款应用不同管座电路的改进型预失真器。应用管座电路1的预失真器可实现幅度补偿范围0.9dB-7.6dB,相位压缩范围9°-40°;应用管座电路2的预失真器实现幅度补偿0.5dB-7.2dB,并创新性的输出趋势为“凹”型双拐点相位补偿曲线;应用管座电路3的预失真器可实现1.5dB-8.2dB的幅度补偿,相位扩张范围为:0°-32°。进而,针对一款相位失真曲线为“凸”型双拐点的GaN固态功放,基于矢量叠加原理与管座电路1、2,完成两路合成式预失真器设计;并以该预失真器为基础,设计出一款线性化驱动模块,其无源结构采用全波导形式,解决了改进型预失真器存在的可调性有限与驻波特性差等问题。实物测试结果表明,在所需频段内,模块幅度曲线为扩张趋势,相位曲线为“凹”型双拐点曲线;其驻波比、增益、群时延等指标均满足预期要求。级联测试中,功放的三阶互调改善量可达10.44dB以上,1dB压缩点可提高3.93dB以上。根据测试结果对一款典型卫星通信系统模型进行对比分析,系统最大传输速率由2310kbps提高到5890kbps。基于Ka频段GaN固态功放对模拟预失真技术展开研究,创新性的提出了“凹”型双拐点相位补偿曲线输出的新型结构的预失真器,对目标功放有明显的非线性改善效果,对GaN固态功放的线性化以及卫星通信系统发展具有重要意义。
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