خطی‌سازی تقویت‌کننده‌های توان بالا با استفاده از روش Feed Forward اصلاح‌شده
محورهای موضوعی : مهندسی برق و کامپیوترمحمدرضا متولی کسمائی 1 * , کلاوس سولباخ 2
1 - دانشگاه قم
2 - دانشگاه دیسبورگ
کلید واژه: تقویت‌کننده توان بالا تقویت‌کننده فیدفوروارد سری ولترا سیگنال‌های نوع IMD3,
چکیده مقاله :
این مقاله یک مدار اصلاح‌شده برای بهبود خطی‌سازی تقویت‌کننده‌های توان بالا بر اساس مدل مدار تقویت‌کننده فیدفوروارد ارائه می‌دهد. به کمک مدل ریاضی المان‌های مورد استفاده، مدار اصلاح شده شبیه‌سازی، ساخته و اندازه‌گیری شده است. مدل تقویت‌کننده توان بالا، به وسیله تقریب دامنه تابع تبدیل و فاز بهره تقویت‌کننده (که به دامنه ورودی وابسته است) با استفاده از سری تیلور مختلط که فرم ساده‌شده سری ولترا است، انجام گرفت. در اثبات کارکرد عملی طرح، متوجه شده‌ایم که تنظیمات مدار به شرایط هدایت تقویت‌کننده‌ها بستگی دارد و خطی‌شدن سیگنال‌ها فقط برای یک محدوده باریکی از توان ورودی (یا دامنه ورودی) قابل دسترسی است. قسمت اعظم شبیه‌سازی کل مدار به وسیله مدل ناشی از مشخصه‌های تابع تبدیل دو تقویت‌کننده توان بالا تعیین شده است. مدار جدید در مقایسه با تقویت‌کننده فیدفوروارد متداول، ضمن افزایش قابل ملاحظه بازدهی، توان سیگنال‌های مزاحم نوع IMD3 را نیز در دامنه‌های ورودی بزرگ (سیگنال‌های بزرگ) کمینه می‌کند.
This paper offers a modified circuit for improving linearization of power amplifier with based on the model of the Feed Forward circuit amplifier. With the help of mathematical model for the single power amplifier, the circuit is simulated und a demonstrator is built and measured. it is used a complex Taylor series for modeling the power amplifier by the approximation of the amplitude transfer function and the level-dependence of the transmission-phase of the power amplifier and can be understood as a simplified form of Volterra series. In our proof of concept experiment, we verified the concept but also found that the adjustment of the circuit is critically dependent on the drive conditions and linearization is achieved only for a narrow range of drive power. The simulation of the total circuit is largely determined by the models for the transmission characteristics of the two power amplifiers. The new circuit in compare with the conventional Feed Forward amplifier, in addition a significant increase in efficiency to minimize the power of the distortion signal 3IMD for large driving amplitude (large signals).
[1] S. Z. ASIF, Wireless Communications Evolution to 3G and Beyond, Artech House, 2007.
[2] K. Solbach, Feed Forward Amplifier for GSM, University Duisburg-Essen, Germany, Sep. 2002.
[3] H. S. Black, Wave Translation System, USA Patent, US2,102,671, Dec. 1937.
[4] N. Pothecary, Feedforward Linear Power Amplifier, Artech House, 1999.
[5] P. B. Kenington, High-Linearity RF Amplifier Design, Artech House, 2000.
[6] J. Eisenberg, L. Altos, and S. Avis, Closed Loop Active Cancellation Technique (ACT)-Based RF Power Architecture, USA Patent, US 6,452,446 B1, Sep. 2002.
[7] K. J. Cho, J. H. Kim, and S. P. Stapleton, "RF high power doherty amplifier for improving the efficiency of a feed forward linear amplifier," IEEE MTT-S Int. Microwave Symposium Digest, vol. 2, pp. 847-850, Seoul, South Korea, Jul. 2004.
[8] T. Ogawa, T. Iwasaki, H. Maruyama, K. Horiguchi, M. Nakayama, Y. Ikeda, and H. Kurebayash, "High efficiency feed-forward amplifier using RF predistortion linearizer and the modified doherty amplifier," IEEE MTT-S Int. Microwave Symposium Digest, vol. 2, pp. 537-540, Tokyo, Japan, 6-11 Jun. 2004.
[9] E. Chong, The Volterra Series and the Direct. Method of Distortion Analysis, University of Toronto, Research Work, 2001.
[10] J. Vuolevi and T. Rahkonen, Distortion in RF Power Amplifier, Artech House, 2003.
[11] J. Aikio, Frequency Domain Model Fitting and Volterra Analysis Implemented on top of Harmonic Balance Simulation, Faculty of Technology, Department of Electrical and Information Engineering, University of Oulo, Research Work, 2007.
[12] M. R. Motavalli, Untersuchung einer Leistungskombinations-Schaltung mit Feed Forward-Linearisierung, Dissertation, University Duisburg-Essen, Germany, Sep. 2010.
[13] N. Carvalho and J. C. Pedro, "A comprehensive explantion of distortion sideband asymmetries," IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques, vol. 50, no. 9, pp. 2090-2101, Sep. 2002.
[14] G. Xiangqian, K. Hongwen, and C. Hongxing, The Least-Square Method in Complex Number Domain, Beijing, China, Mar. 2006.