1 Введение

В современным системах подвижной связи декаметрового диапазона, работающих с однополосными сигналами и сложными сигналами типа OFDM, используются транзисторные широкополосные каскады и схемы со сложением мощностей. К усилителям, в которых реализованы сложные алгоритмы обработки сигналов, всегда предъявляется ряд технических требований по надежности, уровню и контролю выходной мощности, а главное – по минимизации нелинейных искажений в широкой полосе частот.

Изучение состояния проектирования усилителей мощности у нас в стране и за рубежом показывает, что в настоящее время подавляющая часть усилителей разрабатывается с применением активных режимов работы транзисторов класса А, АВ и В в оконечных каскадах. Это обусловлено большим опытом проектирования и хорошо развитой теорией построения подобных устройств, что позволяет проводить разработки в достаточно сжатые сроки.

Однако имеется ряд проблем, которые возникают при разработке и конструировании выходных транзисторных усилительных модулей, включающих схемы сложения (деления) мощности и работающих со сложным многочастотным сигналом:

• при работе мощных усилительных модулей с коэффициентом полезного действия (КПД) более 40% трудно обеспечить высокую линейность амплитудной характеристики (АХ) и фазоамплитудной характеристики (ФАХ) ;
• в спектре выходных сигналов многочастотного усилителя мощности всегда появляются интермодуляционные искажения (ИМИ), которые практически не фильтруются и значительно ухудшают параметры системы связи. Высокая линейность характеристик может быть достигнута путем снижения КПД до 10…20 %, что неприемлемо для дорогих мощных усилителей, работающих на участках АХ, близкой к мощности насыщения [1];
• чтобы подавить ИМИ в выходном спектре сигналов усилителей необходимо применять в передатчике различные способы повышения линейности: линейная и нелинейная обратные связи, предискажения и адаптивная коррекция [2].

Все эти способы резко усложняют схемотехническое построение ВЧ трактов, но, хотя они направлены главным образом на повышение линейности, их применение может давать, пусть даже небольшой, выигрыш в КПД.

В течение последних 60-ти лет исследователями был предложен целый ряд различных методов повышения энергетической эффективности усилителей мощности сигналов с переменной амплитудой. Применение некоторых из них позволяет резко увеличить КПД передатчиков с сохранением линейности усилительного тракта на требуемом уровне. Для исключения неоднозначности в понимании термина высоколинейные усилители определим допустимый уровень нелинейных искажений, по которому мы будем проводить условное деление усилителей на линейные и высоколинейные классы. В существующей нормативной документации отсутствуют критерии такого деления радиопередающих устройств на классы линейные и высоколинейные, хотя для радиостанций, работающих со сложными видами сигналов (OFDM, CDMA и т.п.), возможно возникла уже такая необходимость.

Поэтому условно определим, что к высоколинейным усилителям мы будем относить усилительные устройства с уровнем составляющих продуктов взаимной модуляции 3-его и 5-ого порядка менее минус 35 дБ для радиостанций подвижной службы, что выше требований ГОСТ 22579 [3] и менее минус 45 дБ для стационарных передатчиков, что выше требований ГОСТ Р 51903 [4]. Обзору методов, а также рассмотрению вопросов, связанных с построением высоколинейных усилителей мощности, посвящена настоящая работа. Целью работы является выбор направления построения передатчика, отвечающего выше установленным требованиям линейности.

Читать далее>>