放大器非线性失真研究装置文献综述

 2022-04-05 08:04

一、前言

晶体管工作在非线性区所引起的失真称为非线性失真,而非线性失真是模拟电路中影响电路性能的重要因素之一。现阶段对输出波形有正常到失真的变化的测量,并不是非常简单方便,因此设计并制作一个放大器非线性失真研究装置,使用晶体管、阻容元件、模拟开关等元器件设计并实现受控晶体管放大器,设计采集测量等系统电路,再根据放大器非线性失真研究装置组成框图,完成整体电路,使其外接示波器后,放大器能输出无明显失真的正弦电压、有“顶部失真”的电压、有“底部失真”的电压、有“双向失真”的电压、有“交越失真”的电压共五种电压。

本装置由外界信号源、微控制器模块、采集测量模块、晶体管放大器模块、外接示波器组成。运行时外接信号源频率1kHz、峰峰值20mV的正弦波作为晶体管放大器输入电压ui供模块测量,通过单片机控制输出无失真以及顶部失真、底部失真、双向失真、交越失真4种失真波形。从使用简单、调整方便、功能完备角度出发,实现了波形由正常到失真的变化的测量。

二、国内外研究现状

国外学者在这方面的研究较早,二十一世纪初期居多。

2004年Hyun-Chool Shin和Woo-Jin Song等人提出了两种新的归一化最小均方和仿射投影的可变步长算法——NLMS和APA方案[1]。利用投影加权误差向量的范数作为确定自适应滤波器如何接近最佳性能的标准。该算法提高了滤波器的性能,使得滤波器拥有更快的收敛速度和较低的失调误差。

2006年Rishad Ahmed Shafik、Md. Shahriar Rahman和AHM Razibul Islam等将误差向量大小、比特误码率和信噪比联系起来,研究说明了误码率、信噪比和误差向量大小之间的扩展关系[2]。在研究过程中,他们首先用归一化定义EVM,使该定义代表多调制系统,即二进制粒子位移键控(BPSK)、正交相移键控(QPSK)等。他们还比较了不同的性能指标,并表明EVM可以作为信噪比和误码率同等有用。由于归一化,对于给定的信噪比,EVM是相同的,它们之间保持着反比关系。由于误差矢量幅度可以使用矢量信号分析器直接从向下转换的信号中测量,因此可以节省查找误码率所需的额外计算,这更多的是端到端的比较。在许多自适应系统中,这也可以大大简化成本函数的计算。然而,对于大型流或数据包,EVM计算可能很昂贵。不同衰落环境的影响,使用EVM自适应M元调制系统而不是BER自适应系统的影响,现在被认为是这项工作的扩展。

而国内对这方面的研究主要集中在近几年。

2016年,解放军信息工程大学的邓海林、张德伟、周东方和解放军91230部队的杜健一起,研究分析了微波功率放大器非线性特性[3],为判断微波功率放大器非线性失真的主要影响因素,他们首先在传统幂级数模型的基础上对功率放大器的非线性幅度失真和相位失真进行拟合,基于包络分析法给出了功率放大器非线性失真与幅度和相位失真间的解析关系;其次,他们对幅度失真和相位失真引起的非线性失真进行了分析,给出了两者之间的等效失真关系式,据此可对任意给定的功率放大器进行分析,以确定非线性失真的主要影响因素,并用于指导模拟预失真线性化器的设计与调试;最后,他们通过对一Ka频段行波管放大器的非线性测试及模拟预失真线性化,验证了所提出的功率放大器非线性分析的正确性及幅相等效失真关系式的有效性。

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