一种应用于Ka频段空间行波管放大器的宽带线性化器

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)中国空间技术研究院西安分院 作者:周斌

  为了降低行波管放大器(TWTA)的非线性,介绍了一种采用传输拓扑的宽带二极管预失真线性化器的设计。分析了用于补偿TWTA 非线性的线性化器增益和相位扩张特性。测试结果表明,在19. 5 ~ 21. 3 GHz 频率范围内,TWTA 的交调指标得到改善。

  随着大容量卫星通信系统的快速发展,发射通道多载波工作时,由高功率放大器(HPA) 的幅度和相位非线性产生的交调产物成为了发射通道内的噪声源。为了降低这种非线性影响,通常HPA 的工作点会选择在远离饱和点,直接导致的HPA 的低效率。采用线性化技术,获得良好的交调指标的同时,能够提高工作点至饱和区。

  预失真线性化技术是卫星转发系统应用的主流技术。预失真信号具有与HPA 非线性相反的增益和相位非线性,能够补偿HPA 的非线性。近来研究表明二极管预失真技术更适用于卫星应用,真空技术网(http://www.chvacuum.com/)认为其线性化器设计简单,具有小型化、宽带化和低功耗的优点。

  本文介绍了一种采用传输拓扑的Ka 频段宽带预失真线性化器的设计,使用反向并联二极管并设计偏置电路,分析了用于补偿行波管放大器(TWTA)非线性的线性化器增益和相位扩张特性,并研制了样机,与TWTA 联试的结果表明,增益压缩、相移和交调指标得到改善。

  线性化器的理论分析

  传输型二极管预失真线性化器的原理基于双路矢量合成,原理图如图1。

传输型二极管预失真线性化器原理图

图1 传输型二极管预失真线性化器原理图

  肖特基二极管可以理解为可变动态阻抗,其电阻值会随着输入信号电平变化。通常,在低电平输入信号时,二极管可以认为是开路,在高电平输入信号时,二极管可以认为是短路。

  本文中,采用肖特基二极管设计了一种宽带线性化器,实现了与TWTA 非线性特性相反的增益和相位扩张,有效补偿了TWTA 的非线性转移特性。这种线性化器具有小型化、轻量化的优点,已经应用在通信卫星的Ka 频段LTWTA 产品中。

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