前馈超线性技术在星用固放中的应用

摘要前馈技术是一种能有效改善固放线性度指标的方法。为满足星用固放对线性度指标越来越高的要求，文中以某前馈超线性星用固放为例，介绍了前馈超线性技术在星用固放中的应用。从前馈超线性技术工作原理、固放推动放大器指标分配、主功率放大器指标分配、辅助功率放大器指标分配、矢量调制器及自适应电路选用几个方面对放大器进行了分析。实测结果证明，星用固放通过引入前馈超线性技术，三阶交调系数指标-50 dBc，相对于传统固放线性度指标改善30 dB以上。
关键词前馈超线性；三阶交调系数；星用固放

现代卫星通信具有以下特点：卫星通信数据量越来越大；频谱资源紧张，通信信道越来越窄；通信保密性要求越来越高；多载波及包络时变的数字调制系统应用越来越广泛。当射频固放工作在大信号或多信号时，其幅度和相位特性的非线性会引起信号失真，产生互调，从而影响通信质量。围绕着如何减小这种互调产物，保证信号质量的问题，对卫星通信、数传发射机的核心部件-星用固放的线性度提出了越来越高的要求。
目前我国现有的卫星通信系统为获得高线性，固放多采用传统的功率回退的办法，虽然电路简单，但功率放大器的线性度改善是通过牺牲系统工作效率和固放的输出功率获得的，线性化指标也较差，对于卫星通信系统工程应用来说缺点多、弊端大，卫星通信系统对于超线性星用固放的需求越来越迫切。本文以某超线性星用固放为例，介绍前馈超线性技术在星用同放中的应用。

1 工作原理
前馈系统工作原理如图1所示，由环1信号抵消环和环2失真信号抵消环组成，环1实现失真信号提取功能，环2实现失真信号抵消功能。输入射频信号通过功分器分两路进入环1，一路进入主功率放大器进行射频放大，由于射频放大器固有的非线性效应，主功率放大器输出信号包含有失真分量；一路信号调整相位幅度后作为参考支路，与主功率放大器输出耦合出的信号进行叠加，通过调整参考支路的相位幅度，使得参考支路信号与主功率放大器输出耦合出的信号相位相反幅度相等，从而实现信号抵消，环1的下支路输出信号只剩下失真信号。环1下支路得到的失真信号进入环2辅助功率放大器进行失真信号放大，进入耦合器与上支路主功率放大器放大输出的信号进行叠加，通过调整上支路主功率放大器输出信号的相位延时，使得两支路的失真信号相位相反，通过调整辅助功率放大器的增益，使得两支路失真信号幅度相等，从而实现失真信号抵消，在系统的最终输出中得到放大的无失真信号。