前馈超线性技术在星用固放中的应用

设定双音测试信号频率为f1=f0MHz，f1=(f0+10)MHz，对推动放大进行仿真，仿真结果如图3所示，推动放大三阶交调系数IM3-30 dBc。推动放大最终实现指标：1 dB压缩点输出功率≥30 dBm；三阶交调系数IM3≤-30 dBc(输出功率24 dBm时)；小信号增益≥20 dB。


2．2 主功率放大器

主功率放大主要功能是完成对信号的功率放大，实现大功率输出。主功率放大采用两级放大，输入端加隔离器，输出端加环行器加大功率负载，以保证输入输出驻波

设定双音测试信号频率为f1=f0 MHz，f1=(f0+1)MHz，对主功率放大进行仿真，仿真结果如图4所示，主功率放大三阶交调系数IM3-22 dBc。主功率放大最终实现指标：1 dB压缩点输出功率≥44 dBm；三阶交调系数IM3≤-20 dBc@P-1db；信号增益≥20 dB。

2．3 辅助功率放大器

辅助功率放大器的主要功能是完成对失真信号的放大，与主路信号中的失真信号幅度相等，相位相反，以抵消主路信号的失真，从而实现高线性输出。辅助功率放大采用两级功率管放大，最终实现以下指标1 dB压缩点输出功率≥37 dBm；三阶交调分量≤-20 dBc@P-1 dB；小信号增益≥30 dB。

2．4 矢量调制器及自适应电路

矢量调制器即衰减器和相移器，在前馈系统中实现对信号幅度和相位的精确控制，前馈系统无论是信号抵消还是失真信号抵消，均需通过矢量调制器的调整来实现两支路相位相反幅度相等。

前馈功率放大器在工作条件变化时，电路的参数变化无法保持一致，从而造成放大器线性度的恶化，致使其稳定性差。因此为保证良好的线性化效果，必须附加一定的自适应电路。自适应前馈技术一般有3种反馈策略，即导频信号法、相关检测法和能量最小法。最小功率检测法电路相对简单，且不会引入新的失真信号。最小功率检测法通过调节矢量调制器的控制系数，使提取的失真信号能量最小化，以达到使非线性失真信号最小化的目的。最小功率检测法自适应电路原理框图如图5所示。

图2中输入信号为耦合器4的输入，输出信号为耦合器3的输出。输入耦合信号先与输出耦合信号进行混频，再经带通滤波器滤出失真信号，用检波管检波、检波电平送入控制电路，通过调整控制电压，控制矢量调制器。

2．5 实测结果

前馈超线性星用固放的线性度测试结果如图6所示，固放在单音信号输出41 dBm，即双音信号输出44dBm时，三阶交调系数IM3-50dBc。一般情况下，固放在1 dB压缩点输出时三阶交调系数指标约为-20 dBc，本固放使用前馈超线性技术后，三阶交调系数指标相对于传统固放的改善在30 dB以上。