当前位置:无忧公文网 >范文大全 > 征文 > 数字电视OFDM发射机要求

数字电视OFDM发射机要求

时间:2022-05-02 19:40:05 浏览次数:

本文主要讲述了使用OFDM技术的数字电视发射机对高线性的要求,也是数字电视发射机的技术难点,及如何开发适合数字电视发射机中大功率放大器的预校正系统,达到改善大功率放大器的线性度,以提高放大器的工作效率。

常规OFDM(正交频分复用),例如欧COFDM的传输符号是多载波的频域赋值的QAM信号经过IFFT处理后得到的结果,由于这种处理是线性相加的关系,当IFFT的输入中存在相位一致的某些点时必然有较高的峰平比。IFFT变换的点数愈多,时域波形愈近似正态分布,其峰平比就越高。这对电视发射机线性度提出了非常高的要求。

对常规COFDM调制而言,数字电视广播发射机的技术难点之一就是研制开发适合数字电视发射机中大功率放大器的预校正系统,达到改善大功率放大器的线性度、提高放大器的工作效率的目的。

对发射机中功率放大器进行线性化有五种常见的技术:有源偏置、前馈、具有非线性元件的线性放大器、负反馈和预失真。

前馈有许多潜在的优点,如:(1)它可以大大改善功放的线性度;(2)在工作频带的带宽内,它不损失器件的增益带宽;(3)第二个辅助放大器仅处理误差信号,因此它是低功率和低噪声的放大器,使系统的总噪声性能得到改善;(4)它是无条件稳定的电路。但前馈法的系统结构复杂,增益、相位调整困难,硬件实现成本高。对于线性度要求较高的系统,必须加自适应电路才能满足要求。前馈法在温度、电源电压、工作频率等周围环境变化时,电路的参数变化不可能完全一致,从而使放大器的线性度变坏,影响放大器的性能。

在无线通信系统中,由于通信容量和运行成本都受功率效率的影响,因此,功率效率是一个非常重要的问题。尤其是使用变包络的线性调制时,如何将直流功率高效地转换为射频输出功率就显得更加重要。在有源偏置法中放大器的电源消耗跟随着输入信号的包络而变化,使放大器的效率得到较大的提高。

具有非线性元件的线性放大器方法不用反馈环,确保了整个电路工作稳定,并且能充分利用频谱资源和获得高效的功率效率,其实质是采用非常高效的非线性放大器(丙类、丁类、戊类)对恒包络信号进行射频放大。这种方法的缺点是需要产生复调相信号,需要设计两个匹配良好的放大器链,最后再将两个大功率的信号进行合成,不能适应于由温度、电源电压、频率变化引起放大器特性漂移的环境。

负反馈法是改善放大器线性度的一种较早的方法。一个放大器在射频段工作时经常会出现寄生振荡现象,振荡产生的谐波频率通常是射频频率的倍数,这种失真可以用低通或带通滤波器滤掉。假设谐波失真能够得到充分抑制,那么互调失真就成为主要矛盾。我们知道互调失真是调制信号的函数,可以采用射频信号的调制反馈而不是用直接反馈方式来抑制互调失真。根据反馈的要求,反馈系统通常是在低频段工作,这时环路增益可能较大,在环路内信号可能经历从低频调制到射频、放大、最后再变换回低频的过程。调制反馈的另一个优点是环路滤波器、控制稳定性等措施也是在基带进行的。与基本的反馈结构比较,这种方法要复杂得多,环路延时的增加也是调制反馈的主要限制因素之一。

预失真是补偿放大器非线性失真最好的方法之一。使用这种技术,在功率放大器输入端采用反失真来抵消功率放大器的非线性失真。如果设计这种反失真特性随放大器的工作点(输出功率)变化而变化,那么调节这种失真就可以补偿由温度、电源电压、管子老化等引起工作点变化造成系统性能的下降。目前,预失真技术包括射频预失真、中频预失真和基带预失真三种方法。射频预失真技术具有容易实现、成本低等优点,其缺点是使用射频非线性有源器件,难于调节和控制,不能做到较快的自适应。中频预失真器通过调整预失真器的系数, 可以补偿由于功率放大器的三次互调引起的非线性失真。但这种方法采用模拟电路来实现线性化,对非线性失真的改善度有限。基带预失真线性化系统的原理图如下图所示。从图中可以看出,预失真器的位置在基带。虚线框内的信号变换过程全部都是在数字域中进行的,它可以由数字信号处理器DSP和自适应预失真的算法来实现。基带预失真线性化技术不涉及复杂的射频信号处理,只对基带信号进行处理,而且很容易做到自适应,便于采用现代的数字信号处理技术来实现,因此,它是一种较好的线性化方法。

我们在预失真方面进行深入研究。其实验方案是以DSP为核心的、基于OFDM输入信号的实时预失真系统。大功率放大器(HPA)预失真器系统的硬件包括TMS320C62系列DSP处理器(定点运算);定向耦合器;下变频器(将射频变为中频);I、Q解调器(将中频信号变为基带信号);A/D变换器;RAM(幅度、相位);FIFO;接口电路;延时器:用软件实现。

我们对OFDM系统提出的基于估计器的数字自适应预失真方法,采用蒙特卡罗方法进行了计算机仿真,使用预失真技术中误码率及总功率下降两个重要的性能评估指标进行分析,结果表明:大功率放大器的非线性所引起的总功率下降在无预失真时,最优的输入回退为11dB;经过预失真补偿后,最优的输入回退为5dB左右。最优的输入回退减小了6dB,说明预失真器具有良好的补偿作用。从幅值和相位逼近曲线参数的动态趋势图可以看出,所提出的算法具有较快的收敛速度和较好的稳定性。

推荐访问: 发射机 数字电视 OFDM