Н.А. Треймут1, В.А. Сороцкий2

1,2 Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (Санкт-Петербург, Россия)

1 treimut2013@yandex.ru; 2 sorotsky@spbstu.ru

Постановка проблемы. Полярная архитектура усилителя мощности (УМ), основанная на при менении высокочастотного (ВЧ) ключевого УМ класса E, позволяет повысить коэффициент поле зного действия (КПД) радиопередающих устройств до значений порядка 80 −85%. Наиболее перспективным подходом к обеспечению достаточной ширины полосы пропускания УМ полярной архитектуры при сохранении высокого КПД является приме нение метода ступенчатой аппроксимации в усилителе огибающей (УО). При использовании указанного типа УО имеет мест о явная зависимость величины искажений от числа ступеней N. В большинстве проведенных исследований анализ особенностей ре ализации УО проводился, исходя из задач повышения КПД, а вопросам, связанным с оценкой искажений сигналов, влиянием числа ступеней на величину вектора ошибки (Error Vector Magnitude, EVM) и коэффициент битовых ошибок (BER), не было уделено должное внимание.

Цель. Определить влияние числа ступеней N в УОсо ступенчатой аппроксимацией, применяемом в составе УМ с полярной архитектурой, на уровень внеполосных излучений, кривые помехоустойчивости приема и величину EVM.

Результаты. Разработаны аналитическая и имитационная модели УМ полярной архитектуры с усилителями огибающей со ступенчатой аппроксимацией а также экспериментальный макет УМ. В ходе исследования определена зависимость характеристик УМ от числа уровней квантования. Установлены следующие зависимости EVM от N для APSK/QAM-16…-64 и BER от числа равномерных уровней квантования УО со ступенчатой аппроксимацией для QAM-16 и QAM--64. Показано, что в случае QAM-16 для обеспечения уровня внеполосных излучений в соседнем канале не более минус 40 дБ, необходимо использовать число уровней квантования не менее 12 и не более 16. Отмечено, что представле нные результаты позволяют сделать вывод о том, что при компромиссном выборе N, ступенчатая аппроксимация огибающей в УО является перспективным решением при построении УМ с полярной архитектурой, позволяя существенно повысить КПД, при незначительной величине вносимых искажений.

Практическая значимость. Предложенная схема УО позволит заметно улучшить массогабаритны е характеристики передатчика, а полученные зависимости обеспечат возможность оптимальным образом подобрать число уровней квантования при разработке и проектировании УО, основанного на применении ступенчатой аппроксимации.

Треймут Н.А., Сороцкий В.А. Оценка искажений сигналов в ключевом усилителе мощности с поля рной архитектурой при ступенчатой аппроксимации огибающей // Радиотехника. 2026. Т. 90. № 3. С. 117−125. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486202603-10

1. Гельгор А.Л., Попов Е.А. Оптимизация формы огибающей многокомпонентных сигналов при наличии ограничений на пикфактор и коэффициент корреляции // Информатика, телекоммуникации и управление. 2010. № 5(108). С. 25−30.
2. Pergushev A.O., Sorotsk y V.A., Zavjalov S.V. Impact of signal distortion in a power amplifier on telecommuni cation system efficiency // Computing, Telecommunications and Control. 2023. V. 16. № 1. Р. 21–34.
3. Afanasyev P., Grebennikov A.V., Farrell R., Dooley J. Analysis and design of outphasing transmitter using class-E power amplifiers with shunt capacitances and shunt filters // IEEE Access. 2020. V. 8. Р. 208879−208891.
4. Pergushev A., Sorotsky V.A., Zudov R. I., Zavjalov S.V., Ovsyannikova A.S. Influence of characteristics of Switched-Mode Modulation Power Supply on FTN signal distortions // 2021 Internation al Conference on Electrical Engineering and Photonics (EExPolytech), St. Petersburg, Russian Federation. 2021. Р. 15−18.
5. Sorotsky V.A., Zudov R.I., Pergushev A.O., Ulanov A.M., Kulikov N.V. Envelope distortion in EER power amplifier under VSWR variation // 2022 International Conference on Electrical Engine ering and Photonics (EExPolytech). St. Petersburg. Russian Fede ration. 2022. Р. 17−20.
6. Леонтьев Е.В., Коротков А.С., Матвеев Ю.А. Усилитель мощности класса G для инфокоммуникационных систем // Сб. тезисов 7-й Междунар. науч. конф. «Электронная компонентная база и микроэлектронные модули» Российского форума «Микроэлектроника-2021». 2021. C. 930−931.
7. Hsia C., Kimball D.F., Lanfranco S., Asbeck P.M. Wideband high efficiency digitally-assisted envelope amplifier with dual switching stages for radio base-station envelope tracking power ampli fiers // 2010 IEEE MTT-S International Microwave Symposium. Anaheim. CA. USA. 2010. Р. 672−675.
8. Mardoyan H. et al. Single carrier 168-Gb/s line-rate PAM direct detection transmi ssion using high-speed selector power DAC for optical interconnects // Journal of Lightwave Technology. V. 34. № 7. Р. 1593−1598.
9. Гуревич М.С. Спектры радиосигналов. М.: Связьиздат. 1963. 1
10. Daumont S., Basel R., Louet Y. Root-Raised Cosine filter influences on PAPR distribution of si ngle carrier signals // ISCCSP 2 0 0
11. Malta. 12−14 March 2008. 1
12. Электронный ресурс, дата обращ ения 10.09.2025 https://www.infin eon.com/assets/row/public/documents/24/49/infineonigt65r035d2-datasheet-en.pdf?fileId=8ac78c8c8eeb092c018f0a57c130030a. 1
13. Отчет МСЭ-R SM.2 4 2
14. Нежелательные излучения цифровых радиосистем. МСЭ. 2018. 58 с.