Оценка искажений сигналов в ключевом усилителе мощности с полярной архитектурой при ступенчатой аппроксимации огибающей

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.