خطی‌سازی تقویت‌کننده‌های توان بالای فرکانس رادیویی (RF) به روش پیش‌اعوجاج با تولید اعوجاج مکعبی ترانزیستورهای ماسفت
الموضوعات :
محمدیونس انصاری موحد
1
,
محمدرضا متولی کسمائی
2
1 - دانشکده فنی و مهندسی، گروه برق، دانشگاه قم، قم، ایران
2 - دانشکده فنی و مهندسی، گروه برق، دانشگاه قم، قم، ایران
الکلمات المفتاحية: تقویت‌کننده توان بالای غیرخطی, روش پیش‌اعوجاج, اعوجاج مرتبه سوم و پنجم, اعوجاج مکعبی,
ملخص المقالة :
در این مقاله به روش پیش‌اعوجاج و با تولید اعوجاج مکعبی به وسیله ترانزیستور ماسفت، مؤلفه اعوجاج مرتبه سوم (IMD3) و پنجم (IMD5) یک تقویت‌کننده غیرخطی توان بالای فرکانس رادیویی کاهش می‌یابد. روش پیش‌اعوجاج در خطی‌سازی تقویت‌کننده‌های توان بالای فرکانس رادیویی برای سیستم‌های مخابراتی کاربردهای فراوانی دارد. ساختار این روش پیچیده نیست و می‌تواند به سادگی برای خطی‌سازی تقویت‌کننده‌های غیرخطی مورد استفاده قرار گیرد. در این روش، اعوجاجی به‌عنوان اعوجاج مکمل در ورودی یک تقویت‌کننده غیرخطی قرار می‌گیرد تا با جمع دو اعوجاج (یعنی اعوجاج ناشی از خود تقویت‌کننده غیرخطی و اعوجاج مکمل ناشی از المان غیرخطی دیگر) تقویت‌کننده غیرخطی را خطی کند. میزان خطی‌سازی با این روش اگرچه خیلی قابل ملاحظه نیست، اما همین میزان خطی‌سازی هم برای بسیاری از سیستم‌های مخابراتی کافی است. مزیت عمده این روش سادگی مدار، بازدهی بالا و توانایی خطی‌سازی در یک پهنای باند فرکانسی نسبتاً بزرگ است. در این مقاله مقدار خطی‌سازی سیگنال‌های اعوجاج مرتبه سوم و پنجم تقویت‌کننده‌های توان بالا نسبت به کارهای مشابه قبلی بهتر شده و نتایج به کمک نرم‌افزار ADS نشان داده شده‌اند.
[1] B. Andžej, V. Barzdenas, and A. Vasjanov, "Linearization as a solution for power amplifier imperfections: a review of methods," Electronics, vol. 10, no. 9, Article ID: 1073, May 2021.
[2] P. L. Gilabert, J. R. Pérez-Cisneros, G. Montoro, M. Lavín, and J. García, "Digital predistortion linearization of a GaN HEMT push-pull power amplifier for cable applications with high fractional bandwidth," IEEE Trans. on Broadcasting, vol. 69, no. 2, pp. 516-527, Jun. 2023.
[3] W. T. Tsai, C. Y. Liou, Z. A. Peng, and S. G. Mao, "Intermodulation distortion analysis for power amplifier with various collector voltages," in Proc. IEEE Int. Symp. on Radio-Frequency Integration Technology, RFIT'18, 3 pp., Melbourne, Australia, 15-17 Aug. 2018.
[4] S. Wang, P. M. Ferreira, and A. Benlarbi-Delai, "Physics informed spiking neural networks: application to digital predistortion for power amplifier linearization," IEEE Access, vol. 11, pp. 48441-48453, 2023.
[5] C. B. Haskins, Diode Predistortion Linearization for Power Amplifier RFICs in Digital Radios, Master Thesis, Virginia Polytechnic Institute and State University, Apr. 2000.
[6] C. S. Cripps, RF Power Amplifiers for Wireless Communications, Artech House, 2006.
[7] J. Pedro and N. Carvalho, Intermodulation Distortion in Microwave and Wireless Circuits, Artech House, 2003.
[8] S. Cripps, RF Power Amplifiers for Wireless Communications, Book, 2nd Edition, Artech, 2006.
[9] Q. Cai, W. Che, and K. Ma, "A linear GaN power amplifier using novel transistor based analog predistortion method," in Proc. IEEE MTT-S Int. Microwave Workshop Series on Advanced Materials and Processes for RF and THz Applications, IMWS-AMP'16, 4 pp., Chengdu, China, 20-22 Jul. 2016.
[10] Q. Cai, W. Che, K. Ma, and M. Zhang, "A simplified transistor based analog predistorter for a GaN Power mplifier," IEEE Trans. on Circuits and Systems II: Express Briefs, vol. 65, no. 3, pp. 326–330, Mar. 2018.
[11] F. G. Minenna, Y. Elskens, and F. Doveil, "The traveling-wave tube in the history of telecommunication", The European Physical Journal H, vol. 44, 36 pp., 2019.
[12] J. Carvers, "Amplifier linearization using a digital predistorter with fast adaptation and low memory requirements," IEEE Trans. on Vehicular Technology, vol. 39, no. 4, pp. 473-382, Nov. 1990.
[13] N. B. Carvalho and J. C. Pedro, Intermodulation Distortion in Microwave and Wireless Circuits, Artech, 2003.
[14] N. Safari, P. Fedorenko, J. S. Kenney, and T. Roste, "Spline-based model for digital predistortion of wide-band signals for high power amplifier linearization," in Proc. IEEE/MTT-S Int. Microwave Symp., pp. 1441-1444, Honolulu, HI, USA, 03-08 Jun. 2007.
[15] M. Xiao, Novel Predistortion Techniques for RF Power Amplifiers, Ph.D. Dissertation Thesis University of Birmingham, Oct. 2009.
[16] P. Kenington, High Linearity RF Amplifier Design, Book, Artech House, 2000.
[17] S. Bhardwaj, S. Moallemi, and J. Kitchen, "A review of hybrid supply modulators in CMOS technologies for envelope tracking PAs," IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 38, no. 5, pp. 6036-6062, May 2023.
[18] J. A. G. Aguilar, C. V. Rosales, and E. T. Cuautle, "Automated driving of GaN chireix power amplifier for the digital predistortion linearization," IEEE Trans. on Circuits and Systems II: Express Briefs, vol. 68, no. 6, pp. 1887-1891, Jun. 2021.
