Полярная полиномиальная модель цифрового корректора для компенсации нелинейных искажений СВЧ усилителя мощности с несогласованной нагрузкой

Аннотация

В работе представлена полярная полиномиальная модель цифрового корректора для компенсации нелинейных искажений СВЧ усилителя мощности с несогласованной нагрузкой, которая учитывает раздельное влияние модуля и фазы коэффициента отражения на нелинейную динамику усилителя. Ключевым преимуществом предложенной модели является использование только отсчетов входного сигнала и значения комплексного коэффициента отражения, что значительно снижает вычислительную и аппаратную сложность реализации цифровых предыскажений сигнала. Результаты имитационного моделирования и сравнительного анализа подтверждают высокую эффективность линеаризации передающего тракта в широком диапазоне изменения нагрузок с помощью разработанной модели. Таким образом, предложенный подход позволяет рекомендовать разработанную полярную полиномиальную модель для практического применения в современных системах беспроводной связи с целью эффективной линеаризации выходных трактов в условиях реальной эксплуатационной неопределенности импеданса нагрузки.

• цифровой корректор
• нелинейный усилитель мощности
• архитектуры обучения
• рассогласованная нагрузка
• коэффициент отражения

Abstract (in English)

Digital nonlinear distortion corrector for a microwave power amplifier with a mismatched load based on a polar polynomial model

The paper presents a polar polynomial model of a digital corrector for compensating for nonlinear distortions of a microwave power amplifier with an unmatched load, which takes into account the separate influence of the magnitude and phase of the reflection coefficient on the nonlinear dynamics of the amplifier. The key advantage of the proposed model is the use of only input signal samples and the value of the complex reflection coefficient, which significantly reduces the computational and hardware complexity of implementing digital signal predistortion. The results of simulation modeling and comparative analysis confirm the high efficiency of linearization of the transmission path in a wide range of load changes using the developed model. Thus, the proposed approach allows us to recommend the developed polar polynomial model for practical application in modern wireless communication systems for the purpose of efficient linearization of output paths under conditions of real operational uncertainty of load impedance.

Для цитирования

Литература

1. Назаров Л.Е., Зудилин А.С. Влияние нелинейностей передатчика на многочастотные сигналы с ортогональным частотным мультиплексированием // Журнал радиоэлектроники. - 2010. - №. 12. - С. 5-5.
2. Аверина Л.И., Бобрешов А.М., Шутов В.Д. Повышение линейности передающего тракта методом цифровых предыскажений // Нелинейный мир. - 2013. - Т. 11. - №. 10. - С. 720-727.
3. Ghoniem A.A. et al. An error vector magnitude performance modeling and analysis methodology for 5G mm-Wave Transmitters // IEEE Microwave and Wireless Technology Letters. - 2023. - Т. 33. - №. 6. - С. 771-774.
4. Romier M. et al. Load-pull effect on radiation characteristics of active antennas // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. - 2008. - Т. 7. - С. 550-552.
5. El Nashef G.Z. et al. EM/circuit mixed simulation technique for an active antenna // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. - 2011. - Т. 10. - С. 354-357.
6. El Nashef G.Z. et al. Second order extension of power amplifiers behavioral models for accuracy improvements // The 40th European Microwave Conference. - IEEE, 2010. - С. 1030-1033.
7. Fager C. et al. Prediction of smart antenna transmitter characteristics using a new behavioral modeling approach // 2014 IEEE MTT-S International Microwave Symposium (IMS2014). - IEEE, 2014. - С. 1-4.
8. Zargar H., Banai A., Pedro J.C. A new double input-double output complex envelope amplifier behavioral model taking into account source and load mismatch effects // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. - 2015. - Т. 63. - №. 2. - С. 766-774.
9. Cai J., Gonçalves R., Pedro J.C. A new complex envelope behavioral model for load mismatched power amplifiers // International Journal of RF and Microwave Computer-Aided Engineering. - 2017. - Т. 27. - №. 6. - С. e21097.
10. Liu X. et al. Load-mismatch tracking digital predistortion technique for mobile-terminal power amplifiers // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. - 2023. - Т. 71. - №. 1. - С. 158-172.
11. Jaraut P. et al. Behavior modeling and digital predistortion of mismatched wireless transmitters using convolutional neural networks // IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs. - 2023. - Т. 70. - №. 1. - С. 336-340.
12. Eun C., Powers E.J. A new Volterra predistorter based on the indirect learning architecture // IEEE transactions on signal processing. - 1997. - Т. 45. - №. 1. - С. 223-227.
13. Zhou D., DeBrunner V.E. Novel adaptive nonlinear predistorters based on the direct learning algorithm // IEEE transactions on signal processing. - 2007. - Т. 55. - №. 1. - С. 120-133.
14. Chani-Cahuana J. et al. Iterative learning control for RF power amplifier linearization // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. - 2016. - Т. 64. - №. 9. - С. 2778-2789.
15. Аверина Л.И., Гутерман Н.Е. Сравнительный анализ архитектур обучения цифрового корректора в задаче линеаризации широкополосного усилителя мощности // Радиотехника. - 2025. - №. 9. - С. 45-53.
16. Jaraut P. et al. Linearization of load mismatched power amplifiers using reflection-aware augmented polynomial model // IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs. - 2024. - Т. 71. - №. 8. - С. 4025-4029.