УСТРОЙСТВО ЛИНЕЙНОГО УСИЛЕНИЯ СИГНАЛА С АМПЛИТУДНОЙ И ФАЗОВОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕЛИНЕЙНОГО УСИЛИТЕЛЯ

Устройство линейного усиления сигнала с амплитудной и фазовой модуляцией с использованием нелинейного усилителя. Полезная модель относится к технике связи и может использоваться в передающих и ретранслирующих устройствах для линейного усиления сигнала с амплитудной и фазовой модуляцией с использованием нелинейного усилителя.
Известно устройство для линейного усиления сигнала с амплитудной и фазовой модуляцией с использованием нелинейного усилителя [1], содержащее амплитудный детектор и ограничитель, входы которых являются входами устройства, два нелинейных усилителя, два фазовых модулятора, инвертор, выход которого соединен с сигнальным входом первого фазового модулятора, сумматор, выход которого является выходом устройства. Недостатком этого устройства является его сложность, возникающая из-за необходимости использовать два нелинейных усилителя вместо одного, а также значительные искажения сигнала, появляющиеся на выходе устройства при неидентичности нелинейных усилителей мощности [2, 3]. Технический результат изобретения заключается в упрощении устройства и уменьшении искажений, возникающих при усилении сигнала. Для достижения указанного технического результата в устройство, содержащее амплитудный детектор и ограничитель, входы которых являются входами устройства, нелинейный усилитель, два фазовых модулятора, инвертор, выход которого соединен с сигнальным входом первого фазового модулятора, сумматор, выход которого является выходом устройства, введены пиковый детектор, вход которого соединен с выходом амплитудного детектора, нелинейный преобразователь, осуществляющий преобразование отношения поступающих на его входы сигналов по закону арккосинуса, один вход которого соединен с выходом амплитудного детектора, другой вход - с выходом пикового детектора, а выход соединен с входом инвертора и сигнальным входом второго фазового модулятора, при этом, входы сумматора соединены с выходами первого и второго фазовых модуляторов, выход ограничителя соединен с входом нелинейного усилителя, выход которого соединен с опорными входами первого и второго фазовых модуляторов.
На фиг. 1 представлена структурная схема предложенного устройства. Устройство содержит амплитудный детектор 1, нелинейный преобразователь 2, осуществляющий преобразование отношения поступающих на его входы сигналов по закону арккосинуса, инвертор 3, пиковый детектор 4, первый фазовый модулятор 8 и второй фазовый модулятор 5, ограничитель 6, нелинейный усилитель 7 и сумматор 9. Устройство работает следующим образом.
in
0
На вход устройства поступает произвольный радиосигнал S(t) на частоте ω, модулированный по амплитуде A(t) и фазе φ(t)
in
Входной сигнал S(t) (1) поступает на вход амплитудного детектора 1 и ограничителя 6.
in
m
На выходе амплитудного детектора 1 формируется сигнал, равный амплитуде A(t) входного сигнала S(t) (1). Сигнал с выхода амплитудного детектора 1 поступает на вход пикового детектора 4 и первый вход нелинейного преобразователя 2. На выходе пикового детектора 4 формируется сигнал A, равный максимальной амплитуде входного сигнала. Таким образом, на выходе нелинейного преобразователя 2 формируется сигнал θ(t):
инв
Сигнал θ(t) (2) с выхода нелинейного преобразователя 2 поступает на сигнальный вход второго фазового модулятора 5 и на вход инвертора 3, на выходе которого формируется сигнал θ(t) инверсный по отношению к поступившему сигнала θ(t):
in
В ограничителе 6 из входного сигнала S(t) (1) выделяется фазомодулированная составляющая p(t) с постоянной амплитудой, поступающая на вход нелинейного усилителя 7:
В нелинейном усилителе 7 сигнал p(t) (4) усиливается без искажений, поскольку не имеет модуляции по амплитуде:
где G - коэффициент усиления нелинейного усилителя 7.
Сигнал P(t) (5) с выхода нелинейного усилителя 7 поступает на опорные входы фазовых модуляторов 5 и 8.
инв
1
В первом фазовом модуляторе 8 происходит модуляция сигнала P(t) (5), поступившего на опорный вход с выхода нелинейного усилителя 7, сигналом θ(t) (3), поступившим на сигнальный вход с выхода инвертора 3. Таким образом, на выходе первого фазового модулятора 8 формируется сигнал S(t):
2
Во втором фазовом модуляторе 5 происходит модуляция сигнала P(t) (5), поступившего на опорный вход с выхода нелинейного усилителя 7, сигналом θ(t) (2), поступившим на сигнальный вход с выхода нелинейного преобразователя 2. Таким образом, на выходе второго фазового модулятора 5 формируется сигнал S(t):
1
2
out
Сигналы с выходов фазовых модуляторов S(t) (6) и S(t) (7) поступают на входы сумматора 9, в котором происходит их суммирование. На выходе сумматора (выходе устройства) формируется сигнал S(t), равный:
С учетом тригонометрического тождества для суммы косинусов, выражение (8) может быть представлено в виде:
out
Сопоставление (9) с (1) позволяет сделать вывод о том, что выходной сигнал S(t) (9) является линейно усиленной в  раз копией входного сигнала .
Предлагаемое устройство осуществляет линейное усиление сигнала с амплитудной и фазовой модуляцией с использованием нелинейного усилителя. При этом в отличие от устройства, описанного в [1], в предложенном устройстве применяется лишь один нелинейный усилитель, что позволяет достигнуть технический результат, который заключается в упрощении устройства и уменьшении искажений сигнала на его выходе за счет устранения искажений, обусловленных неидентичностью усилителей мощности [2, 3].
ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ
1 Cox D.C. Linear amplification with nonlinear components. - IEEE, 1974. - 4 p.
2 Casadevall F.J., Valdovinos A. Performance analysis of QAM modulations applied to the LINC transmitter.- IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 42, no. 4, pp. 399-406, Nov. 1993
3 Wang H., Lui T., Ye Y., Xu T. influence of phase and gain imbalances on recombined signal in LINC transmitters. - IEEE, 2009, 423-426 pp.