基于零偏值二极管的模拟预失真电路制造技术

本发明专利技术涉及一种用于对光载无线通信系统中ROF的调制器及链路进行线性化的模拟预失真电路，属于电子技术领域。本发明专利技术的模拟预失真电路，由一对反向平行二极管构成，其中，二极管采用的是零偏置肖特基二极管，不需要外加偏置源，并且去除了T型结；两个二极管的串联电阻分别采用的是宽带电阻，但阻值不同，因此，能够产生更精确的预失真信号。本发明专利技术的优点在于：1.通过双频信号测试，在频带24.25GHz‑27.5GHz处，三阶交调最小改善10dB，最大改善36dB；2.通过调整二极管的串联电阻R1,R2，能够使预失真器的工作中心频率在20GHz‑40GHz范围内变化，从而可针对固定的频带，选取特定阻值的串联电阻进行预失真。

Analog predistortion circuit based on zero bias diode

The invention relates to an analog predistortion circuit for linearizing a modulator and a link of an ROF in a wireless optical communication system, which belongs to the field of electronic technology. The invention of the analog pre distortion circuit is composed of a pair of anti parallel diodes, the diode is used in zero bias Schottky diode, without bias source, and the removal of the T junction diode series resistance; two were used as broadband resistance, but the resistance is different, therefore, can produce more accurate the pre distortion signal. The invention has the advantages that: 1. by two frequency signals in the frequency band 24.25GHz test, 27.5GHz, three order intermodulation minimal improvement 10dB, maximum improvement 36dB; 2. by R1 series resistor, diode R2 adjustment, work center frequency can make the predistorter of the change in the 20GHz range of 40GHz, and thus the fixed the series resistance band, pre distortion select specific resistance.

【技术实现步骤摘要】
基于零偏值二极管的模拟预失真电路
本专利技术涉及一种能够对光载无线系统进行线性化的预失真电路，属于电子
具体涉及一种能够压缩三阶非线性失真的预失真电路。
技术介绍
随着通信技术的发展，宽带无线接入的需求增大。高频载波复用能够有效提高频谱利用率，以及通信系统的容量。通过微波同轴电缆传输信号，而成本太高，并且高频信号在电缆中有较高传输损耗。光载无线系统（RoF)解决了宽带无线的分布问题。光载无线系统将模拟光链路中的宽带无线信号从中心站传输到低成本的基站,具有带宽宽、成本低、损耗低、重量轻，更安全以及抗电磁干扰等特性。但是，在光载无线系统中，由于光副载波调制，存在非线性问题，主要非线性器件包括电吸收调制器（EAM）、马赫增德调制器、激光器等。另外，由于5G技术的提出，正交频分复用（OFDM）和波束成形（Beamforming）技术，使得载波数量大大增加，频谱间的干扰越来严重，非线性对系统的影响更大。因此，消除非线性系统的三阶交调成为了关键问题。模拟预失真电路能较好地抑制三阶交调。现有的宽带模拟预失真电路中加入了用于射频扼流的电感，以及直流偏置电源。电路尺寸较大，功耗较高，三阶交调随直流偏置变化较敏感，并且在两支路的接地端使用了两个电容。本专利技术有如下优点：1、在接地端使用一个电容，去除了用来射频扼流的T型节结构，即去除电感和两支路分别连接的的电容，而结构更简单，尺寸更小；2、本专利技术不需要电压源。通过精确选取电阻来控制通过两个二极管的自偏置电流，以产生所需要的三阶交调信号。克服了以往电路中三阶交调信号随偏置电流变化敏感的问题，且降低了功耗。3、通过调整与两个二极管串联的电阻阻值来进行高频段三阶交调分量的压缩，解决了预已有失真电路在高频段对三阶交调改善程度下降的问题。4、该电路可以通过改变与二极管串联的电阻3和4的阻值改变中心频率和工作带宽。本专利技术基于零偏值二极管的模拟预失真电路通过使用两个肖特基二极管1和2并联，专利技术出了更小尺寸和更高带宽的预失真电路，线性化性能良好。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服了现有技术的不足，提供了一种对光载无线系统进行线性化的预失真电路。预失真电路安装在光载无线系统的输入端，对输入信号产生预失真。本专利技术基于零偏值二极管的模拟预失真电路包括：左支电路01和右支路02，左支电路01由一个肖特基二极管1和一个电阻3串联而成，右支路02由一个肖特基二极管2和一个电阻4串联而成；左支路01和右支路02的两个肖特基二极管1和2是零偏置二极管，呈反向平行放置；两个电阻3和4带宽相同，但阻值不同；预失真电路的输入端口7和输出端口8与特性阻抗50Ohm的微带传输线连接。本专利技术基于零偏值二极管的模拟预失真电路，两个二极管1和2反向平行放置，不需要使用偏置电源来对两个二极管1和2提供偏置电流，二极管本身在其两端存在电压时能够自己产生内偏置电流；当有信号输入时，在左支路01上产生的各阶分量与右支路02上产生的各阶分量将抵消部分偶次分量，但一阶、三阶和五阶等奇次分量矢量叠加；本专利技术基于零偏值二极管的模拟预失真电路，通过调整电阻3和电阻4的阻值来控制通过两个二极管的自偏置电流，以产生所需要的三阶交调信号；高频段三阶交调分量的压缩也通过调整电阻3和4的阻值来进行。本专利技术基于零偏值二极管的模拟预失真电路，调整两个电容5和6能够在一定程度上补偿反向平行二极管引入的相位误差，产生符合要求的预失真信号。本专利技术基于零偏值二极管的模拟预失真电路，不需要功率分配器、四分之一阻抗变换器和偏置电源，减小了电路尺寸和功耗。本专利技术基于零偏值二极管的模拟预失真电路的特点在于：能够压缩三阶非线性失真，能够实现预失真可调性；根据非线性传输系统产生的非线性大小，通过调整两路二极管的串联电阻，能够改变预失真电路输出的三阶非线性分量，适用于不同程度的预失真要求，具体分析如下。对于光载无线电系统中的电吸收调制器（EAM）、马赫增德调制器和激光器以及其他非线性器件，传输特性可以表示如下：(1-1)。在非线性器件产生的交调分量中，三阶非线性分量是主要的非线性失真，因此仅考虑三阶交调非线性输出可表示为：(1-2)。由于两个二极管1和2反向平行，且电阻3和4的阻值不同，因此，偶数阶分量将不能完全抵消。加上奇数阶分量，预失真电路10的传输特性如下：(1-3)(1-4)。为使三阶交调抵消，令：三次方项前面系数为零，得到三阶交调分量最大抵消需满足的条件为：(1-5)。将二极管的Shockley方程经过Taylor展开得到:(1-6)。其中，是偏置电压，是加在二极管两端的电压，各项前面的系数，其中，k为玻尔兹曼常数，q为电子电荷，T为热力学温度,为电子电荷。由于二极管采用的是零偏置二极管，二极管内部会产生随输入电压变化的偏置电流，不需要外部偏置电压。当通过输入幅度为的单频信号：时，（1-7）。当没有外加的偏置电流时，二极管内部产生的自偏置电流为：（1-8）。是二极管的负载阻抗,对于二极管来说，是与二极管串联电阻的阻值为输出阻抗:，其中为从电流源向上看去的等效电阻，可表示为：（1-9）。是二极管的结电阻，是与二极管串联电阻的阻值，为输入信号加在二极管两端的电压。下面推导输入信号加载到二极管两端的电压：是信号源的电压，为输入PDC的电压，向二极管和负载看进去的阻抗：(1-10)。是负载阻抗，是二极管的零偏置结电容，是角频率。二极管处的反射系数为：，是微带线的特征阻抗。其中输入阻抗为：(1-11)。输入电压为：(1-12)。其中为电流源的内阻。加在二极管上的电压为：(1-13)。是加在电阻上的电压，可表示为：(1-14)。为二极管等效电路二次谐波分量的电流，可表示为：(1-15)。由于是作用于电阻上的电压，由诺顿等效原理：可表示为：(1-16)。为二极管产生的三阶交调分量电流：(1-17)。在二极管两端产生的电压为：(1-18)。当输入信号为幅度为双音信号频率为和时，只考虑和项时：。基频信号在负载端产生的电压为：(1-19)是传输线的长度。在负载端产生的电压为：(1-20)。和为相位常数。同理，另一个二极管产生的三阶交调电流为，其在负载端的电压为：。其中另一个二极管2，其三阶交调分量在二极管两端产生的电压可表示为：(1-21)为二极管2的等效电流源从向下看去的等效电阻：(1-22)为二极管2产生的三阶交调分量：(1-23)为加在二极管2的电阻上的电压:(1-24)。最终得到负载端的三阶交调电压为：(1-25)。为相位常数，当输入信号频率为和，幅度为的信号时，要满足IMD3最大抵消的条件（1-5），预失真器的参数为：(1-26)。在本专利技术的预失真器10中，由于去除了偏置电源，不需要考虑偏置对二极管的各项参数的影响，因此，只需要考虑电阻3,4，RF信号幅度Vs对三阶交调的影响，另外，由于是零偏置，因此二极管的结电容为，可以从表达式看出，最终的三阶交调的实部和虚部与电阻3,4阻值R1,R2,和角频率有关，这意味着调整R1,R2,能够调节产生三阶交调的幅度和相位，如图3。R1、R2,会对生成的IMD3_pdc的幅度相位改变，从而使得和间形成一定的误差矢量：是残留的IMD3信号，因此，要尽可能多的消除，即使更接近，即R1，R2，的取值应该使得预失真的参数，满足预失本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术基于零偏值二极管的模拟预失真电路是一个串联型预失真线性化器，包括：左支电路01和右支路02，左支电路01由一个肖特基二极管1和一个电阻3串联而成，右支路02由一个肖特基二极管2和一个电阻4串联而成；左支路01和右支路02的两个肖特基二极管1和2是零偏置二极管，呈反向平行放置；两个电阻3和4带宽相同，但阻值不同；预失真电路的输入端口7和输出端口8与特性阻抗50 Ohm的微带传输线连接。

【技术特征摘要】
1.本发明基于零偏值二极管的模拟预失真电路是一个串联型预失真线性化器，包括：左支电路01和右支路02，左支电路01由一个肖特基二极管1和一个电阻3串联而成，右支路02由一个肖特基二极管2和一个电阻4串联而成；左支路01和右支路02的两个肖特基二极管1和2是零偏置二极管，呈反向平行放置；两个电阻3和4带宽相同，但阻值不同；预失真电路的输入端口7和输出端口8与特性阻抗50Ohm的微带传输线连接。2.根据权利要求1所述的基于零偏值二极管的模拟预失真电路，两个二极管1和2反向平行放置，不需要使用偏置电源来对两个二极管1和2提供偏置电流，二极管本身在其两端存在电压时能够自己产生内偏置电流；当有信号输入时，在左支路01上产生的各阶分量与右支路02上...

【专利技术属性】
技术研发人员：申东娅，舒任成，张秀普，袁洪，任文平，惠明，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：云南,53