一种基于可调匹配网络的高可调性的可重构线性化器及其设计方法技术

本发明专利技术提供一种基于可调匹配网络的高可调性的可重构线性化器及其设计方法。该设计方法包括：步骤1、通过优化方法求解出可调匹配网络端口阻抗的等增益补偿量曲线和等相位补偿量曲线；步骤2、根据预设的增益补偿量调节范围和相位补偿量调节范围在等增益补偿量曲线或在等相位补偿量曲线中确定出可调匹配网络的阻抗区间；步骤3、根据确定的可调匹配网络的阻抗区间设计得到可调匹配网络。本发明专利技术所提出的基于可调匹配网络的高可调性的可重构线性化器能够同时满足行波管和固态功率放大器的要求，是一种具有高可调性的可重构线性化器，且采用的电路结构简洁，实现了小型化、具有灵活的幅相补偿量的可重构预失真电路。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可调匹配网络的高可调性的可重构线性化器及其设计方法
本专利技术涉及微波
，尤其涉及一种基于可调匹配网络的高可调性的可重构线性化器及其设计方法。
技术介绍
随着绿色发展和生态文明建设的深入推进，绿色通信也越来越得到人们的广泛关注。在移动通信中，基站功耗一直以来都是运营商和设备商十分重视的关键指标，它直接关系到网络的建设成本和运营维护成本。在基站中，功率放大器和空调系统是功耗的主要来源，二者占到了基站总功耗的90％以上。功率放大器作为基站设备中功耗最大的单元，提高其功率效率不仅可降低其自身功耗，还可以间接降低基站空调系统的压力，能够大幅压减基站的总功耗。但是，在功率放大器的设计中，高效率和高线性度是一对难以调和的矛盾，往往无法兼得，仅能对两指标进行折衷的设计。线性化技术能够提高功率放大器的线性工作区间，在满足系统线性度的条件下可以大幅降低其输出功率回退量，使功率放大器仍工作在高功率、高效率的状态，是缓解功率放大器线性度和效率矛盾的最有效的手段之一。常用的两种功率放大器分别为行波管和固态功率放大器，由于两种放大机理的不同，两种功率放大器的非线性特性也不尽相同。虽然两种功率放大器的增益都呈现压缩特性，但是行波管的相位呈现压缩特性，而固态功率放大器的相位却呈现扩张特性。所以之前有关可重构线性化器的设计中仅仅只考虑了一种，并不能够同时满足两种功率放大器的要求。例如，“H.Deng,D.Zhang,D.Lv,D.Zhou,andY.Zhang,“Atunablereflectiveanalogpredistorterbasedonvariableimpedancematchingnetwork,”AEU-Int.J.Electron.Commun.,vol.98,pp.139-143,Jan.2020”中仅给出了适用于行波管的可调线性化器，并未考虑固态功率放大器。因此需要设计一种新的可重构线性化器电路，使其可以同时满足两种功率放大器的需求，从而促进线性化器的小型化和灵活性。
技术实现思路
为解决现有的可重构线性化器无法同时满足两种功率放大器的要求的问题，本专利技术提供一种基于可调匹配网络的高可调性的可重构线性化器及其设计方法。本专利技术提供一种基于可调匹配网络的高可调性的可重构线性化器设计方法，该方法包括：步骤1、通过优化方法求解出可调匹配网络端口阻抗的等增益补偿量曲线和等相位补偿量曲线；步骤2、根据预设的增益补偿量调节范围和相位补偿量调节范围在等增益补偿量曲线或在等相位补偿量曲线中确定出可调匹配网络的阻抗区间；步骤3、根据确定的可调匹配网络的阻抗区间设计得到可调匹配网络。进一步地，步骤1具体为：步骤1.1、设定可调匹配网络采用Π型网络，按照式(1)求解可调匹配网络的参数B1、B2和X：其中，a和b分别为给定的增益补偿量和相位补偿量，IL为线性化器的插入损耗，Y0为3dB定向耦合器耦合端或直通端的端口阻抗值，*为共轭运算，Gs和Bs分别为非线性负载的导纳值，Gsh和Bsh为非线性负载在最大输入功率下的导纳值，Gsl和Bsl为非线性负载在最小输入功率下的导纳值，Γh和Γl分别为反射系数在最大输入功率下的值和在最小输入功率下的值；和分别表示反射系数在最大输入功率下的相位值和在最小输入功率下的相位值；步骤1.2、固定增益补偿量，按照设定的相位扫描范围扫描相位补偿量，得到等增益补偿量曲线；或者固定相位补偿量，按照设定的增益扫描范围扫描增益补偿量，得到等相位补偿量曲线。进一步地，设定的相位扫描范围-30°～40°。进一步地，设定的增益扫描范围为2dB～6dB。本专利技术还提供一种基于上述设计方法的可重构线性化器，所述线性化器包括3dB定向耦合器、非线性负载和两个可调匹配网络，所述可调匹配网络采用Π型网络，所述Π型网络包括第一变容管、第二变容管、第一馈电电感、第二馈电电感、电容、第一微带线、第二微带线、第三微带线、第四微带线和第五微带线；其中，所述第一变容管的一端连接第一馈电电感、另一端连接第一微带线；第二变容管的一端连接第二馈电电感、另一端连接第五微带线；第一变容管和第一馈电电感的公共端与第二变容管和第二馈电电路的公共端之间串联第二微带线和电容；在第一变容管和第一馈电电感的公共端和第二微带线之间并联第三微带线；在第二微带线和电容之间并联第四微带线。本专利技术的有益效果：1、本专利技术所提出的基于可调匹配网络的高可调性的可重构线性化器能够同时满足行波管和固态功率放大器的要求，是一种具有高可调性的可重构线性化器，且采用的电路结构简洁，实现了小型化、具有灵活的幅相补偿量的可重构预失真电路；2、本专利技术提供的可重构线性化器的设计方法，设计流程清晰，为可调线性化器的自动化设计提供了理论基础。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种基于可调匹配网络的高可调性的可重构线性化器的设计方法的流程示意图；图2中：(a)为本专利技术实施例提供的可重构线性化器的电路结构图；(b)为(a)中非线性负载的等效电路图；图3为本专利技术实施例提供的可调匹配网络的电路图；图4为本专利技术实施例提供的可重构线性化器电路在中心频率处(6GHz)的等增益补偿量曲线图；图5为本专利技术实施例提供的可重构线性化器电路在中心频率处(6GHz)的等相位补偿量曲线图；图6为本专利技术实施例提供的可重构线性化器的电路图；图7为本专利技术实施例提供的可重构线性化器的增益补偿量测试图；图8为本专利技术实施例提供的可重构线性化器的相位补偿量测试图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1如图1所示，本专利技术提供一种基于可调匹配网络的高可调性的可重构线性化器电路设计方法，包括以下步骤：S101、通过优化方法求解出可调匹配网络端口阻抗的等增益补偿量曲线和等相位补偿量曲线；具体地，包括以下两个子步骤：S1011、设定可调匹配网络采用Π型网络，所述Π型网络包括电感X、第一电容B1和第二电容B2(如图2(b)所示)，按照式(1)求解可调匹配网络的参数B1、B2和X：其中，a和b分别为给定的增益补偿量和相位补偿量，IL为线性化器的插入损耗，Y0为3dB定向耦合器耦合端或直通端的端口阻抗值，*为共轭运算，Gs和Bs分别为非线性负载的导纳值，Gsh和Bsh为非线性负载在最大输入功率下的导纳值，Gsl和Bsl为非线性负载在最小输入功率下的导纳值，Γh和Γl分别为反射系数在最大输入功率下的值和在最小输入功率下的值；和分别表示反射系数在最大输入功率下的相位值和在最小输入功率下的相位值。具体地，为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于可调匹配网络的高可调性的可重构线性化器设计方法，其特征在于，包括：/n步骤1、通过优化方法求解出可调匹配网络端口阻抗的等增益补偿量曲线和等相位补偿量曲线；/n步骤2、根据预设的增益补偿量调节范围和相位补偿量调节范围在等增益补偿量曲线或在等相位补偿量曲线中确定出可调匹配网络的阻抗区间；/n步骤3、根据确定的可调匹配网络的阻抗区间设计得到可调匹配网络。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于可调匹配网络的高可调性的可重构线性化器设计方法，其特征在于，包括：
步骤1、通过优化方法求解出可调匹配网络端口阻抗的等增益补偿量曲线和等相位补偿量曲线；
步骤2、根据预设的增益补偿量调节范围和相位补偿量调节范围在等增益补偿量曲线或在等相位补偿量曲线中确定出可调匹配网络的阻抗区间；
步骤3、根据确定的可调匹配网络的阻抗区间设计得到可调匹配网络。


2.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤1具体为：
步骤1.1、设定可调匹配网络采用Π型网络，所述Π型网络包括电感X、第一电容B1和第二电容B2，按照式(1)求解可调匹配网络的B1、B2和X：



其中，a和b分别为给定的增益补偿量和相位补偿量，IL为线性化器的插入损耗，Y0为3dB定向耦合器耦合端或直通端的端口阻抗值，*为共轭运算，Gs和Bs分别为非线性负载的导纳值，Gsh和Bsh为非线性负载在最大输入功率下的导纳值，Gsl和Bsl为非线性负载在最小输入功率下的导纳值，Γh和Γl分别为反射系数在最大输入功率下的值和在最小输入功率下的值；和分别表示反射系数在最大输入功率下的相位值和在最小输入功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：张德伟，卞晨阁，邓海林，周东方，刘起坤，魏进进，吕大龙，张毅，安娜，余道杰，刘庆，王显，张俊杰，唐敏，杨红，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队信息工程大学，
类型：发明
国别省市：河南;41