非线性失真发生器制造技术

一种与非线性器件（ＮＬＤ）直列耦合的直列失真发生器，可产生具有有用幅度、低复合三拍和交叉调制失真的输出信号。该失真发生器包括一瞬控非线性衰减器，其使用流过与一个电阻器和一个电感器并联的一对二极管的非线性电流，在整个频率带宽上提供适当的信号衰减量。该失真发生器电路总是与ＮＬＤ匹配，从而保证一个可预测的和预先定义的频率响应。该失真发生器还可以包括一温度补偿电路以保证一个宽温度范围内的一致操作。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及采用放大装置的通信系统。本专利技术具体涉及用于与放大器、光检测器或激光器直列耦合、以便使由信号处理造成的信号三阶失真最小的非线性预失真或后失真发生器。另外，电路中所用的激光器或光检测器也引入失真。最好将所有这些类型的失真最小化或消除。当一系列放大器在一个信号传输路径上级联时，例如在一个CATV传输系统中的一系列RF放大器，使失真最小是尤其重要的。贯穿一个CATV传输系统设置的多个RF放大器周期性地放大所发送的信号，以抵消电缆衰减和由无源CATV部件(例如信号分配器和均衡器)引起的衰减。RF放大器还用于保持希望的载波对噪声比率。由于一个给定CATV传输系统中使用的RF放大器的数目，每个RF放大器对发送信号所产生的劣化必须最小。很多放大器要经受大范围的环境操作温度。这些温度变化可能影响放大器内的某些电子部件的工作特性，从而导致附加失真。通信环境中的很多放大器应用通常要承受-40℃到+85℃的温度范围。为了保证在操作带宽上的一贯性能，并为了使产生的失真最小，必须把放大器设计为用于宽范围的环境操作温度。主要关注的由放大器产生的失真是二阶(偶)和三阶(奇)谐波互调和失真。由于在整个带宽上保持相同的幅度和180°相位关系时会发生最大二阶抵消，现有技术放大器设计试图通过采用推挽放大器布局来改善偶次失真的影响。通过匹配有源器件的工作特性在两个推挽部分中得到相同增益，从而实现上述效果。但是，奇次失真难以补救。放大器的奇次失真特性表现为放大信号上的交叉调制(X-mod)和复合三拍(composite triple beat)(CTB)失真。当一个正在发送的信道的调制内容干扰一个相邻或非相邻信道并成为其一部分时，发生X-mod。因为载波通常是在频率带宽中等距分布的，CTB的产生原因是，在每个载波附近发生的三个频率的载波的组合。在上述两种失真中，在增加一个给定CATV系统上信道的数目时，CTB会造成更多问题。虽然X-mod失真也与信道数目成比例增加，由于发送信道的总数量中的可用组合数量的增加而导致CTB的可能性更加显著。在由一个通信系统发送的信道的数目增加，或者信道相互靠近时，奇次失真成为放大器性能的限制因素。有三种基本方式来校正由非线性器件(NLD)产生的失真1)减小信号功率电平；2)使用前馈技术；和3)使用预失真或后失真技术。第一种方法减小信号功率电平，以使得NLD工作在其线性区域。但是，在RF放大器的情况下，这造成在非常高功耗下得到低RF输出功率。第二种方法是前馈技术。使用这种技术，对主放大电路的输入信号进行抽样并与输出信号比较以确定信号之间的差别。根据该差别，提取失真分量。然后由一个辅助放大电路放大该失真分量，并与主放大电路的输出组合，使得两个失真分量相互抵消。尽管这改善了放大器的失真特性，但是辅助放大电路所消耗的功率与主放大电路消耗的功率相当。而且，这种电路很复杂并且对温度非常敏感。第三种方法是预失真或后失真技术。依据补偿失真信号在非线性器件之前还是之后产生，使用相应项的预失真或后失真。在这种技术中，估算并产生与放大器所产生的失真分量的幅度相同而相位相反的失真信号。在放大器的输入(用于预失真)或输出(用于后失真)使用该信号来抵消失真，从而改善放大器的工作特性。在美国专利No.5,703,530中公开的如附图说明图1所示的这样一种失真设计依赖于一个传统π衰减网络和一个用于增益补偿的延迟线；和一个与延迟线耦合的二极管对，用于失真和相位补偿。该电路产生与放大器所引入的失真的幅度相同而相位相反的失真。图2和3中显示了由失真发生器带来的失真和由放大器表现的失真的曲线图。如图所示，失真信号补偿了由放大器产生的失真。但是，延迟线的这种使用方式是不切实际的，因为延迟线的物理尺寸很大，难以调整，并且其结果在一个宽频率范围内不是一致的。此外，校正补偿同时需要幅度和相位信息。’530专利还指出其所公开的系统对于某些应用(例如CATVRF放大器的预失真)是不理想的，因为失真电路会引入过度的损耗。美国专利No.5,798,854中公开的直列预失真设计通过向NLD产生的失真施加一个幅度相同而相位相反的预失真信号来提供NLD的补偿。但是，其中公开的电路与NLD不匹配。此外，’854专利提出了一种设计，这种设计在现有技术中是典型的，对于二极管使用高阻抗偏置。这将降低校正效率并增加温度对电路的影响。因此，需要一种抵消由NLD产生的失真的简单失真发生器。该电路不应引入附加的信号延迟，并且应该在宽频率带宽和宽环境温度范围上操作。因此，本专利技术的目的是提供一种温度补偿失真发生器，其使得由诸如RF放大器，激光二极管或光检测器之类的NLD所表现的交叉调制和复合三拍失真最小。在阅读了优选实施例的详细说明后，本领域技术人员可以对本专利技术的其它目的和优点有更清楚的理解。图2是使用来自图1所示现有技术失真发生器的输出和一个RF放大器的效果的组合曲线图。图3是使用来自图1所示现有技术失真发生器的输出和一个RF放大器的效果的组合曲线图。图4是π衰减器的示意图。图5是由输入电压造成的二极管非线性电流的信号图。图6是本专利技术的失真发生器的优选实施例的示意图。图7是温度补偿电路的示意图。优选实施例的说明下面将参考附图对本专利技术的优选实施例进行说明，在附图中相同标号代表相同单元。尽管为了便于解释，所描述的本专利技术优选实施例与一个RF放大器耦合，但是本领域技术人员应该认识到，这种失真发生器也可以用于补偿激光发射机、光检测器和在宽频率范围内操作的其它电子部件中的失真。此处的描述不是为了限制，而是起说明性作用。下面将参考图4对本专利技术进行说明，其中显示了一个π衰减器网络20。网络20包括电阻器Z1，R1，R2，R3，Z0，Rp的一个选择配置。信号源在信号输入30输入，衰减器网络20的输出在输出95的两端。Z1是内部阻抗的源，其应该等于从输出95两端看到的系统阻抗Z0，在本专利技术用于CATV系统的一个实施例中，阻抗值Z1和Z0等于75欧姆。三个电阻R1，R2，R3形成一个π衰减器配置。优选地，电阻R2和R3的值(Y)相等，并且实质上大于电阻R1的值(X)。电阻Rp与电阻R1并联。本领域技术人员可以认识到，在满足以下条件时X＝2Z02y/(y2-Z02) 等式(1)从DC到甚高频，衰减器网络20的输入和输出匹配。作为衰减器的一个例子，当X＝7.5，Y＝1.5K时，衰减器网络20的功率衰减A是 在Z0＜＜Y的条件下，(当X＝7.5，Y＝1.5K的情况) A(dB)＝101gA 等式(4) 当X＝7.5，Y＝1.5K时， 这意味着衰减器网络20具有非常低的插入损耗和良好的频率响应。当X由于图4所示的Rp并联而具有小的变化时，从等式(3) 从等式(6) 例如，如果Rp＝375欧姆，那么 等式(8)显示了当Rp(375欧姆)与R1(7.5欧姆)并联时，衰减将被减小0.00868dB。需要该衰减变化量来用于放大器的非线性补偿。该例子还显示了当Rp＞＞R1(即，当Rp比R1大50倍时)，把Rp与R1并联对阻抗匹配几乎没有影响，并且Rp上的电压降主要由R1的值决定。但是，如果在衰减器网络20中使用线性电阻Rp，将不会产生失真信号。所示的衰减器网络20是一个线性器件。为了使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于信号的选择性衰减的外部失真控制电路，包括：信号输入端口；耦合到所述输入端口的非线性电路，包括：改进的π衰减器网络；一对并联在一起的二极管，并与所述改进的π衰减器网络耦合；和串联的第一电阻器和第一电感器，所述串联耦 合与所述耦合的二极管并联耦合；和输出端口，用于从所述非线性电路输出所述选择性衰减的信号。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：周树同，
申请(专利权)人：通用仪表公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]