Exponenta Banner
exponenta event banner

Усилитель мощности

Модельный усилитель мощности с памятью

развернуть все на странице
  • Библиотека:

  • Радиочастотный блок/оболочка цепи/элементы

  • Power Amplifier block

Описание

Блок усилителя мощности моделирует двухпортовые усилители мощности. Полиномиальное выражение памяти, полученное из ряда Вольтерры, моделирует нелинейное соотношение между входным и выходным сигналами. Этот усилитель мощности включает в себя эффекты памяти, поскольку выходной отклик зависит от текущего входного сигнала и входного сигнала в предыдущие моменты времени. Эти усилители мощности полезны при передаче широкополосных или узкополосных сигналов.

Параметры

развернуть все

Тип модели, указанный как Memory polynomial, Generalized Hammerstein, Cross-Term Memory, или Cross-Term Hammerstein. В следующей таблице представлены характеристики различных моделей:

МодельХарактеристические данныеТип коэффициентовВнутриполосный спектральный повторный ростВнеполосная генерация гармоник
Memory polynomial (по умолчанию)Полосовой переход (I, Q)КомплексДаНет
Generalized HammersteinИстинная полоса пропусканияРеальныйДаДа
Cross-Term MemoryПолосовой переход (I, Q)КомплексДаНет
Cross-Term HammersteinИстинная полоса пропусканияРеальныйДаДа

  • Memory polynomial - Эта узкополосная реализация полинома памяти (уравнение (19) из [1]) работает на огибающей входного сигнала, не генерирует новых частотных составляющих и фиксирует внутриполосный спектральный повторный рост. Эта модель используется для создания узкополосного усилителя, работающего на высокой частоте.

    Выходной сигнал в любой момент времени представляет собой сумму всех элементов следующей комплексной матрицы размеров Memory Depth (mem) × Voltage Order (deg):

    [C11V0C12V0|V0|⋯C1,degV0|V0|deg−1C21V1C22V1|V1|⋯C2,degV1|V1|deg−1⋮⋮⋱⋮Cmem,1Vmem−1Cmem,2Vmem−1|Vmem−1|⋯Cmem,degVmem−1|Vmem−1|deg−1].

    В матрице число строк равно числу членов памяти, а число столбцов равно степени нелинейности. Нижний индекс сигнала представляет величину задержки.

  • Generalized Hammerstein - Этот многочлен широкополосной памяти (уравнение (18) из [1]) работает на огибающей входного сигнала, генерирует частотные составляющие, которые являются интегральными кратными несущим частотам, и захватывает внутриполосный спектральный повторный рост. Увеличение степени нелинейности увеличивает количество генерируемых внеполосных частот. Эта модель используется для создания широкополосных усилителей, работающих на низкой частоте.

    Выходной сигнал в любой момент времени представляет собой сумму всех элементов следующей вещественной матрицы размеров Memory Depth (mem) × Voltage Order (deg):

    [C11V0C12V02⋯C1,degV0degC21V1C22V12⋯C2,degV1deg⋮⋮⋱⋮Cmem,1Vmem−1Cmem,2Vmem−12⋯Cmem,degVmem−1deg].

    В матрице число строк равно числу членов памяти, а число столбцов равно степени нелинейности. Нижний индекс сигнала представляет величину задержки.

  • Cross-Term Memory - Эта узкополосная реализация полинома памяти (уравнение (23) из [1]) работает на огибающей входного сигнала, не генерирует новых частотных составляющих и фиксирует внутриполосный спектральный повторный рост. Эта модель используется для создания узкополосного усилителя, работающего на высокой частоте. Модель включает в себя ведущие и отстающие члены памяти и обеспечивает обобщенную реализацию полиномиальной модели памяти.

    Выходной сигнал, в любой момент времени, представляет собой сумму всех элементов матрицы, определяемых поэлементным произведением.

    C. * MCTM,

    где C - матрица комплексных коэффициентов размерностей  Глубина памяти (mem) × { Глубина памяти (mem) ⋅ ( Порядок напряжения (deg) − 1) + 1} и

    MCTM=[V0V1⋮Vmem−1] [1|V0||V1|⋯|Vmem−1||V0|2⋯|Vmem−1|2⋯|V0|deg−1⋯|Vmem−1|deg−1]=[V0V0|V0|V0|V1|⋯V0|Vmem−1|V0|V0|2⋯V0|Vmem−1|2⋯V0|V0|deg−1⋯V0|Vmem−1|deg−1V1V1|V0|V1|V1|⋯V1|Vmem−1|V1|V0|2⋯V1|Vmem−1|2⋯V1|V0|deg−1⋯V1|Vmem−1|deg−1⋮⋮⋮⋱⋮⋮⋱⋮⋱⋮⋱⋮Vmem−1Vmem−1|V0|Vmem−1|V1|⋯Vmem−1|Vmem−1|Vmem−1|V0|2⋯Vmem−1|Vmem−1|2⋯Vmem−1|V0|deg−1⋯Vmem−1|Vmem−1|deg−1].

    В матрице число строк равно числу членов памяти, а число столбцов пропорционально степени нелинейности и количеству членов памяти. Нижний индекс сигнала представляет величину задержки. Дополнительные столбцы, которые не отображаются в Memory polynomial модель представляет перекрестные термины.

  • Cross-Term Hammerstein - Эта широкополосная реализация полинома памяти работает на огибающей входного сигнала, генерирует частотные составляющие, которые являются интегральными кратными несущим частотам, и захватывает внутриполосный спектральный повторный рост. Увеличение порядка нелинейности увеличивает количество генерируемых внеполосных частот. Эта модель используется для создания широкополосных усилителей, работающих на низкой частоте.

    Выходной сигнал, в любой момент времени, представляет собой сумму всех элементов матрицы, определяемых поэлементным произведением.

    C. * MCTH,

    где C - матрица комплексных коэффициентов размерностей  Глубина памяти (mem) × { Глубина памяти (mem) ⋅ ( Порядок напряжения (deg) − 1) + 1} и

    MCTH=[V0V1⋮Vmem−1] [1V0V1⋯Vmem−1V02⋯Vmem−12⋯V0deg−1⋯Vmem−1deg−1]=[V0V02V0V1⋯V0Vmem−1V03⋯V0Vmem−12⋯V0deg⋯V0Vmem−1deg−1V1V1V0V12⋯V1Vmem−1V1V02⋯V1Vmem−12⋯V1V0deg−1⋯V1Vmem−1deg−1⋮⋮⋮⋱⋮⋮⋱⋮⋱⋮⋱⋮Vmem−1Vmem−1V0Vmem−1V1⋯Vmem−12Vmem−1V02⋯Vmem−13⋯Vmem−1V0deg−1⋯Vmem−1deg].

    В матрице число строк равно числу членов памяти, а число столбцов пропорционально степени нелинейности и количеству членов памяти. Нижний индекс сигнала представляет величину задержки. Дополнительные столбцы, которые не отображаются в Generalized Hammerstein модель представляет перекрестные термины.

Матрица коэффициентов, заданная как комплексная матрица для Memory polynomial и Cross-Term Memory модели и в качестве реальной матрицы для Generalized Hammerstein и Cross-Term Hammerstein модели.

  • Для Memory polynomial и Cross-Term Memory можно идентифицировать матрицу комплексных коэффициентов на основе измеренной комплексной (I, Q) выходной характеристики усилителя. В качестве примера см. вспомогательную функцию в разделе Вычисление матрицы коэффициентов.

  • Для Generalized Hammerstein и Cross-Term Hammerstein модели, можно идентифицировать матрицу реальных коэффициентов на основе измеренной выходной характеристики реального полосы пропускания и входной характеристики усилителя.

Размер матрицы зависит от количества задержек и степени нелинейности системы.

  • Для Memory polynomial и Generalized Hammerstein модели, матрица имеет размеры Memory Depth (mem) × Voltage Order (deg).

  • Для Cross-Term Memory и Cross-Term Hammerstein модели, матрица имеет размеры  Глубина памяти (mem) × { Глубина памяти (mem) ⋅ ( Порядок напряжения (deg) − 1) + 1}.

Интервал выборки данных ввода-вывода, используемый для идентификации матрицы коэффициентов, заданной как действительный положительный скаляр.

На точность модели можно повлиять, если время выборки коэффициента отличается от размера шага моделирования, указанного в блоке «Конфигурация». Для получения наилучших результатов используйте время выборки коэффициента, по крайней мере равное размеру шага моделирования.

Входное сопротивление, определяемое как действительный положительный скаляр.

Выходное сопротивление, указанное как действительный положительный скаляр.

Выберите этот параметр для заземления и скрытия отрицательных клемм. Снимите флажок, чтобы открыть отрицательные клеммы. Открывая эти клеммы, можно соединить их с другими частями модели.

Примеры модели

Digital Predistortion to Compensate for Power Amplifier Nonlinearities

Цифровая предыскаженность для компенсации нелинейности усилителя мощности

Используйте цифровую предыскаженность (DPD) в передатчике, чтобы компенсировать эффекты нелинейности в усилителе мощности. Мы используем модели усилителя мощности, которые были получены с помощью примера характеристики усилителя мощности (Communications Toolbox) для моделирования двух случаев. При первом моделировании радиочастотный передатчик посылает два тональных сигнала. Во втором моделировании РЧ передатчик посылает сигнал 5G-like OFDM с полосой пропускания 100 МГц.

Power Amplifier Characterization

Характеристика усилителя мощности

Охарактеризовать усилитель мощности (PA) с помощью измеренных входных и выходных сигналов NXP Airfast PA. Кроме того, для измерения сигналов во время выполнения можно использовать аппаратный тест, включающий шасси NI PXI с приемопередатчиком векторных сигналов (VST).

Совет

  • Чтобы избежать работы нелинейного усилителя мощности в нежелательной области, необходимо масштабировать входной сигнал Simulink ®. Это происходит, когда нелинейный усилитель мощности в РЧ-области используется для усиления сигнала Simulink.

Алгоритмы

развернуть все

Ссылки

[1] Морган, Деннис Р., Чжэнсян Ма, Джэхён Ким, Майкл Г. Зиердт и Джон Пасталан. «Обобщенная модель полинома памяти для цифровой предыскажения усилителей мощности». Транзакции IEEE ® при обработке сигналов. том 54, № 10, октябрь 2006, стр. 3852-3860.

[2] Ган, Ли и Эмад Абд-Элради. «Цифровая предыстория полиномиальных систем памяти с использованием архитектуры прямого и косвенного обучения». В материалах одиннадцатой Международной конференции МАСТЕД по обработке сигналов и изображений (SIP) (Ф. Крус-Рольдан и Н. Б. Смит, ред.), № 654-802. Калгари, AB: ACTA Press, 2009.

См. также

Темы

Представлен в R2017b

Документация по блокам RF

Поддержка