Önálló laboratórium rium 2. M.Sc.. képzk pzés Mikrohullámú teljesítm tményerősítők linearizálása adaptív v módszerekkelm Készítette: Konzulensek: Sas Péter P István - YRWPU9 Dr. Sujbert László Mikó Gyula Budapest, 2009. ősz
Tartalom 1. Probléma felvetése 2. Digitális linearizálási technikák 3. Linearizálás digitális előtorz torzítással 4. Feedforward struktúra ra részletes r ismertetése se 5. MATLAB szimuláci ciók 6. Eredmények 7. Az önálló laboratóriumi riumi munka folytatása diploma munkaként nt (fejlesztési si tervek)
1. A probléma felvetése, célkitc lkitűzések Mikrohullámú teljesítm tményerősítő kimeneti és s bemeneti jelének spektruma: A kapott eredmény nem kielégítő,, a szabvány jobb minőségű átvitelt ír r elő közös s együttm ttműködés s a probléma megoldására egy mikrohullámú távközlési berendezéseket gyárt rtó céggel: Bonn Hungary Kft.-vel Célkitűzések: Linearizálási technikák k megismerés A Bonn Hungary Kft. teljesítm tményerősítőinek linearizálása sa,, az általuk javasolt feedforward struktúra ra megvalósítása sa révénr Egy másik m elterjedt módszer, m a digitális előtorz torzítás s szimuláci ciója és megvalósítása sa
2. Digitális linearizálási technikák k II. Feedforward struktúra: ra: Teljesítm tményerősítő 2 kiegész szítő áramkör Vektormodulátor Adaptív v eljárás s alkalmazási lehetősége DPD Digital Predistrotian Digitális előtorz torzítás: Előtorz torzító Becslő rendszer Adaptív v eljárással törtt rténő becslés
3. Erősítő linearizálása Digitális előtorz torzítóval (1) A struktúra ra bemutatása: Teljesítm tményerősítő Digital Predistortian Digitális előtorz torzító AD, DA konverterek RF keverők
3. Erősítő linearizálása Digitális előtorz torzítóval (2) Adaptív v algoritmusok típusai: t Távolság-gradiens gradiens alapú metódusok alkalmazása polinom függvf ggvény algoritmus Erősítő nemlinearitásáról valamilyen ismerettel rendelkezünk, nk, vagy moodellt alkotunk rólar Volterra sor Hammerstein modell Wiener modell
3. Linearizálás digitális előtorz torzítással (3) GC5322 Digitális előtorz torzító processzor A GC5322-re épülő rendszer felépítése Fejlesztő környezet Evaluation Board (GC5322SEK) használata
4. A Feedforward struktúra ra bemutatása(1) A Struktúra ra főf alkotóelemei: Teljesítm tményerősítő Signal Cancellation Circuit Jel kioltó áramkör Error Cancellation Circuit Hiba kioltó áramkör Adaptív v eljárások alkalmazása Feedforward struktúra ra kiegész szítése se analóg g előtorz torzítással
4. A Feedforward struktúra ra bemutatása(2) Megvalósítani kívánt k rendszer blokkvázlata
4. A Feedforward struktúra ra bemutatása(3) DSP-n futó algoritmus Rekurzív v DFT AFA Felvetődő problémák: Az általam használt Blackfin537 fejlesztő kártyán n csak 1 A/D konverter van, ami két k t A/D csatornát t jelent, 3-ra 3 lenne szüks kség g (lásd előző ábra). Megoldás: Saját áramkör építése amely révén r n a DSP illeszthető a rendszerhez (bonyolult) A pilot jelet mi állítanánk nk elő, így az in jel előáll llítására nem lenne szüks kség g A/D átalakítóra, hisz ismerjük k a bemeneti pilot jelet Másik fejlesztőkárty rtyán n 4 D/A konverter találhat lható,, ebből l csak 2-t 2 t használunk (4 D/A csatorna), így az egyik szabad D/A segíts tségével elő tudjuk állítani a pilot jelet. Megjegyzés: az így előáll llított pilot jelet fel kell keverni, így ehhez szüks kséges egy RF sávba s felkeverő modul. Az eddig alkalmazott fejlesztő kártyák k D/A átalakítói i AC csatoltak, azonban a vektor modulátorokat egyenfeszülts ltséggel kell vezéreln relnünk. nk. Megoldás: kiegész szítő áramkör r segíts tségével kell előáll llítani a fejlesztőkártya D/A kimenetére megjelenő feszülts ltségből l a vezérl rlőfeszültségeket
5. MATLAB szimuláci ciók k (1) Digitális előtorz torzítás s vizsgálata Erősítő modellezése Wiener modell Hammerstein modell Előtorz torzító paramétereinek meghatároz rozása gradiens alapú módszerekkel Feedforward struktúra ra vizsgálata Paraméterek bállítása LMS algoritmus segíts tségével Rezonátoros struktúrán n alapuló paraméter beáll llítás s vizsgálata Rekurzív v DFT és s Adaptív v Fourier Analizátor alkalmazása
5. MATLAB szimuláci ciók k (2) Linearizálás rezonátoros struktúra segítségével Linearizálás LMS algoritmus alkalmazásával
6. Eredmények LMS algoritmus implementálása és s vizsgálata a korábban megismert Blackfin537 fejlesztőkárty rtyán Rezonátoros struktúra ra megvalósítása sa a Blackfin537-es fejlesztői környezetben Nehézs zségek: lebegőpontos fixpontos számábr brázolások közti k konverzió (beépített függvények segíts tségével) Komplex számok mok kezelés s (beépített függvf ggvények segíts tségével) Adaptív v Fourier analizátor megvalósítása sa Blackfin DSP-n a rezonátoros struktúra ra alapján
7. Az önálló laboratóriumi riumi munka folytatása diploma munkaként nt (fejlesztési si tervek) Feedforward struktúra ra megépítése tesztelés s a 4. pontban látott l rendszerterv alapján A teszt rendszer 25-40 MHz frekvenciájú vivőjű jel tesztelésére alkalmas Teszt rendszer felépítése: Egyszerű erősítő építése, amelynek felső határfrekvenci rfrekvenciája legalább 100MHz Analog Devices által készk szített eszközök k felhasználásával egy saját t rendszer megépítése Keverő modulok Vektor modulátor: I-Q I demodulátor és s egy Vektor szorzó modulból áll DSP fejlesztőkártya (laborban rendelkezésre áll) Rezonátoros struktúrán n alapuló adaptív v algoritmus implementálása Feedforward struktúra ra megvalósítása sa a Bonn Hungary Kft.-vel közösen, adaptív v algoritmus implementálása a rendszerben A digitális előtorz torzító vizsgálata alapsávi jelek esetén Alapsávi erősítő Kiegész szítő áramkör r megépítése a megvalósított erősítőhöz, illetve a rendelkezésre álló DSP környezet k illesztéséhez. A digitális előtorz torzítást működtetm dtető adaptív v algoritmus implementálás a digitális jelfeldolgozó processzoron