[发明专利]基于高阶多项式拟合的接收机前置放大器非线性响应建模方法

摘要

基于高阶多项式拟合的接收机前置放大器非线性响应建模方法，采用高阶多项式模型描述接收机前置放大器输出响应与输入信号之间的关系，并将高阶多项式模型中的偶数阶分量经后级滤波电路滤除，通过前置放大器的1dB压缩点和三阶互调点的实测数据求解高阶多项式模型中的各阶系数，以五阶多项式模型为例，其中三阶互调点用于求解多项式模型中的三阶项系数，1dB压缩点用于求解多项式模型中的五阶项系数，进而获得接收机前置放大器输出响应与输入信号之间的数学表达式。本发明建立了可准确描述前置放大器非线性响应特性的高阶多项式模型，准确预测和计算接收机前置放大器在干扰环境下的非线性响应特性。

主权项

基于高阶多项式拟合的接收机前置放大器非线性响应建模方法，其特征在于，包括如下步骤：1)采用接收机前置放大器高阶多项式模型表示接收机前置放大器输出响应与输入信号之间的关系，高阶多项式模型表示为：y(t)=Σn=1Nan·xn(t)---(1)]]>其中x(t)为输入信号，y(t)为输出响应，an为输出响应y(t)的各阶系数；将高阶多项式模型中N取5，并将高阶多项式模型中的偶数阶分量经后级滤波电路滤除，得到五阶多项式模型的表达式为：y(t)＝a1·x(t)+a3·x3(t)+a5·x5(t)   (2)2)对式(2)的五阶多项式模型进行五阶量截断，并对五阶多项式模型中的输出响应y(t)的线性项系数a1、三阶项系数a3、五阶项系数a5进行数值计算，进而获得接收机前置放大器输出响应与输入信号之间的数学表达式：①求解线性项系数a1；线性项系数a1与接收机前置放大器增益之间的关系为：a1＝10G/20   (3)其中，G为用dB形式表示的接收机前置放大器增益，G作为器件参数由生产商提供、为已知量；②求解三阶项系数a3；采用双频率成份的输入信号，求解三阶项系数a3，输入信号x(t)表示为x(t)＝Acos(ω1t)+Acos(ω2t)    (4)根据上式(4)，得到输出响应的三次项的展开结果为a3x3(t)=a3A3[94cosω1t+94cosω2t+14cos3ω1t+14cos3ω2t+34cos(2ω1-ω2)t+34cos(2ω1+ω2)t+34cos(2ω2-ω1)t+34cos(2ω2+ω1)t]---(5)]]>式(5)中，cos(2ω1+ω2)t、cos(2ω2+ω1)t、cos(2ω1‑ω2)t和cos(2ω2‑ω1)t都为放大器的三阶互调项，cos(2ω1+ω2)t和cos(2ω2+ω1)t与信号频率相差较大，因而被后级滤波器滤除；而cos(2ω1‑ω2)t和cos(2ω2‑ω1)t与信号频率比较接近，进入到后级电路；根据式(5)，放大器的三阶互调项输出信号幅度与线性增益项输出信号幅度a1A相等时，所对应的输出信号功率为三阶互调点：VI3=a1A=-34a3A3---(6)]]>其中VI3为三阶互调点所对应的峰值电压；由上式(6)得到放大器的三阶项系数a3与三阶互调点峰值电压VI3之间的关系为a3=-4a133VI32---(7)]]>根据三阶互调点峰值电压VI3和三阶互调点之间的关系为PI3=VI322RL---(8)]]>其中，PI3为采用dBm形式表示的三阶互调点，RL为负载电阻，得到放大器的三阶项系数a3与三阶互调点PI3之间的关系为a3=-2a133RL·100.1PI3-3---(9)]]>由此，根据输出响应y(t)的线性项系数a1、负载电阻RL、三阶互调点PI3等技术参数得到放大器五阶多项式模型中的三阶项系数a3；③求解五阶项系数a5；采用单频率成份的输入信号，求解五阶项系数a5，输入信号x(t)表示为x(t)＝Acos(ωt)     (10)根据上式(10)，得到输出响应的三次项的展开结果为a3x3(t)=34a3A3cos(ωt)+14a3A3cos(3ωt)---(11)]]>输出响应的五次项的展开结果为a5x5(t)58a5A5cos(ωt)+516a5A5cos(3ωt)+116a5A5cos(5ωt)---(12)]]>式(11)展开结果中的三次谐波和式(12)展开结果中的五次谐波都被后级的滤波器电路滤除，最后得到输出响应的基波项系数为a1A+34a3A3+58a5A5---(13)]]>根据1dB压缩点的定义式：20lg(a1A)-20lg(a1A+34a3A3+58a5A5)=1---(14)]]>线性增益项输出信号幅度a1A与1dB压缩点存在以下的关系10lg[(a1A)22RL·1000]-P1dB=1---(15)]]>其中，P1dB为用dBm形式表示的1dB压缩点，由此得到系数A为A=2RLa12·100.1P1dB-2.9---(16)]]>根据式(14)求出五阶项系数a5与线性项系数a1以及三阶项系数a3之间的关系如下：a5=-(100.05-1)a1A+100.0534a3A3100.0558A5---(17)]]>式(17)中的系数A、线性项系数a1以及三阶项系数a3均已求出，由此通过1dB压缩点的测试数据求出五阶项系数a5。