基于Wilkinson合成器的LINC系統(tǒng)效率優(yōu)化實現(xiàn)的綜述報告

基于Wilkinson合成器的LINC系統(tǒng)效率優(yōu)化實現(xiàn)的綜述報告引言LINC（LinearAmplificationwithNonlinearComponents）系統(tǒng)是一種基于非線性功率放大器的線性功率放大器系統(tǒng)，具有高效率、高輸出功率和低失真的特點，被廣泛應(yīng)用于無線通信領(lǐng)域。其中，Wilkinson功分器作為LINC系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分，用于將輸入信號分成相等的兩路信號，進而進行相位調(diào)整，最終合成輸出信號。在LINC系統(tǒng)中，為了保證高效率的實現(xiàn)，需要對Wilkinson合成器進行優(yōu)化設(shè)計，提高其工作效率。一、Wilkinson合成器簡介Wilkinson合成器是一種基于功分器的微波電路，具有低插入損耗、高隔離度、寬帶特性等優(yōu)點，因此在無線電子學(xué)中得到廣泛應(yīng)用。在LINC系統(tǒng)中，將輸入信號通過Wilkinson合成器分成兩路相等的信號，進而加以相位調(diào)整，最終合成為輸出信號。Wilkinson合成器如圖1所示。其中，P1和P2表示輸入端口，P3表示輸出端口。在布局上，W1和W2兩條微帶線的寬度和結(jié)構(gòu)對稱，L1和L2是共線的電感，C1和C2是兩個互為串聯(lián)的電容，可以使模型具備阻抗匹配特性。圖1Wilkinson合成器電路模型由于在LINC系統(tǒng)中，輸出功率為輸入功率的平方級別，因此需要通過非線性功率放大器（NPA）來實現(xiàn)。NPA在實現(xiàn)高功率時存在功率飽和和失真的問題，而導(dǎo)致LINC系統(tǒng)的非理想性能。事實上，采用合適的調(diào)制方案和信號處理方法，可以較好地解決這些問題。其中，基于Wilkinson結(jié)構(gòu)的LINC系統(tǒng)優(yōu)點明顯，其底部分支功率分配方式一定程度上減輕了輸出功率放大器的失真問題。二、LINC系統(tǒng)效率優(yōu)化方式在LINC系統(tǒng)中，為了保證系統(tǒng)的高效率和低失真，需要對其進行改進。在Wilkinson功分器方面，一些改進措施被提出，以提高功分器的性能。1.改進方案1：多組結(jié)束技術(shù)對Wilkinson合成器進行多組結(jié)束技術(shù)，是最基礎(chǔ)和主要的優(yōu)化技術(shù)，其基本思想是在輸出端口布置多組相同的等效負(fù)載阻抗，如圖2所示，得到兩個性能優(yōu)異的功分器且二者耦合。圖2多組結(jié)束技術(shù)實驗結(jié)果表明，采用多組結(jié)束技術(shù)有效地提高了功分器的帶內(nèi)隔離度，并且能夠擴展電路的帶寬，但是該方案要求在高頻區(qū)域內(nèi)加入大量并聯(lián)的負(fù)載，容易產(chǎn)生返波和衰減。2.改進方案2：使用改進的反向環(huán)在本方案中，采用改進的反向環(huán)技術(shù)來優(yōu)化LINC系統(tǒng)，通過在不同的點添加阻抗配對網(wǎng)絡(luò)可以保證兩個反向環(huán)的負(fù)載阻抗相等，并且可以創(chuàng)造出很好的相位匹配情況。如圖3所示，兩個反向環(huán)上的等效負(fù)載阻抗為50歐姆，分別由三個開路質(zhì)量衰減器負(fù)載得到。圖3改進的反向環(huán)這種技術(shù)具有高效、易實現(xiàn)、不影響LINC系統(tǒng)整體性能優(yōu)勢，可以有效提高LINC系統(tǒng)的性能。3.改進方案3：使用反向環(huán)技術(shù)和多組結(jié)束技術(shù)本方案是綜合以上兩個方案的統(tǒng)一技術(shù)實現(xiàn)，即在Wilkinson器件的端口和反向環(huán)上布置改進的多組結(jié)束，通過調(diào)整反向環(huán)和多組結(jié)束的阻抗可達到提高系統(tǒng)性能的效果。唯一的缺點是需要使用大量器件，會浪費大約30%的負(fù)載功率三、結(jié)論LINC系統(tǒng)在使用Wilkinson合成器的基礎(chǔ)上，通過對其進行優(yōu)化設(shè)計，可以提高系統(tǒng)的工作效率和性能表現(xiàn)。當(dāng)前，多組結(jié)束技術(shù)、改進的反向環(huán)等方法被用來提高LINC系統(tǒng)的效率。由此可