一种应用于Ka频段空间行波管放大器的宽带线性化器

行波管 周斌 中国空间技术研究院西安分院

　　为了降低行波管放大器(TWTA)的非线性，介绍了一种采用传输拓扑的宽带二极管预失真线性化器的设计。分析了用于补偿TWTA 非线性的线性化器增益和相位扩张特性。测试结果表明，在19. 5 ～ 21. 3 GHz 频率范围内，TWTA 的交调指标得到改善。

　　随着大容量卫星通信系统的快速发展，发射通道多载波工作时，由高功率放大器(HPA) 的幅度和相位非线性产生的交调产物成为了发射通道内的噪声源。为了降低这种非线性影响，通常HPA 的工作点会选择在远离饱和点，直接导致的HPA 的低效率。采用线性化技术，获得良好的交调指标的同时，能够提高工作点至饱和区。

　　预失真线性化技术是卫星转发系统应用的主流技术。预失真信号具有与HPA 非线性相反的增益和相位非线性，能够补偿HPA 的非线性。近来研究表明二极管预失真技术更适用于卫星应用，真空技术网(http://www.chvacuum.com/)认为其线性化器设计简单，具有小型化、宽带化和低功耗的优点。

　　本文介绍了一种采用传输拓扑的Ka 频段宽带预失真线性化器的设计，使用反向并联二极管并设计偏置电路，分析了用于补偿行波管放大器(TWTA)非线性的线性化器增益和相位扩张特性，并研制了样机，与TWTA 联试的结果表明，增益压缩、相移和交调指标得到改善。

　　线性化器的理论分析

　　传输型二极管预失真线性化器的原理基于双路矢量合成，原理图如图1。

传输型二极管预失真线性化器原理图

图1 传输型二极管预失真线性化器原理图

　　肖特基二极管可以理解为可变动态阻抗，其电阻值会随着输入信号电平变化。通常，在低电平输入信号时，二极管可以认为是开路，在高电平输入信号时，二极管可以认为是短路。

　　本文中，采用肖特基二极管设计了一种宽带线性化器，实现了与TWTA 非线性特性相反的增益和相位扩张，有效补偿了TWTA 的非线性转移特性。这种线性化器具有小型化、轻量化的优点，已经应用在通信卫星的Ka 频段LTWTA 产品中。