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单边带信号必须使用B类功放吗?C类可不可以? [复制链接]

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离线bg3ila
 
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只看楼主 倒序阅读 0楼 发表于: 2018-07-11
F30-5的谐振C类功放设计用于放大恒包络的FM信号。
如果让它处于欠压模式下,能否用来放大载波频率在29MHz或50MHz的单边带(3kHz带宽)或AM(9kHz带宽)等变包络信号?还是说单边带或调幅信号只能使用B类线性功放?输出功率5W。

----添加描述与详情 2018/7/18 ---
这么严肃的问题,竟然有人说我不看书,叔可忍婶也不能忍!
现代的短波电台,往往为了照顾短波全段发射,实现整洁干净的频谱,一般都采用宽带的推挽式乙类功放用作最末级放大器。但如果设计的单边带电台只工作在一个特定的频点上,或频点附近10kHz的范围内,能否使用丙类功放。我当然知道模电书上那句话,现在在讨论那个失真具体长什么样,有多严重,对变包络信号放大有多大影响,以LC谐振组成的负载网络能否实现国标要求的低杂散。
详细说一下我的困惑:
首先可以调制C类功放,有两种调制方法可以使C类功放产生调幅波,广播电台常用这种电路,但不再本主题的讨论范围之内。
谐振功率放大器(C类功放)输入正弦波电压时,集电极电流是脉冲。通过负载回路的选频特性,将高次谐波滤掉,恢复正弦波形。
丙类功放工作在欠压条件下,输出信号Vcm的振幅反应输入信号Vbm的振幅变化。由于集电极电流脉冲幅度和脉宽的双重增大,导致放大特性上翘,产生失真。
我想知道是否有经验:丙类功放此时失真到底有多大,对于窄带信号,只是将信号频谱分量“高的更高,低的更低”放大——这可以通过预失真技术弥补;还是由于其非线性特性,在频谱分量之间产生了互调分量,导致信噪比下降——这种失真难以消除。
这种失真究竟有多大,会导致SSB/AM信号完全无法接收,变成空载波还是变成噪音,还是失真还在可以容忍的范围之内,语音还是可懂的。
p.s. 本文中术语“调幅”“AM”特指全载波双边带话音调幅A3E;“调频”“FM”指模拟话音调频F3E;“单边带”“SSB”指话音单边带抑制载波调幅J3E。















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离线BA7IA
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只看该作者 1楼 发表于: 2018-07-12
C类放大器不能放大SSB信号,因为失真大。

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离线BI1EIH
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1126
只看该作者 2楼 发表于: 2018-07-16
单边带是一种调幅信号……
de BI1EIH (ex. B1/BG6ICN)
https://radiopi.club/
离线bg5upv
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154
只看该作者 3楼 发表于: 2018-07-17
阅读任意出版社的《通信电子线路》都可以解答你的问题
普通的模电教材也可以

C类放大器不适合用来放大变包络信号
E- mail:bg5upv@gmail.com
微波有源电路、测控分系统
目前从事高精度定位导航应用行业
F7A + IC-751A + TH-42A
离线bg3ila
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680
只看该作者 4楼 发表于: 2018-07-18
已补充问题描述。书是我的和我大学老师模电课本
[1]谢嘉奎.模拟电路非线性部分(第四版).北京:高等教育出版社.2001,pp 91-93
[2]南京工学院无线电系.高等学校试用教材电子线路第三册.北京:人民教育出版社.1979,pp147
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454
只看该作者 5楼 发表于: 2018-07-18
单边带需要线性放大,C类是波形失真非常严重的放大电路,你的问题已经有很多前辈研究过了。
离线child@BY1QH
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1284
只看该作者 6楼 发表于: 2018-07-18
“丙类功放此时失真到底有多大,对于窄带信号,只是将信号频谱分量“高的更高,低的更低”放大——这可以通过预失真技术弥补;还是由于其非线性特性,在频谱分量之间产生了互调分量,导致信噪比下降——这种失真难以消除。”这两个是一回事,都是非线性导致的,都能弥补,都非常难弥补。而且弥补之后,效率等多方面都跟B类放大器没有区别。
要提高效率,一种可行的手段是包络消除-恢复技术,课本上也有。
BG1NAL(2005-2009), BD1NAL(2009-2014),BG1NAL(2016-),AG5JX(2017-)
离线child@BY1QH
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1284
只看该作者 7楼 发表于: 2018-07-18
C类放大器放大SSB信号,语音可懂,但由于三阶分量的存在,杂散远远超出标准。占得带宽没准比AM还大。
BG1NAL(2005-2009), BD1NAL(2009-2014),BG1NAL(2016-),AG5JX(2017-)
离线bg3ila
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680
只看该作者 8楼 发表于: 2018-07-25
回 child@BY1QH 的帖子
child@BY1QH:C类放大器放大SSB信号,语音可懂,但由于三阶分量的存在,杂散远远超出标准。占得带宽没准比AM还大。 (2018-07-18 13:18) 

谢谢您关于功放线性化的宝贵经验,看来线性化C类功放真是得不偿失呢。。。包络消除恢复很有启发,还有包络跟踪电源。
离线bd8cb/8
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3478
只看该作者 9楼 发表于: 2018-07-28
开关类音频功放IC,早已广泛应用.......
EX BG8CB BD8CB ,8CB一世,欢迎后人传承、认祖归宗——HAM圈是小众的技术类兴趣爱好团体,为创收敛财而滥竽充数,扼杀了HAM的生存和发展空间!

团结是双方都作出让步,如果一方步步紧逼,另一方无限退让,那不是团结,而是剥削和压榨! ——“以斗争求团结,则团结者存!”

如果我们的军队不愿意尽保护国民、支援盟友的义务,我们就不会有国民和盟友......

当正确与正义不属于同一阵营的时候,要选择站在良知一方......

对吃不上饭的人讲道德是最大的不道德,当人被压迫到濒临死境时,那一切为了生存而采取的行为都是道德的!
离线小比尔/5
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2582
只看该作者 10楼 发表于: 2018-08-04
理论上可以,先调相然后末级调幅,不过末级调幅可能调制深度不够。
BG5URY LTE: 152 6079 8739
曾用呼号:BG5-1-62178
疫情期间应急通信:14270,21450 对台湾方向:7060
中国之声DRM:(7360) 11695 (13810) 13825
武汉加油!
离线BG8GFY
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118
只看该作者 11楼 发表于: 2018-08-08
建议楼主做一个验证测试电路,有图有真相,有数据才服人。最好再发个接收录音,听听音质。
[ 此帖被BG8GFY在2018-08-08 12:07重新编辑 ]
QQ807087233
13896060783
离线WW_YY_ZZ
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124
只看该作者 12楼 发表于: 2018-08-09
C类,理论上功放 就 半个波导通。 另外半个波靠 LC谐振回路 惯性来形成(也可用傅里叶变换理解 滤波出 基波);
BG7PZB
离线WW_YY_ZZ
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124
只看该作者 13楼 发表于: 2018-08-10
楼主这个问题,上学时候教科书 说 单边带必须要线性功放,当时没有深究。

其实可以如此理解,C类(丙类)功放本身是非线性功放,单边带也不是线性调制;两者加一起,容易产线新 频率分量; 单边大调制信息在 幅度和频率之中,新频率分量 极有可能扰乱原来语音信息。 在一种特定情形下 也许可以用,但是普遍说是没有 保障的。 所以不建议。
BG7PZB
离线WW_YY_ZZ
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124
只看该作者 14楼 发表于: 2018-08-10
你看 单边带 调制 信号推导,已调波产物 是 调幅+ 调频; C类功放 负载是 LC回路,LC回路 对于 频率 一定的 信号,阻抗是恒定的,现在 SSB信号 频率 又是变的, LC回路阻抗也跟着变,导致幅度会有失真。 调制信息会有失真。
BG7PZB
离线bg8am
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1444
只看该作者 15楼 发表于: 2018-08-10
其实是可以的,现在的基站有些调制方式就不是恒包络的,但他们照样用非线性功放来放大,比如QAM信号,就不是横包络的,功放选的也不是大家单边带用的线性功放,但不是说就可以直接拿非线性功放来用,那样肯定是不行的。现在的基站技术是用非线性补偿,就是用把功放的非线性建立数学模型,然后对信号进行想反的预失真,这样就可以抵消掉功放失真对信号的影响。 这个有点类似FM的预加重,但这个是用数字方式来处理的。

参考这里:

基于AD8302的PA非线性补偿方案
http://www.epc.com.cn/application_design/2014-08-08/19171.html

数字预失真
https://baike.baidu.com/item/DPD
离线bg8am
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1444
只看该作者 16楼 发表于: 2018-08-10

射频功率放大器终极篇-提高线性度大招

Posted on 2015年8月22日 by Shepinjun    | Leave a reply

上一篇我们介绍了射频放大器的终极矛盾是线性度和效率。那么聪明的射频人们对这样的矛盾又会想出哪些方法呢?今天射频君就来给大家分享一下提高线性度的大招。

提高功率放大器线性度的基本方法主要可以分为五种:功率回退、预失真、负反馈、前馈和包络消除与恢复法。

1. 功率回退

由于非线性行为很多发生在功放的非线性区,那让功放在远离非线性区工作的功率回退技术是实际应用中最直接的方法,也就是用输出功率容量大的管子输出小功率。一般来说,功率放大器的输入功率减小ldB,交叉调制系数CM就改善2dB。该方法需要让功放工作在远离饱和点的状态,以消耗较大直流功率来提高功放的线性度。这就相当于是能挑300斤担子的汉子,只挑100斤,当然会觉得轻松。

图1. 功率回退技术示意图

功率回退法设计简单,而且易于实现,只要设计好静态直流工作点和功放的匹配电路即可,是提高放大器线性度的有效方法。然而,由于工作点远离饱和点,效率比较低;另一方面,当输出功率回退到一定程度时,比如当三阶互调值小于-45dBc以下时,继续回退很难进一步提高放大器的线性度;而且,对于宽带信号,由于记忆效应回退技术的效果有限。综合来说,功率回退法适用于对线性度要求不高、输出功率较小的场合。

2. 预失真

预失真是在信号进入放大器之前先对信号做与放大器幅度和相位相反的预先处理。实现方式是在功放前加一个数字或模拟非线性电路作为预失真器,用来补偿功放的非线性失真。纳尼,没听懂,这么通俗讲吧,就是一个要减肥的人还想吃大餐,那只能提前减肥并且把吃大餐的体重余量减出来,就妥妥的不怕增肥了。。。

图2. 预失真技术示意图

预失真技术的好处是不必要求功率回退,放大器可以工作在ldB压缩点附近甚至饱和区,所以能得到较高的效率。预失真是现在发现最快、目前主流的线性化方法。但是预失真回路由于某些因素引起的失真不能起到补偿作用,比如由于温度、直流电压的变化以及器件老化等引起的器件非线性的波动。

3. 负反馈

负反馈是将放大器输出的非线性失真信号通过反馈网络反相后反馈到输入端,与输入端的信号合成作为功放的输入信号,从而减少功放的非线性。负反馈信号和放大器本身的输入信号共同控制放大器的输入,从而增加了放大器输出信号的稳定性、增益平坦度以及提高了线性度。

图3. 负反馈技术示意图

负反馈的主要方法有极化环与笛卡尔环等。极化环的线性化功能由其调制解调电路通过相位比较和峰值检测完成;笛卡尔环是把输出信号解调后与输入信号比较,产生预失真信号重新调制并由饱和放大器放大。但是都只适合窄带,而且由于是闭环有不稳定性。

4. 前馈

前馈是功放线性化技术中发展最迅速,也是最先进的方法。前馈技术起源于“反馈”,不同在于把输出的信号处理后再向前耦合到功放的输出端。射频信号进入前馈网络后,进入功放部分的非线性失真会输出需要的主信号和三阶交调干扰信号,提取相位相反的三阶交调分量放大输出到主放大器的环路,就可以抵消主放大器支路上的非线性分量,改善功放的线性度。

图4. 前馈技术示意图

前馈技术具有较高校准精度、稳定信号的优点。但是前馈功放的抵消要求很高,需要幅度、相位和时延的完全匹配,因此工作温度变化、功率变化以及器件老化等因素都会造成抵消的失灵。

5. 包络消除与恢复法(EER)

EER技术中射频输入信号的幅度和相位分开,相位信号经过非线性功率放大器。此类放大器工作在开关状态,故从理论上来讲会有100%的效率。同样,幅度信号在被放大之前可以从射频输入信号分离出来。而在信号被放大的过程中,包络信号又可以恢复到载波信号中。幅度信号和相位信号在时间的要求方面要尽量一致,因此在相位信号支路加入延时线,力求根据控制该线的长短来满足上述要求。当然EER技术本身也存在缺点。当包络恢复到载波信号时,是根据调节射频功率放大器的偏置电压来完成实现的,其实调节漏极电压来校正放大器的输出信号的幅度时,相位本身也在变化。这样就会把有用信号的频谱延伸,从而消弱了射频功率放大器的线性度。另外,包络恢复反馈环路的动态范围也比较小。

图5. EER技术示意图

在以上讨论的各种线性化技术中,前馈线性化技术具有较宽的带宽和较好的线性度改善,但是效率不高。负反馈技术对失真有比较理想的抑制作用,还可以控制功放的输入输出阻抗和减小噪声的影响,减小功放元件对温度的敏感性,但负反馈技术在改善系统线性度的同时是需要牺牲功放的增益,用来达到压缩信号的失真。负反馈技术带宽非常有限不适合宽带放大电路,若相位控制不好,很容易产生正反馈导致系统的不稳定。预失真线性化技术具有无条件稳定、成本低廉、带宽适中等优势。模拟预失真电路不但系统结构简单成本低,而且线性度改善较好同时带宽适中。但是模拟预失真的工作带宽受限于模拟预失真器和功放本身的相位平坦度和增益。

通过对射频功放线性化技术的总结,可以粗略的看到一些未来的趋势。射频功率放大器会向着低功耗、高线性度的方向发展。随着各种线性化调制技术的不断采用,射频功放的非线性会越来越突出,所以如何提高线性度将会是一个非常重要的研究课题。

这期的线性度提高大招就给大家介绍到这里,下期跟大家分享一下提高效率的方法哦,敬请关注。

离线bg5upv
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154
只看该作者 17楼 发表于: 2018-08-10


---------------------被过度理解部分已经删去,保留参考信息,其他内容有请坛友补充-----------------


關於書本,舉個栗子

射頻功率放大器(第2版)  美)Marian K. Kazimierczuk 孙玲 程加力 高建军

http://www.tup.tsinghua.edu.cn/bookscenter/book_06124801.html

其中就有簡單介紹線性化技術的知識。

我們甚至可以用Outphasing(異相功率合成)實現通過E、F類功率放大器來放大,來篇論文就好了


[ 此帖被bg5upv在2018-08-12 20:28重新编辑 ]
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离线WW_YY_ZZ
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124
只看该作者 18楼 发表于: 2018-08-11
仅多 可能幅度调制 勉强能用,对于相位调制(比如QPSK),必然不能用 C类。
BG7PZB
离线bg3ila
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680
只看该作者 19楼 发表于: 2018-08-11
现在常见的资料中,„C类功放无法用于放大单边带信号",这句话现在几乎深入人心,这我当然知道。但老旧资料中还提到一种已经淘汰的技术,让它工作在欠压区,可以对C类功放线性化。这个技术既然已经淘汰肯定效果不好。

我在研究无线电技术历史,不是无线电技术本身。我的着眼点在六十年代的晶体管和电子管高频无线电技术,而不是最新的集成电路和毫米波。我想知道这种已经淘汰的技术实际上效果如何,当年有没有被应用。

因为本论坛有不少大家都是从电子管、晶体管时代过来的,故在此一问,看看能否有朋友鼓捣过这个,希望能提供一些经验和线索。特此感谢6F 7F的回答。

至于11F朋友提到的搭个电路试一试,我很想尝试一下,也不怎么费功夫。可由于我的仪器仪表现在都离我千里之外,短期内还没有试验条件。等有条件一定试验一下,幅度相位失真都来测试一下,还来这里回复帖子。

14F的朋友提到了谐振功放的原理。确实,模拟世界不像数字电路,说行就行,说不行就不行。从行和不行之间有一个过渡带,这点基本的模拟思维我还是有的。究竟单边带信号能不能算作窄带信号被选频回路筛选出来,或者更模拟一点的表述是选频回路能不能满足性能要求,就是问题的重点。对于QPSK信号,是恒包络的,应该适用于C类功放,不用线性化。而IQ正交复信号在这个问题中完全不必考虑,相位项会老老实实跟在sin函数里面,这里只有一个实信号。

感谢16F朋友系统介绍了功放线性化的技术——这篇文章写得很棒!短波C类功放工作在欠压区,正是其中提到的第一类,功率回退法——可以说是最原始最基础的线性化技术。它是各种功放线性化技术的前辈但正因为是前辈,现在已经有了后面介绍的各种性能更好的替代手段。
[ 此帖被bg3ila在2018-08-13 21:54重新编辑 ]

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