一种放大器的弱非线性失真计算方法

摘要

本发明涉及一种放大器的弱非线性失真计算方法，包括：设定电路元件的初始值，同时将每一个非线性单元描述为线性单元并联一个电流源；由低到高依次计算一阶、二阶和三阶的电流和电压并保存，高阶的电流和电压的计算使用已经保存的低价数据；利用一阶、二阶和三阶的电流和电压计算Volterra泛函级数序列的失真。这种弱非线性失真计算方法，在保证高速通讯信号品质的同时，大幅度缩短了二极管桥式开关结构放大器弱非线性失真计算耗时，改善超高带宽无线接收器性能。

主权项

一种放大器的弱非线性失真计算方法，其特征在于，包括以下步骤：㈠建立电路模型：设定电路元件的初始值，同时将每一个非线性单元描述为线性单元并联一个电流源；㈡计算电流和电压：由低到高依次计算一阶、二阶和三阶的电流和电压并保存，高阶的电流和电压的计算使用已经保存的低价数据，具体公式包括：一阶电流：i＝g₁v+g₂v²+g₃v³+...+g_nvⁿ其中，i是一阶小信号增量电流，g₁,g₂,g₃…g_n是泰勒序列系数，v是一阶电压；n是自然数，等于电路模型中的电容总数；一阶电压：$v\left(t\right)=\frac{1}{2}\underset{q=-Q}{\overset{Q}{\Sigma }}{v}_{s,q}\exp \left({\mathrm{j\omega }}_{q}t\right);$q＝C₁v+C₂v²+C₃v³+...+C_nvⁿ；其中，Q是总的电量，Vs,q是q处的电压，ω_q是q处的频率，t是时间变量，C₁,C₂,C₃…C_n是电容；二阶电流：$i_2\left(t\right)=g_2{v}_1^2\left(t\right)+\frac{g_2}{4}\underset{q_1=-Q}{\overset{Q}{\Sigma }}\underset{q_2=-Q}{\overset{Q}{\Sigma }}{v}_{1,q_1}{v}_{1,q_2}\exp \left[j({\omega }_{q_1}+{\omega }_{q_2})t\right]$其中，v₁(t)是一阶电压，g₂是泰勒序列系数，v_1,q1，v_1,q2分别是q₁，q₂处的电压，ω_q1，ω_q2是q₁，q₂处的频率；二阶电压：$\begin{array}{c}{v}_2\left(t\right)=\frac{-R}{{\mathrm{Rg}}_1+1}{i}_2\left(t\right)\\ =\frac{-g_{2}R}{{\left({\mathrm{Rg}}_1+1\right)}^2}\frac{1}{4}\underset{q_1=-Q}{\overset{Q}{\Sigma }}\underset{q2=-Q}{\overset{Q}{\Sigma }}{V}_{s,q1}{V}_{s,q2}\\ ·\exp \left[j\left({\omega }_{q1}+{\omega }_{q2}\right)t\right]\end{array}$其中，R是系统输入阻抗，g₁，g₂是泰勒序列系数，v_s,q1，v_s,q2分别是q₁，q₂处的源电压，ω_q1，ω_q2是q₁，q₂处的频率；三阶电流：$\begin{array}{c}{i}_3\left(t\right)=2g_2{v}_1\left(t\right)v_2\left(t\right)+g_3{v}_1^3\left(t\right)\\ =i_{3a}\left(t\right)+i_{3b}\left(t\right)\end{array};$$\begin{array}{c}{i}_{3a}\left(t\right)=\frac{-g_2^{2}R}{4{({\mathrm{Rg}}_1+1)}^4}\underset{q_1=-Q}{\overset{Q}{\Sigma }}\underset{q2=-Q}{\overset{Q}{\Sigma }}\underset{q3=-Q}{\overset{Q}{\Sigma }}{V}_{s,q1}{V}_{s,q2}{V}_{s,q3}\\ ·\exp \left[j\left({\omega }_{q1}+{\omega }_{q2}+{\omega }_{q3}\right)t\right]\end{array};$$\begin{array}{c}{i}_{3b}\left(t\right)=\frac{g_3}{8{({\mathrm{Rg}}_1+1)}^3}\underset{q_1=-Q}{\overset{Q}{\Sigma }}\underset{q2=-Q}{\overset{Q}{\Sigma }}\underset{q3=-Q}{\overset{Q}{\Sigma }}{V}_{s,q1}{V}_{s,q2}{V}_{s,q3}\\ ·\exp \left[j\left({\omega }_{q1}+{\omega }_{q2}+{\omega }_{q3}\right)t\right]\end{array};$其中，R是系统输入阻抗，g₁，g₂，g₃是泰勒序列系数，v_s,q1，v_s,q2，v_s,q3分别是q₁，q₂，q₃处的源电压，ω_q1，ω_q2，ω_q3是q₁，q₂，q₃处的频率；三阶电压:$v_3\left(t\right)=-i_3\left(t\right)\frac{R}{{\mathrm{Rg}}_1+1}$其中，R是系统输入阻抗，g₁是泰勒序列系数；㈢计算失真特性：利用一阶、二阶和三阶的电流和电压计算Volterra泛函级数序列的失真，具体公式包括：其中，Vin为输入电压，H₁(jω₁)和H₃(jω₁，jω₂，jω₃)分别是一阶和三阶Volterra核，运算符"o"表示在Vin中每一项的幅值和相位都随着的幅值和相位而改变。