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放大器参数估计

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放大器参数估计 amplifier app 1 - 是一款 Engee 应用程序,旨在根据测量数据分析功率放大器(PA)特性,并建立放大器模型供 Engee 仿真环境使用。它支持信号分析、模型参数调整、结果可视化以及导出系数以供日后使用。

要打开应用程序,请进入 Engee 工作区,在左上角Engee 应用 apps icon 下选择 放大器参数估计 amplifier app 1

amplifier app 2 amplifier app 3

使用目的和背景

通过功率放大器(PA)进行信号传输时会出现非线性失真,尤其是在接近饱和模式下。这会导致两种主要影响:

  • 超出带宽的信号频谱扩展—​违反频谱屏蔽要求(ACLR);

  • 带内失真和传输质量下降—​增加邻近信道的功率(ACPR)。

为了提高发射机的功率效率,放大器通常在接近饱和时工作,此时会出现非线性效应。使用数字预失真(DPD)可以解决这个问题。这种方法的目的是提前修改(失真)输入信号,使其在通过实际非线性放大器后,输出信号尽可能接近理想的线性响应。这样就可以

  • 提高放大器的效率

  • 减少非线性失真

  • 减少信道间干扰

  • 确保符合传输标准。

该应用程序支持多种算法,可对放大器模型进行自适应调整:

  • RLS - 递推最小二乘法;

  • LMS - 经典最小二乘法;

  • NLMS - 归一化 LMS;

  • RPEM--递归误差预测法;

  • Regularised RLS - 具有噪声鲁棒性的 RLS 修正。

这些方法可根据输入和输出信号动态调整模型参数。

此外,还支持三种模型架构:

架构 描述

P(多项式)。

无内存多项式模型—​适用于没有明显滞后的简单情况。

MP(记忆多项式)。

为放大器增加 "记忆 "效果,提高随时间变化的建模精度。

GMP(广义记忆多项式)

具有额外交叉项的扩展结构—​用于复杂失真。

算法和结构组合的选择会影响模型的准确性。评估标准通常是 NMSE(归一化均方误差)指标。

因此,应用 放大器参数估计 可以使用真实数据和合成数据对数字前置放大系统进行建模和调整。

术语和缩写

  • DPD(数字预失真)--数字预失真,一种补偿放大器非线性失真的方法。

  • NMSE(归一化均方误差)- 衡量模型准确性的指标,以分贝为单位。

  • PAPR(峰均功率比)- 信号的峰值功率与其平均值之比。

  • ACLR(相邻信道泄漏比)- 相邻频率信道的辐射水平。

  • ACPR (邻频信道功率比)- 邻频信道与主信道的功率比。

  • AM-AM - 输出振幅与输入振幅的关系(振幅-振幅特性)。

  • AM-PM - 输出相位与输入振幅的关系(振幅-相位特性)。

应用界面

应用界面可分为五个部分:

amplifier app 4

  • 黄色部分 - 用于上传放大器样本文件,下载包含 KM 系数的 .txt 文件;

  • 三个蓝色部分 - 用于配置放大器模型;

  • 红色部分—​启动模型计算、控制用于绘图的频谱信号采样率以及绘图菜单本身。

接下来,让我们看看如何通过界面使用应用程序。

使用应用程序

加载输入数据

要开始操作,请单击黄色部分的amplifier app 5 按钮,加载两个放大器信号采样文件:

  • IQ_in_norm - 放大器输入端的信号样本;

  • IQ_out_norm" - 放大器输出端的信号样本。

采样文件必须命名为 IQ_in_normIQ_out_norm。加载器支持 .bin 和 .mat 文件。单个文件中的样本数*不得超过 200 万。

应在打开的窗口中通过Ctrl+ЛКМ 选择文件,同时加载这些文件:

amplifier app 6

等待文件完全下载完毕,下载指示符应变为 ✓ :

正在下载.h

已完成 (✓)

amplifier app 7

amplifier app 8

设置放大器型号

接下来,逐步设置蓝色部分中的模型:

  1. 选择算法和结构(第 1 部分)--指定模型类型和 DPD 方法(如 NLMS)。根据所选算法,您需要指定收敛步长或置信度和遗忘因子。对于 Moore-Penrose 算法,无需指定其他参数。

  2. 模型参数(№2 节)--用于模型的设置:

    • 记忆深度;

    • 多项式的度数

    • 多项式的阶数。

  3. Sampling range (第№3 节)- 指定模型计算所使用的样本范围(默认值:从 200000400000)。

开始模型计算

设置放大器模型后,开始计算。为此,请单击 Start Calculation (开始计算)按钮。按钮上的指示器将显示计算进度。

amplifier app 9->amplifier app 1 ->amplifier app 9

完成后,绘图部分将变得可用。

绘制图表

可使用以下类型的图表:

amplifier app 11

  • 信号:输入、输出、模拟;

  • 信号频谱;

  • AM-AM 和 AM-PM 特性;

  • 累积分布函数 (CCDF)。

可手动设置采样频率:

amplifier app 10

要想更方便地使用图表,经典的 Plotly 库功能会有所帮助:

amplifier app 16

  1. amplifier app 17 - 以 PNG 格式下载图表。

  2. amplifier app 18 - 选择区域并放大其内容的功能。

  3. amplifier app 19 - 在坐标平面上移动图表的工具。

  4. amplifier app 20 - 放大坐标平面。

  5. amplifier app 21 - 放大坐标平面

  6. amplifier app 22 - 将坐标平面比例恢复为默认比例。

  7. amplifier app 23 - 重置坐标轴。

图形示例

信号频谱传递:<sub>[U</sub> 输入], 传递:[<sub>U</sub> 输出], 传递:[U<sub>模</sub>]:

amplifier app 12

AM-AM 振幅响应:

amplifier app 13

AM-PM 振幅-相位特性:

amplifier app 14

累积概率分布函数 CCDF:

amplifier app 15

为评估放大器模型的性能,将自动计算以下参数:以 dB 为单位的归一化均方误差 NMSE,输入、输出和模拟信号的 PAPR 峰值因数,例如:输入、输出和模拟信号的 PAPR 峰值因数:

amplifier app 24

装载系数

要保存模型系数,请单击*下载文件*按钮。文件将以 .txt 格式保存。

amplifier app 27

实用链接

  1. Engee 应用

  2. link:/helpcenter/stable/cn/interactive-scripts/radars.html 雷达

  3. 实例