Оценка параметров усилителя
|
Страница в процессе разработки. |
Оценка параметров усилителя 
— это приложение Engee, предназначенное для анализа характеристик усилителей мощности (УМ) по данным измерений, а также построения моделей усилителей с возможностью их использования в среде моделирования Engee. Поддерживается анализ сигналов, настройка параметров модели, визуализация результатов и экспорт коэффициентов для последующего использования.
Для открытия приложения перейдите в рабочее пространство Engee и в левом верхнем углу в разделе Приложения Engee 
выберите Оценка параметров усилителя :
Назначение и контекст использования
При передаче сигнала через усилители мощности (УМ), особенно в режимах, близких к насыщению, возникают нелинейные искажения. Это приводит к двум ключевым эффектам:
-
Расширение спектра сигнала за пределы полосы пропускания — нарушение требования по спектральной маске (ACLR);
-
Внутриполосные искажения и ухудшение качества передачи — увеличение мощности в соседних каналах (ACPR).
Для повышения энергоэффективности передатчиков усилители часто работают вблизи насыщения, где проявляются нелинейные эффекты. Проблема решается с помощью метода цифрового предыскажения сигнала (Digital Pre-Distortion, DPD). Цель такого метода — заранее изменить (исказить) входной сигнал таким образом, чтобы после прохождения через реальный нелинейный УМ выходной сигнал оказался как можно ближе к идеальному линейному отклику. Это позволяет:
-
Повысить КПД усилителя;
-
Снизить нелинейные искажения;
-
Снизить уровень межканальных помех;
-
Обеспечить соответствие стандартам передачи.
Приложение поддерживает несколько алгоритмов адаптивной настройки модели усилителя:
-
RLS — рекурсивный метод наименьших квадратов;
-
LMS — классический метод наименьших квадратов;
-
NLMS — нормализованный LMS;
-
RPEM — рекурсивный метод прогноза ошибки;
-
Регуляризованный RLS — модификация RLS с устойчивостью к шумам.
Эти методы позволяют динамически корректировать параметры модели на основе входных и выходных сигналов.
Также поддерживаются три архитектуры модели:
| Архитектура | Описание |
|---|---|
P (Polynomial) |
Полиномиальная модель без учета памяти — подходит для простых случаев без выраженного гистерезиса. |
MP (Memory Polynomial) |
Добавляет эффект "памяти" усилителя, улучшает точность моделирования временных зависимостей. |
GMP (Generalized Memory Polynomial) |
Расширенная архитектура с дополнительными перекрестными членами — используется для сложных искажений. |
Выбор комбинации алгоритма и архитектуры влияет на точность модели. Критерием оценки обычно служит метрика NMSE (нормализованная среднеквадратичная ошибка).
Таким образом, приложение Оценка параметров усилителя позволяет моделировать и адаптировать системы цифрового предыскажения, используя как реальные, так и синтетические данные.
Термины и сокращения
-
DPD (Digital Pre-Distortion) — цифровое предыскажение сигнала, метод компенсации нелинейных искажений усилителя.
-
NMSE (Normalized Mean Squared Error) — показатель точности модели, измеряется в децибелах.
-
PAPR (Peak-to-Average Power Ratio) — отношение пикового значения мощности сигнала к его среднему значению.
-
ACLR (Adjacent Channel Leakage Ratio) — уровень излучения в соседнем частотном канале.
-
ACPR (Adjacent Channel Power Ratio) — отношение мощности в соседнем канале к основной.
-
AM-AM — зависимость выходной амплитуды от входной (амплитудно-амплитудная характеристика).
-
AM-PM — зависимость выходной фазы от входной амплитуды (амплитудно-фазовая характеристика).
Интерфейс приложения
Интерфейс приложения можно условно разделить на пять секций:
-
Желтая секция — используется для загрузки файлов с отсчетами усилителя, скачивания .txt файла с коэффициентами УМ;
-
Три синие секции — используются для настройки модели усилителя;
-
Красная секция — запуск расчета модели, управление частотой дискретизации сигнала спектра для построения графика и само меню графиков.
Далее рассмотрим как с помощью интерфейса последовательно работать с приложением.
Работа с приложением
Загрузка входных данных
Для начала работы загрузите два файла с отсчетами сигналов усилителя, нажав по кнопке 
в желтой секции:
-
IQ_in_norm— отсчеты сигнала на входе усилителя; -
IQ_out_norm— отсчеты сигнала на выходе усилителя.
|
Файлы с отсчетами должны обязательно называться |
Файлы следует загружать одновременно, для этого выберите их через Ctrl+ЛКМ в открывшемся окне:
Дождитесь полной загрузки файлов, индикаторы загрузки должны смениться на ✓:
В процессе загрузки |
Готово (✓) |
|---|---|
|
|
Настройка модели усилителя
Далее поэтапно настройте модель в синих секциях:
-
Выбор алгоритма и архитектуры (секция №1) — задается тип модели и метод DPD (например, NLMS). В зависимости от выбранного алгоритма потребуется указать шаг сходимости или степень доверия и фактор забывания. Для алгоритма Мура-Пенроуза дополнительные параметры не задаются.
-
Параметры модели (секция №2) — для моделей задаются:
-
Глубина памяти;
-
Степень полинома;
-
Порядок полинома.
-
-
Диапазон выборки (секция №3) — указывается диапазон отсчетов, используемых для расчета модели (по умолчанию: от
200000до400000).
Запуск расчета модели
После настройки модели усилителя запустите его расчет. Для этого нажмите кнопку Запустить расчёт. Индикатор на кнопке отобразит ход выполнения.
→ 
→
После завершения станет доступной секция построения графиков.
Построение графиков
Доступны следующие виды графиков:
-
Сигналы: входной, выходной, моделированный;
-
Спектры сигналов;
-
Характеристики AM-AM и AM-PM;
-
Кумулятивная функция распределения (CCDF).
Частоту дискретизации можно задать вручную:
Для более удобной работы с графиками поможет классический функционал библиотеки Plotly:
-
— скачать график как PNG. -
— возможность выделить область и увеличить ее содержимое. -
— инструмент перемещения графика на координатной плоскости. -
— увеличивает масштаб координатной плоскости. -
— уменьшает масштаб координатной плоскости. -
— возвращает масштаба координатной плоскости по умолчанию. -
— сброс координатных осей.
Примеры графиков
Спектр сигнала Uвх, Uвых, Uмод:
Амплитудно-амплитудная характеристика AM-AM:
Амплитудно-фазовая характеристика AM-PM:
Кумулятивная функция распределения вероятностей CCDF:
Для оценки эффективности работы модели усилителя автоматически рассчитываются: нормализованная среднеквадратичная ошибка NMSE в дБ, пик-фактор PAPR для входного, выходного и моделированного сигнала, например:
Загрузка коэффициентов
Для сохранения коэффициентов модели нажмите кнопку Скачать файл. Файл будет сохранен в формате .txt.
