一种针对线性功率放大器的高效自适应控制系统及方法与流程

本发明涉及微波信号，尤其涉及一种针对线性功率放大器的高效自适应控制系统及方法。

背景技术：

1、线性功率放大器是电子对抗系统的核心部件之一，是干扰与防御作战装备实现信号侦查与干扰的核心组件。例如发射器射频前端的主功率放大器，将来自通信和雷达设备的小功率信号转换为发送到天线的高功率传输信号且保持与原信号呈线性关系。

2、功率压缩是衡量功率放大器的线性度和输出功率的一个重要指标。功率放大器工作在小功率状态时，输出功率和输入功率是呈线性关系的，即增益是恒定的；但是，当晶体管的输入功率达到饱和状态时，其增益开始下降，当实际的输出功率比线性条件下理想的输出功率小1db，即功率增益下降1db时的那点称为1db增益压缩点，此时的输出功率称为1db压缩点(p1db)。

3、为了实现功率放大器的线性化，我们通常会采用一些处理手段以弥补在功率压缩时导致的线性失真；其中，预失真技术是一种广泛使用的射频功率放大器线性化技术。预失真电路是在输入级加入一个预失真器，让输入信号先产生一个失真，然后和放大器的失真相互抵消，从而在整个功率变化范围内进行放大增益和相位变化的补偿。

4、该方法依赖于测量到线性功率放大器的非线性特性，需要建立数学模型来描述功率放大器的非线性行为；但是，各个功率放大器的特性不同，因此在进行预失真处理时需要针对当前功率放大器进行数学模型描述，会花费很多时间适配不同情况的线性功率放大器。

5、因此，有必要提供一种针对线性功率放大器的高效自适应控制系统及方法来解决现有技术存在的适配不同线性功率放大器低效的问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供的一种针对线性功率放大器的高效自适应控制系统，用于对原始输入信号进行线性放大得到线性放大信号，所述系统包括：原始信号输入端、自适应预失真器、信号耦合器、已适配功率放大器和信号输出天线；

2、所述原始信号输入端分别与自适应预失真器和信号耦合器的输入端电性连接，所述自适应预失真器的输出端与信号耦合器另一输入端电性连接，所述信号耦合器的输出端与已适配功率放大器的输入端电性连接，所述已适配功率放大器的输出端与信号输出天线电性连接；

3、所述自适应预失真器用于根据原始输入信号产生对应的预失真修正信号，包括adc转换模块、自适应功率放大器修正模块、参考功率放大器修正模块和dac转换模块并依次电性连接；所述信号耦合器对原始输入信号和预失真修正信号进行信号耦合，得到对应的放大器输入信号；所述已适配功率放大器用于对放大器输入信号进行信号放大处理，得到线性放大信号；其中，所述已适配功率放大器通过自适应预失真器将自身特性与参考功率放大器进行迁移适配，从而将参考功率放大器的输出信号用于已适配功率放大器的预失真中。

4、作为更进一步的解决方案，所述自适应功率放大器修正模块用于存储已适配功率放大器的信号差异特征，并通过信号差异特征对数字输入信号进行修正得到参考修正信号；其中，所述信号差异特征用于描述已适配功率放大器和参考功率放大器之间的幅度差异和相位差异关系。

5、作为更进一步的解决方案，所述自适应功率放大器修正模块还通过差异对照表对信号差异特征进行格式化数据处理；其中，所述差异对照表包括幅度差异对照表和相位差异对照表；所述自适应功率放大器修正模块在对数字输入信号进行修正时，通过查表的方式抽取幅度和相位对应的差异值并进行差异修正。

6、作为更进一步的解决方案，所述参考功率放大器修正模块运行参考预失真修正模型，并通过参考预失真修正模型对参考修正信号进行预失真修正，得到预失真修正信号；其中，所述参考预失真修正模型通过训练机器学习模型或构建数学参数模型进行构建，使得所述参考功率放大器能通过参考预失真修正模型进行预失真修正，并输出线性放大信号。

7、作为更进一步的解决方案，通过功率放大适配系统对待适配功率放大器进行适配更新并得到已适配功率放大器，所述功率放大适配系统包括信号生成器、仿真模拟器、同步信号器、信号比较器和信号分析仪；

8、其中，所述信号生成器分别与信号耦合器和自适应预失真器的输入端电性连接，所述自适应预失真器的输出端与信号耦合器的另一输入端电性连接，所述信号耦合器的输出端分别与待适配功率放大器和仿真模拟器的输入端电性连接，所述待适配功率放大器和仿真模拟器的输出端通过同步信号器进行信号同步后，再分别接在信号比较器的两输入端上，所述信号比较器的输出端与信号分析仪电性连接，所述信号分析仪提取信号差异特征并对自适应功率放大器中的信号差异特征进行更新。

9、一种针对线性功率放大器的高效自适应控制方法，运用于如上任一项所述的一种针对线性功率放大器的高效自适应控制系统中，通过如下步骤对原始输入信号进行线性放大得到线性放大信号：

10、步骤1：首次启动时执行，选定参考功率放大器并进行更新适配，所述参考功率放大器已训练得到对应的参考预失真修正模型，并将参考预失真修正模型植入参考功率放大器修正模块，将信号差异特征植入自适应功率放大器修正模块；

11、步骤2：后续启动时执行，检测当前功率放大器是否为已适配功率放大器；若是则进行下一步，否则执行更新适配步骤；

12、步骤3：自适应预失真器接收原始输入信号，通过adc转换模块转换为数字输入信号，并输入至自适应功率放大器修正模块；

13、步骤4：自适应功率放大器修正模块通过已适配功率放大器的信号差异特征，对数字输入信号进行修正得到参考修正信号；

14、步骤5：参考功率放大器修正模块通过参考预失真修正模型对参考修正信号进行预失真修正，得到预失真修正信号；

15、步骤6：通过dac转换模块对预失真修正信号进行数模转换；

16、步骤7：自适应预失真器接收并对原始输入信号和预失真修正信号进行信号耦合，得到对应的放大器输入信号；

17、步骤8：已适配功率放大器用于对放大器输入信号进行信号放大处理，得到线性放大信号并发送给信号输出天线。

18、作为更进一步的解决方案，步骤2通过如下具体步骤检测当前功率放大器是否为已适配功率放大器：

19、步骤a1：设置标准输入信号和标准输出信号，通过信号生成器产生标准输入信号；

20、步骤a2：自适应预失真器接收标准输入信号，并产生对应的预失真修正信号；

21、步骤a3：信号耦合器接收并对标准输入信号和预失真修正信号进行信号耦合，得到对应的放大器输入信号；

22、步骤a4：当前待检测功率放大器接收放大器输入信号并进行信号放大处理，得到实际输出信号；

23、步骤a5：判断标准输出信号和实际输出信号是否匹配；

24、若是，则无需进行更新适配，当前待检测功率放大器设置为已适配功率放大器；

25、若否，则需要进行更新适配，当前待检测功率放大器设置为待适配功率放大器。

26、作为更进一步的解决方案，步骤2通过如下具体步骤执行更新适配：

27、步骤b1：部署功率放大适配系统，并通过仿真模拟器对参考功率放大器进行模拟；

28、步骤b2：信号生成器生成测试信号并分别输入至信号耦合器和自适应预失真器中；

29、步骤b3：自适应预失真器通过当前信号差异特征对测试信号进行修正，得到对应的预失真修正信号；

30、步骤b4：信号耦合器接收并对测试信号和预失真修正信号进行信号耦合，得到对应的放大器输入信号并分别输入仿真模拟器和待适配功率放大器中；

31、步骤b5：待适配功率放大器产生第一输出信号，仿真模拟器通过仿真模拟产生第二输出信号，并通过同步信号器进行同步化处理；

32、步骤b6：不断调整测试信号，直至第一输出信号达到至目标信号，进行步骤b7；

33、步骤b7：通过信号比较器比较目标信号和第二输出信号，并输出对应的差异信号；

34、步骤b8：通过信号分析仪提取差异信号中的信号差异特征，并返回更新自适应预失真器中的信号差异特征；

35、步骤b9：重复步骤b1至步骤b8，直至完成所有目标信号的测试适配。

36、与相关技术相比较，本发明提供的一种针对线性功率放大器的高效自适应控制系统及方法具有如下有益效果：

37、本发明采用二次转换的方法，通过选定参考功率放大器并且对其进行数学模型描述，再通过自适应预失真器对已适配功率放大器的自身特性与参考功率放大器进行迁移适配；自适应预失真器通过自适应功率放大器修正模块将已适配功率放大器的匹配到参考功率放大器，再通过已有的数学模型对其进行预失真修正处理，当遇到新的放大器需要进行预失真处理时，仅需修改自适应功率放大器修正模块中的信号差异特征，就能再次匹配到参考功率放大器的模型上，从而实现不需要新建数学模型就能实现不同功率放大器的适配，达到减少适配时间花费的效果。