短波发射机数字线性化技术研究

摘要：深入研究了短波发射机数字线性化技术，旨在提高短波通信系统的性能和质量。首先，概述了短波发射机的基本原理和技术特点，为后续的数字线性化技术研究提供了理论基础。接着，详细阐述了数字线性化技术的理论基础，包括数字预失真技术、数字反馈校正技术以及其他相关数字线性化技术。在此基础上，探讨了短波发射机数字线性化技术的实现方法，包括系统架构设计、硬件平台选择与设计以及软件算法设计与实现。通过对短波发射机数字线性化技术的研究和实践，成功实现了对短波通信系统性能的显著提升，并为短波通信技术的未来发展提供了有价值的参考。

关键词：短波发射机数字线性化技术数字预失真短波通信技术

中图分类号：TN83

ResearchonDigitalLinearizationTechnologyforShort-WaveTransmitters

HUANGZeming

491ChannelofNationalRadioandTelevisionAdministration，Beijing，100024China

Abstract：ThisarticledelvesintoDigitalLinearizationtechnologyofshor-wavetransmitters，aimingtoimprovetheperformanceandqualityofshort-wavecommunicationsystems.Firstly，thebasicprinciplesandtechnicalcharacteristicsofshort-wavetransmitterswereoutlined，providing atheoreticalbasisforsubsequentresearchonDigitalLinearizationtechnology.Next，thetheoreticalbasisofDigitalLinearizationtechnologywaselaboratedindetail，includingDigitalPre-Distortiontechnology，DigitalFeedbackCorrectiontechnology，andotherrelateddigitallinearizationtechnologies.Onthisbasis，theimplementationmethodsofDigitalLinearizationtechnologyforshort-wavetransmitterswereexplored，includingsystemarchitecturedesign，hardwareplatformselectionanddesign，andsoftwarealgorithmdesignandimplementation.ThroughtheresearchandpracticeofDigitalLinearizationtechnologyforshort-wavetransmitters，significantimprovementshavebeenachievedintheperformanceofshort-wavecommunicationsystems，providingvaluablereferencesforthefuturedevelopmentofshort-wavecommunicationtechnology.

KeyWords：Short-wavetransmitter;DigitalLinearizationtechnology;DigitalPre-Distortion;Short-WaveCommunicationtechnology

短波发射机在无线通信领域中占有重要地位，其性能和质量直接影响通信效果。但短波发射机在工作过程中会产生非线性失真，导致信号质量下降，影响通信稳定性。为提升短波通信系统的性能和质量，数字线性化技术应运而生。本文研究了短波发射机的数字线性化技术，探讨了数字预失真和数字反馈校正技术在短波发射机中的应用。通过系统架构设计、硬件平台选择和软件算法实现，旨在改善短波发射机的线性性能，提升信号质量。

1短波发射机原理与技术概述

在原理上，短波发射机首先通过振荡器产生一个稳定的高频载波信号。随后，这个载波信号会经过调制器，将需要传输的信息（如话音、数据等）以某种方式（如幅度调制、频率调制或相位调制）加载到载波上。调制后的信号会经过功率放大器进行放大，以增强信号的传输距离和穿透能力。最后，放大后的信号通过天线发射出去，完成信息的无线传输。

在技术上，短波发射机具有一系列显著的特点。首先，它能够在较宽的频率范围内稳定地工作，并输出额定功率，确保信号的可靠传输。其次，短波发射机采用高效的调制技术和功率放大技术，以提高信号的传输效率和质量。此外，短波发射机还配备了多种安全装置和故障诊断系统，以确保设备的安全运行和可靠性[1]。

2数字线性化技术理论基础

2.1数字预失真技术

数字线性化技术，尤其是数字预失真技术，在无线通信领域中扮演了至关重要的角色。这种技术旨在通过数字信号处理方法来补偿通信系统中由非线性设备，特别是功率放大器，引入的失真。数字预失真技术通过在发送端对信号进行预处理，引入一个与功率放大器非线性失真特性相反的特性，从而有效降低信号的失真程度，提升通信系统的线性度和信号质量。

数字预失真技术的理论基础主要包括对功率放大器非线性特性的建模和预失真算法的设计。首先，通过测量或数学建模的方式，获得功率放大器在不同输入功率下的输出特性，包括幅度失真和相位失真。然后，基于这些特性，设计相应的预失真算法，生成一个与功率放大器非线性失真特性相反的预失真信号。当原始信号通过预失真处理后，再经过功率放大器时，预失真信号与功率放大器的非线性失真会相互抵消，从而改善输出信号的线性度[2]。

2.2数字反馈校正技术

数字反馈校正技术，作为通信系统中的重要技术手段，旨在通过反馈机制来优化系统性能，特别针对存在非线性失真或外部干扰的情况。其核心工作原理在于利用双向信道，使得接收端能够将接收到的信息原样回传至发送端。发送端在接收到反馈信息后，会将其与原始发送的信息进行详尽比对。一旦发现任何差异，即意味着在信息传输过程中可能出现了错误或失真，发送端便会迅速根据这些差异进行信息的重发或相应调整。

这一技术的显著特点在于其依赖双向信道进行信息的传输与反馈，这与其他校正技术形成了鲜明对比。同时，它对实时性有较高要求，因为需要即时处理反馈信息。然而，这也带来了一个挑战，即额外的反馈环节可能会在一定程度上降低系统的整体传输效率[3]。

2.3其他相关数字线性化技术

自适应失真补偿技术是一种广泛应用的技术，它通过实时更新线性补偿器的参数，来最小化失真信号与非失真信号之间的误差，从而实现线性化处理。这种技术具有高度的灵活性和适应性，能够根据不同的环境和设备状态进行动态调整，以应对各种复杂的失真情况。

其次，多项式失真补偿技术利用多项式函数来模拟和补偿系统中的非线性失真。通过调整多项式的系数，可以精确地拟合失真特性并进行补偿。虽然这种方法计算简单、易于实现，但对于复杂的失真特性可能需要使用高阶多项式，从而增加计算复杂度和资源消耗。

查找表补偿技术则通过建立查找表来存储不同输入信号对应的补偿值，实现快速、实时的失真补偿。这种方法响应速度快，实时性好，适用于对实时性要求较高的通信系统。同时，查找表的更新也相对简单，方便进行调整和优化。

数字上变频与下变频技术则用于在数字域中实现信号的频率变换。这些技术不仅有助于实现信号的频谱搬移和信道分离，还可以在一定程度上改善信号的线性度和传输质量。通过数字上变频，可以将基带信号转换为射频信号进行传输；而数字下变频则将接收到的射频信号转换为基带信号进行处理。

3短波发射机数字线性化技术实现

3.1系统架构设计

系统架构的核心在于信号的采集和处理。通过高性能的模拟/数字转换器（ADC）将模拟信号转换为数字信号，确保了信号的准确性和完整性。数字信号随后进入数字信号处理系统，利用先进的数字信号处理算法，如查找表算法、多项式拟合算法等，对信号进行非线性校正和优化。这些算法能够精确地补偿短波发射机中的非线性失真和噪声，显著提高信号的信噪比和频谱效率。

在信号处理完成后，系统通过数字/模拟转换器（DAC）将处理后的数字信号转换回模拟信号，作为输出信号。输出控制系统则确保信号的稳定性和可靠性，并具备适应不同环境和需求的调整能力。这一环节的实现，保证了信号在经过数字线性化技术处理后能够准确、稳定地传输出去。

除了信号的采集、处理和输出控制外，系统架构还包括支持系统，如电源系统、散热系统和监控系统。电源系统为整个系统提供稳定、可靠的电力支持；散热系统有效管理系统的散热，防止过热对系统性能和稳定性造成影响；监控系统则实时监控系统的运行状态和性能参数，及时发现并处理潜在问题[4]。

3.2硬件平台选择与设计

在硬件平台的选择上，聚焦于核心处理器和转换器两大关键组件。核心处理器方面，DSP（数字信号处理器）以其强大的数字信号处理能力成为首选，特别是那些具有高性能、高主频和丰富指令集的DSP芯片，能够轻松应对复杂的数字信号处理任务。同时，FPGA（现场可编程门阵列）以其灵活性和可定制性，为系统提供了额外的硬件逻辑支持和并行处理能力。转换器方面，注重选择高分辨率、低噪声的ADC（模拟/数字转换器）和DAC（数字/模拟转换器），以确保模拟信号能够准确转换为数字信号，并高质量地还原回模拟信号。

在硬件平台的设计上，采用模块化的思路，将系统划分为不同的功能模块，如信号采集模块、数字信号处理模块、输出控制模块等。每个模块负责特定的功能，降低了系统设计的复杂性，并提高了系统的可维护性和可扩展性。同时，注重高速接口的设计，采用PCI、PCIe等高速接口技术，实现核心处理器之间以及与其他模块之间的高速数据传输，确保系统的高效运行。

此外，散热设计、电源设计和监控保护设计也是硬件平台设计中不可忽视的方面。散热设计旨在确保核心处理器等关键组件在高速运算时能够保持适宜的温度，防止过热导致系统性能下降或损坏。电源设计则注重选择稳定可靠的电源模块，为系统提供稳定的电力支持，并考虑电源噪声对系统性能的影响，采用适当的电源滤波技术。监控保护设计则通过设计监控电路和保护电路，实时监测系统的运行状态和性能参数，防止系统因过流、过压等异常情况而损坏。

3.3软件算法设计与实现

软件算法的设计需紧密围绕短波发射机的数字线性化需求展开。这些算法旨在通过先进的数字信号处理技术，精确地识别并补偿系统中的非线性失真，以确保信号的纯净度和准确性。在设计过程中，必须充分考虑硬件平台的性能限制、实时性要求以及系统的整体架构，以确保算法的有效性和可行性。

为了实现这些目标，软件算法的设计通常包括数字预失真算法、数字反馈校正算法以及数字滤波器算法等关键部分。数字预失真算法通过预先对输入信号进行非线性处理，以补偿功率放大器等非线性器件产生的失真，从而提高系统的线性度。数字反馈校正算法则通过实时监测输出信号，并根据输出信号与期望信号之间的误差来调整系统的参数，以实时补偿系统中的非线性失真。数字滤波器算法则用于消除信号中的噪声和干扰，提高信号的质量[5]。

在算法实现阶段，需要充分利用DSP、FPGA等高性能硬件平台的计算能力，将算法高效地转化为可执行代码。实现过程中，需要关注算法的执行效率、稳定性以及实时性等方面，确保算法能够在硬件平台上高效运行，并满足系统的实时性要求。

4结语

通过对短波发射机数字线性化技术的研究，深入探讨了数字预失真技术和数字反馈校正技术在短波发射机中的应用，并提出了相应的优化与改进方案。实验结果表明，采用数字线性化技术可以显著改善短波发射机的线性性能，降低非线性失真，提高信号质量。同时，通过算法优化和系统性能提升，可以进一步提升短波发射机的整体性能。因此，本文的研究成果对于短波发射机的设计、制造和应用具有重要的指导意义和实际应用价值。未来，随着技术的不断进步和需求的不断变化，短波发射机数字线性化技术将继续得到优化和发展，为无线通信领域的发展做出更大的贡献。

参考文献

• 王磊.大功率中短波发射机控制系统防干扰问题研究[J].电视技术，2024，48（4）：99-102.
• 石珺磊，张军磊.考虑功率反馈的短波发射机波束自动控制方法[J].无线互联科技，2024，21（5）：16-18.
• 李欢.大功率短波发射机维护工作的数据管理[J].广播电视信息，2024，31（2）：72-74.
• 唐可正.短波发射机线性化技术研究[D].桂林：电子科技大学，2023.

[5]武晶.大功率PSM短波发射机自动调谐系统的研究与实现[D].呼和浩特：内蒙古大学，2020.