Management and Future Technologies | Volume 3, Issue 3 | № 011

Kichik faza xatoliklari foydali ish koeffitsiyentini pasaytirishi (nogogerent qo‘shilish tufayli) va buzilishlarni oshirishi (parazit AM-PM konversiyasining paydo bo‘lishi) mumkin. Main kaskadi (AB sinfi) doimiy ishlab, kichik va o‘rta darajali quvvatlarda chiziqlilikni ta’minlaydi. Uning siljishi shunday sozlangan: - tinchlik toki orqaga chekinish (back-off) zonasidagi nochiziqli buzilishlarni minimallashtirishi uchun; - yuqori quvvatga yaqinlashganda Main kaskadi vaqtidan oldin kompressiyaga “tiralib qolmasligi” uchun, zero Doherty arxitekturasida aynan Peak yelkasi piklarni “ushlab olishi” kerak. Kuchsiz signal sharoitida Main yelkasi chiqishidagi tokni quyidagicha ifodalash mumkin [2,7]: 𝑖𝑀 (𝑡) ≈ 𝑔𝑚𝑀 𝑣𝑀 (𝑡) (5) Keling, gmM samarali tiklikni qanday ta’minlashi haqida so‘zlashamiz. Doherty Main kuchaytirgichida gap faqat “50 Omga ishlash”da emas, balki uning quvvat darajasiga qarab o‘zgaruvchi samarali yuklama bilan ishlashidadir. Peak-kaskad (C sinfi/chuqur AB) past darajalarda deyarli yopiq bo‘lib, o‘rab turuvchi chiziqning yuqori amplitudalarida faollashadi. U ikki vazifani bajaradi: - piklardagi quvvatni oshiradi, bu esa Main kuchaytirgichini haddan tashqari qirqish zaruratini kamaytiradi; - Main yuklamasini modulyatsiyalash mexanizmini summator va λ/4-invertor orqali ishga tushiradi, bu esa foydali ish koeffitsiyentini oshiradi [1,5,7,8,15]: Mana uning toki: 𝑖𝑃 (𝑡) ≈ 0, |𝑣𝑃 (𝑡)| < 𝑉𝑡ℎ (6) va o‘rama chizig‘i chegarasidan oshganda o‘sishni boshlaydi: 𝑖𝑃 (𝑡) ≈ 𝑔𝑚𝑃 (𝑣𝑃 (𝑡) − 𝑉𝑡ℎ ), |𝑣𝑃 (𝑡)| ≥ 𝑉𝑡ℎ (7) Pik kaskadining roli: pik qiymatlarida tok va quvvat qo‘shish; 6-9 dB OBO diapazonida foydali ish koeffitsiyentini oshirish uchun asosiy kaskadning yuklama modulyatsiyasini faollashtirish. Doherty quvvat kuchaytirgichining asosiy va pik kaskadlari funksiyalarining tahlili shuni ko‘rsatadiki, ularning birgalikdagi ishlashi OFDM signalining o‘rab oluvchi sathlari bo‘yicha kuchaytirishni zarur darajada taqsimlashni ta’minlaydi. Biroq bunday o‘zaro ta’sirning samaradorligi nafaqat alohida kaskadlarning ishlash rejimlariga, balki ularning chiqishdagi elektr ulanish usuliga ham bog‘liqdir. Bu jarayonda chorak to‘lqinli impedans invertori muhim rol o‘ynaydi, u yuklamaning dinamik o‘zgarishini ta’minlaydi va shu tariqa Doherty arxitekturasining asosiy energetik mexanizmini amalga oshiradi. Quyida biz λ/4-invertorning fizik ma’nosini va uning kuchaytirgich kaskadlarining ishlash rejimlariga ta’sirini tadqiq qilamiz. Markaziy chastotadagi chorak to‘lqinli liniya kesmasi (yoki unga ekvivalent bo‘lgan taqsimlangan/to‘plangan zanjir) impedans inversiyasi xususiyatiga egadir [2,5,7,8,16]: 𝑍2 𝑍𝑖𝑛 = 𝑍0 𝐿 80 (8)

Bunda Z0 – chorak to‘lqinli qismning to‘lqin qarshiligi, ZL esa uning chiqishidagi yuklama. Doherty arxitekturasida bu element shunchaki transformator vazifasini bajarib qolmay, dinamik o‘zgartirgichga aylanadi. Bu holat Peak tarmog‘i faollashganda yig‘indi tugunidagi samarali ZL yuklamasining o‘zgarishi sababli yuz beradi. Natijada Main tarmog‘i quvvat darajasiga qarab turlicha yuklamani “his qiladi” va bu jarayon yuklamaning dinamik modulyatsiyasi deb ataladi. Chorak to‘lqinli impedans invertorining ishlashining fizik tamoyilini tushunish Doherty tizimida yuklama qanday o‘zgartirilishini chuqurroq anglashga yordam beradi. Biroq, bu mexanizmning samaradorligini hamda uning quvvat kuchaytirgichining energetik va elektr rejimlariga ta’sirini miqdoriy baholash uchun sifat tavsifidan analitik ifodaga o‘tish kerak. Shu bois, quyida yuklamaning dinamik modulyatsiyasi jarayonining matematik tavsifi keltiriladi, shuningdek, uning ishlashi DVB-T2 standarti uzatkichlariga xos bo‘lgan sonli misolda ko‘rsatib beriladi. Main va Peak tarmoqlari bir xil maksimal quvvatga ega bo‘lgan klassik simmetrik Doherty arxitekturasini loyihalash quyidagicha amalga oshiriladi: - kichik yoki o‘rta quvvatda (Peak≈0) Main tarmog‘i yuqori ekvivalent yuklamada ishlaydi, bu esa uning foydali ish koeffitsiyentini quvvat pasayishi rejimida (back-off) oshiradi; - quvvat ortishi bilan Peak tarmog‘i yig‘indiga tok qo‘shadi va Main tarmog‘ining ekvivalent yuklamasi optimal darajagacha kamayadi. Bu esa Main tarmog‘iga nominal quvvatga yaqinlashganda yuqori FIKni saqlab qolish imkonini beradi. Eshittirish chiqishi uchun biz standart yuklamadan foydalanamiz [1,2,57,16]: 𝑅𝐿 = 50 (9) OFDM uchun klassik “Doherty nuqtasi” 6 dB lik quvvat pasayishini anglatadi, chunki ko‘plab Doherty kuchaytirgichlari aynan shu nuqtada o‘zlarining mahalliy maksimal foydali ish koeffitsiyentiga erishadi. Quvvat bo‘yicha 6 dB lik pasayish quyidagilarni bildiradi: 𝑃 𝑃6𝑑𝐵 = 𝑠𝑎𝑡 4 (10) Agar uzatkichning "nominal" o‘rtacha quvvati 2 kVtni tashkil etsa va (soddalashtirilgan) back-off yaqinidagi ish hududiga mos kelsa, 50 Om ekvivalent yuklamadagi kuchlanish va toklar nisbatlarini tahlil qilish mumkin. Misol tariqasida 50 Omli yuklama uchun Pout = 2 kVt qiymatini olamiz [3,7,8,16]: 𝑉𝑟𝑚𝑠 = √𝑃𝑅 = √2000 ∙ 50 ≈ 316 𝐵 𝑉 316 𝐼𝑟𝑚𝑠 = 𝑟𝑚𝑠 ≈ 50 ≈ 6,32 𝐴 (11) 𝑅 Endi 6 dB pastroq bo‘lgan darajani muhokama qilaylik, bu quvvatning 4 baravar kamligini anglatadi. 𝑃6𝑑𝐵 = 500 Вт 𝑉𝑟𝑚𝑠,6𝑑𝐵 = √500 ∙ 50 ≈ 158 𝐵 158 𝐼𝑟𝑚𝑠,6𝑑𝐵 = 50 ≈ 3,16 𝐴 (12) 81

Doherty konsepsiyasining mohiyati shundan iboratki, berilgan quvvatda Peak tarmog‘i hali deyarli faol bo‘lmaydi (yoki endigina ishga tusha boshlaydi), Main tarmog‘i esa λ/4-invertor orqali standart 50 omli nominal rejimdagiga qaraganda “qulayroq” ekvivalent yuklama bilan ishlaydi. Ideallashtirilgan tavsifda ko‘pincha quyidagi yaqinlashuv qo‘llanadi: - past quvvatda: RMain, eff≈2Ropt (oshirilgan yuklama); - nominal/umumiy quvvatda: RMain, eff Ropt ga teng bo‘ladi. Bu Main tarmog‘i back-off rejimida nisbatan yuqori kuchlanishda kamroq tok bilan ishlashini anglatadi, bu esa “bekorchi” yo‘qotishlar ulushini kamaytirib, foydali ish koeffitsiyentini oshiradi. Yig‘ish tugunidagi natijaviy tok quyidagiga teng: 𝑖𝑜𝑢𝑡 (𝑡) = 𝑖𝑀𝑎𝑖𝑛 (𝑡) + 𝑖𝑃𝑒𝑎𝑘 (𝑡) (13) 𝑖𝑃𝑒𝑎𝑘 (𝑡) ≈ 0 ⇒ 𝑖𝑜𝑢𝑡 (𝑡) ≈ 𝑖𝑀𝑎𝑖𝑛 (𝑡) (14) Past darajalarda: Peak o‘rab oluvchi chizig‘i o‘sa boshlaganda, toklar nisbati o‘zgaradi. Simmetrik Doherty kuchaytirgichining “yuqori” quvvat rejimida umumiy chiqish quvvatini oshirish va kerakli yuklama modulyatsiyasini ta’minlash uchun ko‘pincha Peak kuchaytirgichining (pik toki bo‘yicha) Main kuchaytirgichinikiga yaqin hissa qo‘shadigan rejimga intilinadi. Analitik bog‘liqliklar va sonli misollar shuni ko‘rsatadiki, yuklamaning dinamik modulyatsiyasi faol elementning ruxsat etilgan ish rejimlari doirasidan chiqmagan holda, quvvat kuchaytirgichining oniy va o‘rtacha foydali ish koeffitsiyentini sezilarli darajada oshirishi mumkin. Biroq, energetik yutuqning o‘zi radiouzatish traktining samaradorligini baholash uchun yetarli mezon bo‘la olmaydi. DVB-T2 kabi zamonaviy raqamli efir uzatish tizimlarida samaradorlikni oshirish kuchaytirishning chiziqliligini saqlash va spektral cheklovlarga qat’iy rioya qilish bilan chambarchas bog‘liq bo‘lishi lozim. Pik-quvvat nisbati (PAPR) yuqori bo‘lgan ko‘p sathli OFDM signallari energiya samaradorligi va nurlanishning spektral tozaligiga nisbatan yuqori talablar qo‘yadi. Shu sababli, DVB-T2 uzatkichlarida yuklamaning dinamik modulyatsiyasi samaradorlikni oshirishning alohida bir usuli sifatida emas, balki tizimning energetik va spektral xususiyatlarini birgalikda optimallashtirish vositasi sifatida qaralishi kerak. Ushbu tadqiqotda DVB-T2 standarti uchun nima sababdan energetik samaradorlik va spektral tozalikka bir vaqtda erishish zarurligi hamda dinamik yuklama modulyatsiyasi bu murosani amalda tatbiq etishga qanday yordam berishi ko‘rib chiqiladi. Kuchaytirgichning FIKi: 𝑃 𝜂 = 𝑃𝑜𝑢𝑡 (15) 𝑃ℎ𝑒𝑎𝑡 = 𝑃𝐷𝐶 − 𝑃𝑜𝑢𝑡 (16) 𝐷𝐶 issiqlik yo‘qotishlari esa: 82

Kecha-yu kunduz ishlaydigan eshittirish stansiyasi uchun Pheat ko‘rsatkichining hatto bir necha o‘n foizga pasayishi ham hal qiluvchi ahamiyatga ega bo‘lishi mumkin: bu sovutishga bo‘lgan talablarni kamaytirishga, ishonchlilikni oshirishga va ekspluatatsiya xarajatlarini pasaytirishga olib keladi. Biroq DVB-T2 standartida shunchaki maksimal FIKga erishishga intilish yaramaydi: nochiziqlilik spektral kengayishni va signal sifatining yomonlashishini keltirib chiqarishi mumkin. Shu sababli, deyarli barcha tizimlarda DPD va quvvat nazoratidan foydalaniladi, garchi Doerti arxitekturasining o‘zi quvvatni pasaytirish (back-off) rejimida chiziqli ishlash uchun energiya sarfini kamaytirishga yordam bersa-da. Keling, DVB-T2 (Doerti) quvvat kuchaytirgichining asosiy tugunlari qanday ishlashini ko‘rib chiqaylik (1-rasm). Kirish RF-trakti va quvvat bo‘lgichi. DVB-T2 standartidagi keng polosali OFDM signali kuchaytirgichning kirish qismiga kelib tushadi va ma’lum bir amplitudafaza nisbatiga ega bo‘lgan ikkita kanalga bo‘linadi. Bo‘lgich signallarning chiqishda kogerent qo‘shilishi va signal qobig‘i ortganda pik kaskadining to‘g‘ri ulanishi uchun sharoit yaratadi [3,7,8,16]. 1-rasm. DVB-T2 (Doherty) quvvat kuchaytirgichining strukturaviy sxemasi. Asosiy kuchaytirish kaskadi (Main PA) AB sinfi rejimida ishlaydi va signalni barcha darajalarda kuchaytiradi. U OFDM signalining past va o‘rta amplitudalarida a’lo darajadagi chiziqlilikni ta’minlaydi hamda quvvat pasaytirilgan (back-off) rejimda chiqish quvvatining asosiy qismini shakllantiradi. 83

Pik kuchaytirish kaskadi (Peak PA) C sinfi yoki chuqur AB sinfi rejimiga o‘tkaziladi va faqat signal o‘ramining yuqori lahzali qiymatlarida faollashadi. Uning asosiy vazifasi OFDM signalining pik qismlarini kuchaytirish va asosiy kaskad yuklamasining dinamik modulyatsiyasi mexanizmini ishga tushirishdan iborat. Chorak to‘lqinli impedans invertori (λ/4) – bu qiziqarli qurilma. Chorak to‘lqinli liniya yuklama qarshiligini shunday o‘zgartiradiki, bunda asosiy kaskadning ekvivalent yuklamasi pik kaskadining hissasiga qarab o‘zgaradi. Bu asosiy kuchaytirgichning, ayniqsa chiqish signali quvvat pasaytirilgan (back-off) rejimda bo‘lganda, yanada samaraliroq ishlashiga imkon beradi. Doherty jamlash tuguni. Bu tugunda asosiy va pik kaskadlarining chiqish toklari kogerent tarzda qo‘shiladi. To‘g‘ri faza sharoitlarida yuqori samaradorlikka va minimal buzilishlarga ega bo‘lgan jamlangan chiqish signali hosil bo‘ladi. Moslashtiruvchi zanjirlar. Kirish va chiqish moslashtiruvchi zanjirlari standart 50 Om qarshilikni tranzistorlar uchun optimal qiymatlarga aylantiradi, o‘tkazish polosasini kengaytiradi va keng polosali DVB-T2 signali bilan ishlaganda kuchaytirgichning barqarorligini oshiradi. Kuchaytirgichlar ishida ta’minot va siljish zanjirlari muhim o‘rin tutadi. Zatvorlarning siljish zanjirlari kuchaytirish kaskadlarining ishlash rejimlarini belgilaydi, yuqori chastotali yechimga ega bo‘lgan stok ta’minoti zanjirlari esa radiochastota energiyasining ta’minot manbalariga o‘tishining oldini olishga yordam beradi va signal o‘ramasi o‘zgarganda ham kuchaytirgichning ishini barqarorlashtiradi. Chiqish filtri, o‘z navbatida, kuchaytirishning nochiziqligi tufayli yuzaga keladigan garmonik va polosadan tashqari tashkil etuvchilarni so‘ndiradi hamda chiqish signali spektrining DVB-T2 standarti spektral niqobi talablariga mos kelishini kafolatlaydi. Yo‘naltirilgan tarmoqlagich va nazorat tizimi. Yo‘naltirilgan tarmoqlagich to‘g‘ri va qaytgan quvvatlarni o‘lchaydi. Bu signallar sathni avtomatik ravishda sozlashga, yuklamaning nomuvofiqligidan himoya qilishga va raqamli predistorsiya tizimining ishlashini ta’minlashga yordam beradi. Raqamli predistorsiya va himoya tizimi. Raqamli predistorsiya kuchaytirgichning amplituda va faza buzilishlarini bartaraf etadi, bu esa ACLR va MER ko‘rsatkichlarining zaruriy qiymatlariga erishish imkonini beradi. Himoya tizimi esa tok, kuchlanish va haroratni nazorat qilib, uzatkichning kecha-yu kunduz ishonchli ishlashini ta’minlaydi. Doherty quvvat kuchaytirgichining asosiy tugunlari yuqori pik faktoriga ega bo‘lgan DVBT2 OFDM signalini chiziqli kuchaytirishni ta’minlash uchun birgalikda ishlaydi, shu bilan birga yuqori o‘rtacha energiya samaradorligiga erishadi va spektral tozalik hamda modulyatsiya sifati bo‘yicha talablarga qat’iy rioya qiladi. Bu, ayniqsa, Toshkent teleminorasi kabi eshittirish uzatkichlari uchun muhimdir. Keling, DVB-T2 quvvat kuchaytirgichi sxemasining arxitekturasi va realizatsiyasini batafsil ko‘rib chiqaylik. DVB-T2 standarti uzatkichi uchun quvvat kuchaytirgichi arxitekturasi bir vaqtning o‘zida uchta bir-biriga zid talabni qondirish zaruratini hisobga olgan holda ishlab chiqiladi: katta pik faktoriga ega OFDM signalini kuchaytirishda yuqori chiziqlilikni ta’minlash, quvvat pasaytirilgan rejimda yuqori o‘rtacha energetik samaradorlikka erishish va eshittirish stansiyasi tarkibida kecha-yu kunduz ishonchli ishlashni kafolatlash. Bu talablar optimal yarimo‘tkazgich texnologiyasini tanlash, quvvat kuchaytirgichining modulli tuzilishi, ixtisoslashtirilgan moslashtiruvchi zanjirlardan foydalanish, samarali filtrlash va ko‘p bosqichli himoya tizimi orqali amalga oshiriladi [3,7,8,14,16]. 84

Kuchaytirgich kaskadlari uchun tanlangan texnologiya: LDMOS va GaN. DVB-T2 (470-694 MGs) efir raqamli televideniye diapazonida ikkita yarimo‘tkazgichli texnologiya — LDMOS va GaN HEMT keng tarqalgan. Ularning har biri o‘ziga xos elektr va ekspluatatsion afzalliklarga ega bo‘lib, bu ularning kuchli eshittirish kuchaytirgichlarida qo‘llanilishini belgilab beradi. LDMOS texnologiyasi an’anaviy ravishda o‘rta va yuqori quvvatli uzatkichlarda qo‘llaniladi. Odatda DVB-T2 kuchaytirgichlarida qo‘llaniladigan LDMOS-tranzistorlar 28–50 V oralig‘idagi stok ta’minot kuchlanishiga, UHF-diapazonida bitta kristallning chiqish quvvati 100 dan 600 Vattgacha bo‘lishiga va qisqa muddatli rejimlarda VSWR ≈ 5:1 gacha bo‘lgan turg‘un to‘lqin koeffitsiyentiga ega. LDMOS-kuchaytirgichining to‘yinish rejimida foydali ish koeffitsiyenti (FIK) odatda 45 foizdan 55 foizgacha o‘zgarib turadi, biroq OFDM-signal va taxminan 6–8 dB chiqish back-off bilan ishlaganda, klassik AB sinfida FIK 25–35 foizgacha pasayishi mumkin. Aynan shuning uchun LDMOS-realizatsiyalarda o‘rtacha quvvat rejimida FIKni oshirish uchun deyarli har doim Doherty arxitekturasidan foydalaniladi. GaN HEMT texnologiyasi — bu yuqori quvvat zichligi va odatda 48–50 V oralig‘idagi yuqori kuchlanishlarda ishlash qobiliyati bilan ajralib turadigan zamonaviyroq yechimdir. GaNkuchaytirgichlar uchun bitta faol elementga 200 dan 800 Vattgacha bo‘lgan chiqish quvvatlari, shuningdek, to‘yinish rejimida 55–65 foizga va Doherty arxitekturasida 6 dB back-off bilan 40– 50 foizga yetadigan potensial yuqori FIK xosdir. GaNning muhim afzalliklaridan biri uning yuqori termik barqarorligi va parazit sig‘imlarining kichikligidir, bu esa keng polosali muvofiqlashtiruvchi zanjirlarni yaratishni osonlashtiradi. Biroq, yuqori issiqlik zichligi issiqlikni chiqarib yuborish va o‘ta kuchlanishdan himoya qilish uchun yanada qat’iy shart-sharoitlarni talab qiladi. DVB-T2 uzatkichida LDMOS va GaN o‘rtasidagi tanlov har doim murosadir. Bunda modullarning narxi, mavjudligi, talab qilinadigan quvvat darajasi, samaradorligi va foydalanishdagi ishonchliligini hisobga olish lozim. Amaliyotda, eshittirish tizimlarida uskunalar avlodi va talab qilinadigan quvvatga qarab, ko‘pincha ikkala texnologiya ham qo‘llaniladi. DVB-T2 quvvat kuchaytirgichi PA-modullar to‘plamidan iborat bo‘lib, ularning har biri to‘laqonli kuchaytirish kanali hisoblanadi. Odatda, bitta PA-modulning chiqish quvvati, texnologiya va chiqish back-off darajasiga qarab, 300 dan 1000 Vattgacha o‘zgarib turadi. Uzatkichning umumiy quvvatiga erishish uchun bir nechta modulning chiqishlari yuqori chastotali kombaynerlar orqali parallel ulanadi. Har bir PA-modul nominal qarshiligi 50 Om bo‘lgan kirish interfeysi, kuchaytirish koeffitsiyenti taxminan 15–20 dB bo‘lgan drayver kaskadi, chiqish quvvat kaskadi (ko‘pincha Doherty arxitekturasi), mahalliy muvofiqlashtiruvchi zanjirlar, dastlabki filtrlash uchun chiqish filtri, yo‘naltirilgan tarmoqlagich va quvvatni o‘lchash tizimini o‘z ichiga oladi. Modulning elektr ta’minoti 28–50 V o‘zgarmas kuchlanish manbaidan amalga oshiriladi, bunda bitta modulning iste’mol toki to‘liq quvvatda 20–40 Ampergacha yetishi mumkin. Modulli arxitektura N+1 sxemasi bo‘yicha zaxiralash konfiguratsiyalarini yaratish imkonini beradi. Bu shuni anglatadiki, bitta modulning ishdan chiqishi eshittirishni to‘xtatmaydi, faqat umumiy quvvatning 1/N ga pasayishiga olib keladi. Bundan tashqari, modulli yondashuv xizmat ko‘rsatish, issiqlik loyihalash va uzatkich quvvatini masshtablashni soddalashtiradi. Moslashtiruvchi zanjirlar quvvat kuchaytirgichining energiya samaradorligi va chiziqliligini oshirishda muhim rol o‘ynaydi. Kirish moslashtiruvchi zanjirlari signal manbaining 85

standart 50 Om qarshiligini tranzistorning optimal kirish qarshiligiga aylantirish uchun mo‘ljallangan bo‘lib, UHF diapazonida bu qarshilik reaktiv tashkil etuvchisi bilan bir necha Omgagina teng bo‘lishi mumkin. Buning uchun π yoki T turidagi LC-tarmoqlardan, shuningdek, 500 dan 650 MGs gacha bo‘lgan ishchi chastotaga mo‘ljallangan mikropoloskali liniyalardan foydalaniladi. Chiqish moslashtiruvchi zanjirlari murakkabroq vazifani bajaradi. Ular nafaqat tranzistorning optimal chiqish qarshiligini standart 50 Omga aylantiradi, balki Doherty arxitekturasida dinamik yuklama modulyatsiyasini shakllantirishda ham muhim o‘rin tutadi. Masalan, asosiy yelkaning chiqish zanjiri shunday loyihalanadiki, pik yelkasi o‘chirilganda asosiy tranzistor “ko‘radigan” ekvivalent qarshilik nominal quvvatdagi optimal qarshilikka nisbatan taxminan 1,5–2 baravar ortadi. Pik kaskadi ulanganda esa bu qarshilik kamayadi va optimal qiymatga yaqinlashadi, bu esa asosiy kaskadga chiqish quvvati oshganda yuqori foydali ish koeffitsiyentini saqlab turish imkonini beradi. Moslashtiruvchi zanjirlar DVB-T2 kanali spektrida buzilishlarning oldini olish va MER hamda EVM ko‘rsatkichlarini yomonlashtirmaslik uchun kamida 8–10 MGs yetarli o‘tkazish polosasini ta’minlashi kerak. Bu borada faza xarakteristikasiga alohida e’tibor qaratiladi, chunki chastotaga bog‘liq kechikish raqamli preddistorsiyani murakkablashtiradigan xotira effektlarini keltirib chiqarishi mumkin. DVB-T2 quvvat kuchaytirgichida filtrlash OFDM-signalini kuchaytirishda faol elementlarning nochiziqligi va dinamik jarayonlar tufayli yuzaga keladigan garmonikalar va polosadan tashqari tashkil etuvchilarni bostirish uchun zarurdir. Quvvatning chiqish kaskadidan so‘ng, uzatkichning nominal quvvatiga mo‘ljallangan va DVB-T2 spektral niqobi talablariga javob beradigan chiqish filtridan foydalaniladi. Tipik niqobli filtrlar ikkinchi va uchinchi garmonikalar uchun garmonik tashkil etuvchilarni 40–60 dB darajasida so‘ndirishni ta’minlaydi, shuningdek, qo‘shni kanallardagi polosadan tashqari nurlanishlarni tashuvchiga nisbatan -45…-55 dB qiymatlarigacha bostiradi. Filtrning o‘tkazish polosasi shunday tanlanadiki, kengligi 8 MGs bo‘lgan ishchi kanal amplituda va fazaning sezilarli buzilishlarisiz uzatilsin. Quvvatli uzatkichlarda filtrlash ikki darajada amalga oshirilishi mumkin: PA-modul darajasida dastlabki filtrlash va quvvat jamlagichidan keyin yakuniy niqobli filtrlash. Bunday yondashuv alohida filtrlarga tushadigan yuklamani kamaytirishga yordam beradi va butun tizimning yuklama nomutanosibligiga chidamliligini oshiradi. DVB-T2 quvvat kuchaytirgichini himoya qilish butun arxitekturaning asosiy elementidir, negaki chiqish kaskadidagi nosozlik jiddiy moliyaviy yo‘qotishlarga va eshittirishning to‘xtab qolishiga olib kelishi mumkin. Himoya tizimi to‘g‘ri va qaytgan quvvatni nazorat qilishni, ta’minot toklari va kuchlanishlarini monitoring qilishni, shuningdek, haroratni kuzatishni o‘z ichiga oladi. To‘g‘ri va qaytgan quvvatni o‘lchash yo‘naltirilgan tarmoqlagich yordamida amalga oshiriladi. To‘g‘ri quvvat uzatkichning belgilangan o‘rtacha chiqish quvvatini saqlab qolish uchun kuchaytirish darajasini avtomatik sozlashda ishlatiladi. Qaytgan quvvat esa yuklama nomutanosibligini baholashga yordam beradi; agar u VSWR (turgan to‘lqin koeffitsiyenti) taxminan 2–2,5 ga mos keladigan ruxsat etilgan darajadan oshib ketsa, boshqaruv tizimi chiqish quvvatini pasaytiradi, qaytgan quvvat yanada oshganda esa modulni avariya holatida o‘chiradi. 86

Tok va kuchlanishlarni nazorat qilish haddan tashqari yuklanish yoki o‘tish jarayonlarida tranzistorlarning shikastlanishining oldini olishda hal qiluvchi rol o‘ynaydi. Odatda, tok bo‘yicha himoyaning chegaraviy qiymatlari nominal tokdan 10–20% ga yuqori bo‘ladi, kuchlanish bo‘yicha himoya esa stokdagi kuchlanish sathi ruxsat etilgan chegaradan 5–10% ga oshganda ishga tushadi. Harorat himoyasi tranzistor korpusining harorati 85–100 °C ga yetganda kuchaytirgichning ishlashini cheklaydi, bu esa uning degradatsiyasining oldini olishga va parametrlar barqarorligini saqlashga yordam beradi. Himoya tizimi raqamli preddistorsiya va avtomatik darajani sozlash tizimi bilan chambarchas bog‘liq bo‘lib, bu tashqi sharoitlar o‘zgarganda ham kuchaytirgichning ishlash rejimlarini moslashuvchan tarzda o‘zgartirish hamda chiziqlilik va spektral tozalikning zarur ko‘rsatkichlarini saqlab qolish imkonini beradi. Shunday qilib, DVB-T2 quvvat kuchaytirgichi sxemasining arxitekturasi va realizatsiyasi murakkab muhandislik yechimidir. Bu yerda yarimo‘tkazgich texnologiyasining tanlovi, kuchaytirgichning modulli tuzilishi, optimallashtirilgan moslashtiruvchi zanjirlar, samarali filtrlash va ko‘p bosqichli himoya tizimi yuqori chiziqlilikni, a’lo darajadagi o‘rtacha energiya samaradorligini va uzluksiz raqamli efir uzatish sharoitida ishonchli ishlashni ta’minlash uchun uyg‘unlikda ishlaydi. Quyida energetik va chiziqli xususiyatlarni optimallashtirishga yordam beradigan DVBT2 PA-modulining standart sonli parametrlari keltirilgan (1-jadval), [1,3,5,7,14]. 1-jadval. DVB-T2 PA-modulining tipik raqamli parametrlari № Parametr Belgi Tipik qiymat 1. Ishchi chastotalar diapazoni f 470–694 МHz 2. Kanal kengligi B 8 МHz 3. Modulyatsiya turi - OFDM (QPSK256QAM) 4. Kuchaytirgich arxitekturasi - Doherty (Main + Peak) 5. Yarimo‘tkazgich texnologiyasi - LDMOS yoki GaN HEMT 6. Modulning o‘rtacha chiqish quvvati Pout,avg 300–1000 Vt 7. Chulg‘amning eng yuqori quvvati Ppeak 2.5–8 kVt 87 Izoh DVB-T2 UHF diapazoni Standart TV kanali Yuqori PAPR Bek-off rejimida ishlash uchun Quvvat va FIK bo‘yicha tanlash OFDM signali bo‘lganda PAPR ≈ 8-9 dB bo‘lganda

8. Chiqish bek-off OBO 6–9 dB G 15–25 dB 10. Kuchaytirish koeffitsiyenti Kirish qarshiligi Zin 50 Оm 11. Chiqish qarshiligi Zout 50 Оm 12. Stok ta’minot kuchlanishi VDD 28–50 V 13. Iste’mol toki (nom.) IDD 15–40 А 14. Iste’mol qilinadigan o‘zgarmas tok quvvati PDC 1.2–3.5 kVt 15. To‘yinishdagi FIK ηsat 45–65 % 6 dB orqaga qaytishdagi FIK Polosadan tashqari nurlanishlar darajasi η6dB 30–50 % ACLR −45…−55 dB 9. 16. 17. 18. Modulyatsiya xatosi MER ≥ 32–36 dB 19. Vektor xatoligi EVM ≤ 2–3 % 20. 2-chi, 3-chi garmonikalar - ≤ −40…−60 dB 21. Ruxsat etilgan VSWR - 2.0–2.5 gacha 22. Tranzistor korpusining temperaturasi Tc ≤ 85–100 °C 23. Sovutish turi - Havo / suyuqlik 24. Raqamli xatolikning mavjudligi DPD Ha 25. Zaxiralash rejimi - N yoki N+1 DVB-T2 chiziqli uchun Drayver bilan birga RF standarti Filtr/kombayn oldidan LDMOS / GaN Quvvatiga qarab Bir modulga Texnologiyag a bog‘liq Muhim parametr DPD va filtr bilan 64/256-QAM uchun Odatdagi DVB-T2 Filtrdan keyin Avtomatik foldback Himoyani cheklash Quvvat sinfi bo‘yicha DVB-T2 uchun majburiy Radioeshittiri sh stansiyalari uchun 1-jadvalda keltirilgan parametrlar UYD diapazonida ishlaydigan DVB-T2 standartidagi eshittirish uzatkichining bitta quvvat kuchaytirgichi (PA) moduli uchun odatiy qiymatlarni ifodalaydi. O‘rtacha chiqish quvvati OFDM signalining yuqori pik-faktorini hamda chiziqlilik va spektral niqobga muvofiqlikni ta’minlash uchun zarur bo‘lgan chiqish quvvatini pasaytirish (backoff) darajasini hisobga oladi. Quvvat 6 dB ga pasaytirilgandagi (back-off) FIK qiymatlari Doxerti 88

arxitekturasining an’anaviy AB sinfidagi kuchaytirgichlarga nisbatan asosiy afzalligini ko‘rsatib beradi. ACLR, MER va EVM parametrlari raqamli oldindan buzilishlarni tuzatish va chiqishda filtrlash rejimida ishlash uchun ko‘rsatilgan bo‘lib, bu zamonaviy DVB-T2 uzatkichlari uchun standart amaliyotdir. DVB-T2 quvvat kuchaytirgichi (PA) modulining tipik raqamli parametrlarini tahlil qilish bizga quvvat kuchaytirgichining bazaviy konfiguratsiyasidagi energetik, chiziqli va ekspluatatsion xususiyatlarini miqdoriy baholash imkonini beradi. Bu, shuningdek, OFDM signalini kuchaytirishda ishlashning cheklangan rejimlarini aniqlashga yordam beradi. Foydali ish koeffitsiyenti, spektral tozalik va modulyatsiya sifati bo‘yicha olingan ma’lumotlar shuni ko‘rsatadiki, chiqish kaskadining ish rejimlarini optimallashtirish orqali uzatkich samaradorligini oshirish uchun imkoniyatlar mavjud. Shu munosabat bilan, keyingi tadqiqotlarni real foydalanish sharoitlarida energetik va chiziqli xususiyatlarni dinamik optimallashtirishni ta’minlaydigan adaptiv boshqaruvdan foydalangan holda uzatkichning chiqish kaskadini kompleks modernizatsiya qilish usullarini ishlab chiqish va tahlil qilishga yo‘naltirish lozim. Adaptiv boshqaruv yordamida uzatkichning chiqish kaskadini kompleks modernizatsiya qilishni tadqiq va tahlil etish. Asosiy g‘oya quyidagi komponentlarni birgalikda optimallashtirish hisobiga DVB-T2 uzatkichining energiya samaradorligini va parametrlarining barqarorligini oshirishdan iborat: - raqamli modulyator, - quvvat kuchaytirgichi, - ish rejimlarini boshqarish tizimi. Adaptiv boshqaruvli uzatkichning chiqish kaskadini modernizatsiya qilish (A varianti). Biz DVB-T2 standarti uzatkichining chiqish kaskadini yangilashni taklif qilamiz. Bu yangilash kuchaytirish rejimlarini adaptiv boshqarishni va nochiziqlikni raqamli kompensatsiyalashni o‘z ichiga oladi. Mazkur yechim signal sifatini pasaytirmagan holda uzatkichning energetik samaradorligini sezilarli darajada oshirish imkonini beradi. An’anaviy eshittirish uzatkichlarida quvvat kuchaytirgichi 6-9 dB diapazonida qat’iy belgilangan chiqish rezervi (back-off) bilan ishlaydi, bu esa, afsuski, o‘rtacha foydali ish koeffitsiyentini 25-30% gacha pasaytiradi. Biz o‘z texnik yechimimizda OFDM signalining haqiqiy statistik xususiyatlariga asoslanib, quvvat kuchaytirgichining ish rejimlarini dinamik optimallashtirishni amalga oshiramiz [1,2,5,9,14]. Yechim arxitekturasi. Modernizatsiya qilingan uzatkich tarkibiga DVB-T2 raqamli modulyatori, raqamli predistorsiya bloki, adaptiv kuchaytirish drayveri, Doerti sxemasi bo‘yicha quvvat kuchaytirgichi, signal sifatini baholash uchun qayta aloqa tizimi hamda DSP yoki FPGA asosida ishlaydigan energiyani tejash kontrolleri kiradi. Modulyator kengligi 8 MGs va pik faktori (PAPR) taxminan 8-10 dB bo‘lgan OFDM signalini hosil qiladi. Bu signal raqamli predistorsiya blokiga kelib tushadi va u yerda keyingi analog trakt uchun kompensatsiyalovchi nochiziqlik shakllantiriladi. Adaptiv kuchaytirish drayveri quvvat kuchaytirgichining qo‘zg‘alish darajasini 10-12 dB gacha bo‘lgan diapazonda sozlab boradi. Bu esa chiziqlilik bo‘yicha minimal zaxira bilan belgilangan o‘rtacha chiqish quvvatini saqlab turishga imkon beradi. Drayverni boshqarish qayta aloqa tizimi ma’lumotlari asosida real vaqt rejimida amalga oshiriladi. Doherty sxemasi bo‘yicha quvvat kuchaytirgich. Uzatkichning chiqish kaskadi GaN HEMT tranzistorlaridan foydalaniladigan Doherty arxitekturasi asosidagi quvvatli kuchaytirgich sifatida yaratilgan. Asosiy va pik tranzistorlari taxminan 48-50 V kuchlanishda ishlaydi va UHF (470-694 MGs) diapazoni uchun mo‘ljallangan. Asosiy kaskad maksimal oqim tokining 10-20 89

foizini tashkil etuvchi tinchlik toki bilan AB sinfida ishlaydi, bu signalning past va o‘rta darajalarida yuqori chiziqlilikka erishish imkonini beradi. Pik kaskadi esa, o‘z navbatida, C sinfida ishlaydi va signal qobig‘i sathi ma’lum bir chegaradan oshganda faollasha boshlaydi, bu taxminan 6 dB li chiqish quvvati pasayishiga (back-off) to‘g‘ri keladi. Chorak to‘lqinli impedans invertori yordamida amalga oshirilgan yuklamaning dinamik modulyatsiyasi tufayli kuchaytirgichning o‘rtacha foydali ish koeffitsiyentini 15-25 % ga oshirishga muvaffaq bo‘linadi. Shunday qilib, bitta PA-modulining o‘rtacha chiqish quvvati 500–800 Vt bo‘lganda, foydali ish koeffitsiyenti quvvat pasayishi (back-off) ishchi sohasida 25–30 % dan 40-45 % gacha ortadi, to‘yinishga yaqinlashganda esa 55-60 % ga yetishi mumkin. Raqamli oldindan sozlash. Raqamli oldindan sozlash (DPD) bloki muvofiqlik jadvallari bilan birgalikda quvvat kuchaytirgichining polinomial modeli asosida quriladi. DPD koeffitsiyentlarining adaptatsiyasi bir necha millisekundlik yangilanish davri bilan amalga oshadi, bu esa harorat o‘zgarishlari va tranzistorlar parametrlarining siljishini hisobga olish imkonini beradi. DPD qo‘llanilishi tufayli MER ko‘rsatkichi nominal o‘rtacha quvvatda 28-30 dB dan (kompensatsiyasiz) 35-38 dB gacha oshadi. ACLR parametri bo‘yicha diapazondan tashqari nurlanishlar darajasi 45...-50 dB qiymatlarigacha pasayadi, bu esa DVB-T2 standarti talablariga to‘liq mos keladi. Kuchaytirishni dinamik boshqarish. Kuchaytirish koeffitsiyentini G(t) dinamik boshqarish OFDM-signal qobig‘ining joriy taqsimotini tahlil qilishga va pik omilini baholashga asoslanadi. Energiyani tejash kontrolleri o‘rtacha chiqish quvvatiga qarab tranzistorlarning siljish kuchlanishlarini va kuchaytirgichning qo‘zg‘atilish darajasini sozlaydi. Yuklama kamayganda (masalan, o‘rtacha quvvat 3-6 dB ga pasayganda), tinchlik toklari 20-30 % ga kamayadi, bu esa iste’mol qilinadigan doimiy quvvatning va issiqlik yo‘qotishlarining kamayishiga olib keladi. Shunday qilib, quvvat kuchaytirgichi doimo maksimal quvvatda ishlamaydi, bu esa uning xizmat muddatini uzaytiradi va ekspluatatsiya xarajatlarini kamaytiradi. Adaptiv boshqaruv konturining ishlashi optimallashtirish modeli orqali tavsiflanadi, bunda asosiy maqsad chiqish kaskadining umumiy energiya sarfini minimallashtirishdan iborat. Cheklovlar sifatida MER ning 32-34 dB dan past bo‘lmasligi kerak bo‘lgan minimal ruxsat etilgan qiymati, BER bit xatoligining maksimal ruxsat etilgan ehtimolligi va DVB-T2 uchun me’yoriy qiymatlardan oshmasligi kerak bo‘lgan ACLR ning chegaraviy darajasi belgilangan. Kontroller real vaqt rejimida shunday siljish va kuchaytirish parametrlarini tanlaydiki, ular uzatish sifatini saqlab qolgan holda energiya sarfini baza rejimiga nisbatan 10-20 % ga kamaytirish imkonini beradi. Shunday qilib, DVB-T2 uzatkichining chiqish kaskadini adaptiv boshqaruv va GaN HEMT tranzistorlaridagi quvvatli Doherty kuchaytirgichidan foydalangan holda modernizatsiya qilish o‘rtacha FIKni 15-25 % ga sezilarli darajada oshirish imkonini beradi. Shuningdek, MER ko‘rsatkichlarining 35-38 dB gacha yaxshilangani va diapazondan tashqari nurlanishlarning -45...50 dB gacha pasaygani kuzatiladi. Ushbu natijalar taklif etilgan texnik yechimning eshittirish uzatkichlarida, jumladan, Toshkent teleminorasi kabi obyektlarda qo‘llash uchun samarali ekanini tasdiqlaydi. Adaptiv boshqaruvli uzatkich chiqish kaskadini modernizatsiya qilish (A variant) samaradorligini miqdoriy baholash uchun asosiy energetik va sifat ko‘rsatkichlarining tahlili o‘tkazildi. Quvvat kuchaytirgichining foydali ish koeffitsiyentining uzatkichning ish rejimiga bog‘liqligini o‘rganish natijalari 2-rasmda keltirilgan. 90

2-rasmda uzatkich quvvat kuchaytirgichining foydali ish koeffitsiyenti (FIK) A varianti bo‘yicha texnik yechim joriy etilgunga qadar va undan keyingi ish rejimiga bog‘liqligi ko‘rsatilgan. Baza holati sifatida biz yuklamani dinamik boshqarish va raqamli oldindan sozlashsiz AB sinfida ishlaydigan an’anaviy quvvat kuchaytirgichini ko‘rib chiqamiz. 2-rasm. Quvvat kuchaytirgichi FIKning uzatkich ish rejimiga bog‘liqlik grafigi. Grafikdan (2-rasm) ko‘rinib turibdiki, dastlabki holatda quvvat kuchaytirgichining foydali ish koeffitsiyenti (FIK) 25-30 % oralig‘ida tebranadi. Bu, chiqish signalining orqaga chekinish darajasi (back-off) sezilarli bo‘lganda, DVB-T2 standartidagi ko‘p tonli OFDM-signallar bilan ishlaydigan kuchaytirgichlar uchun me’yoriy holatdir. FIKning pastligi signalning yuqori pik omili (PAPR) bilan izohlanadi, shu sababli kuchaytirgich ko‘p vaqt davomida optimal nuqtada ishlamaydi. Raqamli oldindan buzish va ish rejimlarini adaptiv boshqarishga ega Doherty arxitekturasini joriy etilgandan so‘ng, FIKning 45-55 % gacha sezilarli darajada oshgani kuzatiladi. Bu yetkazib berilayotgan energiyadan yanada samarali foydalanilganini va kuchaytirgichning ishchi nuqtasi yuqori energetik samaradorlik sohasiga siljiganini ko‘rsatadi. Shunday qilib, ushbu texnik yechim uzatkichning chiziqliligini yomonlashtirmagan holda, quvvat kuchaytirgichining FIKini deyarli ikki baravar oshirish imkonini beradi. DVB-T2 signalining modulyatsiya xatoliklari koeffitsiyentining (MER) texnik yechim joriy etilishidan oldingi va keyingi tizim holatiga bog‘liqligini o‘rganish natijalari 3-rasmda keltirilgan. Ushbu 3-rasmda uzatilayotgan DVB-T2 signalining sifatini aks ettiruvchi modulyatsiya xatoliklari koeffitsiyenti (MER) qanday o‘zgarishi ko‘rsatilgan. MER parametri OFDM-signallar sifatining asosiy ko‘rsatkichlaridan biri bo‘lib, quvvat kuchaytirgichining chiziqli bo‘lmagan buzilishlari, faza shovqinlari va sinxronizatsiya xatoliklari bilan chambarchas bog‘liqdir. 91

3-rasm. DVB-T2 signali modulyatsiyasidagi xatoliklar koeffitsiyentining (MER) tizim holatiga bog‘liqlik grafigi. Dastlabki ish rejimida MER qiymati 28-30 dB ni tashkil etadi, bu esa murakkab sharoitlarda signalning barqaror qabul qilinishi uchun ruxsat etilgan eng quyi darajalarga yaqindir. Bu qiymat uzatkichning chiqish kaskadida yuzaga keladigan sezilarli nochiziqli buzilishlar mavjudligini ko‘rsatadi. A varianti bo‘yicha texnik yechim joriy etilgandan so‘ng MER qiymati 35-38 dB gacha oshadi. Bu o‘sish quvvat kuchaytirgichining amplituda-faza nochiziqliklarini samarali bartaraf etuvchi hamda kuchaytirgichning maqbul rejimlarda yanada barqaror ishlashini ta’minlovchi raqamli oldindan buzish (prediskajeniye) usulidan foydalanish bilan bog‘liqdir. Olingan MER qiymatlari sifat bo‘yicha sezilarli zaxirani vujudga keltiradi va ishonchli eshittirish uchun DVB-T2 standarti talablariga mos keladi. Uzatkichning ish rejimiga bog‘liq holda, yangi texnik yechim joriy etilishidan oldin va keyin uning nisbiy energiya iste’moli qanday o‘zgarishini ko‘rsatuvchi tadqiqot natijalari 4rasmda keltirilgan. Bu rasmda uzatkichning dastlabki rejimdagi va yechim joriy qilingandan keyingi energiya iste’moli taqqoslangan. Asosiy daraja sifatida uzatkichning dastlabki holatdagi, shartli ravishda 100% ga teng deb olingan energiya sarfi qabul qilindi. 4-rasmdagi grafikdan ko‘rinib turibdiki, modernizatsiyadan so‘ng uzatkichning energiya iste’moli 70-80 % gacha kamayadi, bu umumiy energiya xarajatlarining 20-30 % ga qisqarishiga mos keladi. Energiya iste’molining kamayishiga asosiy hissa quvvat kuchaytirgichining foydali ish koeffitsiyentini oshirish hisobiga qo‘shiladi, bu esa issiqlik yo‘qotishlari va sovutish tizimlariga tushadigan yuklamaning pasayishiga olib keladi. Qo‘shimcha samara kuchaytirgichning ishlash rejimlarini adaptiv boshqarish orqali erishiladi: bunda maksimal quvvat faqat signal o‘rab oluvchisining pik qiymatlari davrida qo‘llaniladi. Bu esa signal sifatini yomonlashtirmagan holda o‘rtacha energiya iste’molini sezilarli darajada kamaytirish imkonini beradi. 92

4-rasm. Uzatkichning ishlash rejimiga nisbiy energiya iste’molining bog‘liqlik grafigi. Grafiklarni (2–4-rasmlar) tahlil qilish asosida bir nechta xulosa chiqarish mumkin: natijalar shuni tasdiqlaydiki, DVB-T2 standartidagi uzatkichlarda raqamli oldindan buzishga ega Doherty arxitekturasidan foydalanish, ayniqsa, uzoq muddatli kecha-kunduz ishlaganda va yuqori quvvatda nurlanganda, haqiqatan ham o‘zini oqlaydi. Ushbu texnik yechim energiya samaradorligi, signal sifati va uzatuvchi uskunaning ishonchliligi o‘rtasidagi mukammal muvozanatni ta’minlaydi, bu esa uni DVB-T2 standarti raqamli televideniye tizimlarida amaliy qo‘llash uchun istiqbolli qiladi. Energiya samaradorligini oshirish va uzatkichning chiquvchi kaskadini optimallashtirish imkoniyatlarini kengaytirish uchun A variantini tahlil qilgach, keling, muqobil yondashuvni adaptiv boshqaruvga ega chiquvchi kaskadni modernizatsiya qilishni (B varianti) ko‘rib chiqamiz [2,5,15,17,18]. Biz DVB-T2 standartidagi uzatkichning chiquvchi kaskadini qisman modernizatsiya qilishni taklif etamiz. Bu modernizatsiya LDMOS yoki GaN tranzistorlaridagi AB sinfidagi quvvat kuchaytirgichning mavjud arxitekturasini saqlab qolgan holda, raqamli oldindan buzish bilan birgalikda Envelope Tracking dinamik ta’minot texnologiyasini joriy etishga asoslanadi. Bunday yondashuv chiquvchi kuchaytirgichni almashtirmasdan hamda yuqori chastotali traktga jiddiy o‘zgartirishlar kiritmasdan uzatkichning energiya samaradorligini sezilarli darajada oshirish va uning chiziqli xususiyatlarini yaxshilash imkonini beradi. Modernizatsiya qilingan traktning tarkibi. Uzatkichning mavjud traktiga raqamli oldindan buzish bloki, Envelope Tracking ta’minot modulyatori, teskari aloqa tizimi va optimallashtirish kontrolleri qo‘shiladi. DVB-T2 raqamli modulyatori taxminan 8–10 dB pik faktoriga ega bo‘lgan 8 MHz tarmoqli kenglikdagi OFDM-signalni hosil qiladi. Ushbu signal raqamli ishlov berilgandan so‘ng adaptiv chiquvchi traktga uzatiladi va u yerda quvvat kuchaytirgichining ishlash rejimlari dinamik sozlanadi. ET modulyatori taxminan 1–3 MHz tartibga solish polosasiga ega tezkor DCDC o‘zgartirgichga va gibrid chiziqli to‘ldiruvchi kaskadga asoslangan bo‘lib, bu signal o‘rab oluvchisiga qarab kuchaytirgichning ta’minot kuchlanishini taxminan 20 - 48 V (GaN uchun) yoki 93

20–32 V (LDMOS uchun) oralig‘ida o‘zgartirish imkonini beradi. Teskari aloqa tizimi yo‘naltirilgan tarmoqlagich va analog-raqamli o‘zgartirgichlarni o‘z ichiga oladi va ular real vaqt rejimida spektral hamda modulyatsion parametrlarni baholashni ta’minlaydi. Envelope Tracking texnologiyasining miqdoriy baholash bilan ishlash prinsipi An’anaviy, ya’ni o‘zgarmas kuchlanishli ta’minotda AB sinfidagi quvvat kuchaytirgichi ko‘p vaqt davomida chiqish quvvatining sezilarli pasayishi - chuqur output back-off (6–9 dB) rejimida ishlaydi. Natijada kuchaytirgichning o‘rtacha foydali ish koeffitsiyenti (FIK) 25–30 % gacha kamayadi. Envelope Tracking (ET) tizimida ta’minot kuchlanishi V DD (t) OFDM signalining og‘uvchisi (envelope)ga mutanosib ravishda dinamik o‘zgaradi. Bu esa tranzistorning ish nuqtasini optimal ishlash sohasiga yaqin holatda ushlab turish imkonini beradi. Ekspluatatsion baholashlarga ko‘ra, PA (Power Amplifier) modulining o‘rtacha chiqish quvvati 500–1000 W atrofida bo‘lganda, ET texnologiyasidan foydalanish o‘rtacha FIKni 35–45 % gacha oshirish imkonini beradi. Bu dinamik ta’minotsiz bazaviy sxemaga nisbatan 10–20 % lik samaradorlik o‘sishiga mos keladi. Bundan tashqari, ET texnologiyasi qo‘llanilganda quvvat kuchaytirgichining chiqish kaskadidagi issiqlik yo‘qotishlari 15–25 % ga kamayadi. Natijada kuchaytirgichning issiqlik rejimi yaxshilanadi, elementlarning ortiqcha qizishi kamayadi hamda qurilmaning ishonchliligi va xizmat muddati oshadi. Envelope Tracking (ET) tizimining raqamli oldindan buzilish (predistorsiya) jarayonida ta’minot kuchlanishining dinamik o‘zgarishi kuzatiladi, bu esa o‘z navbatida xotira effektlarini kuchaytirib, nochiziqli buzilishlarni oshirib yuboradi. Shu bois raqamli oldindan buzilishdan foydalanish zaruriyatga aylanadi. DPD bloki xotira effektlarini va parametrlari real vaqt rejimida moslashtiriladigan muvofiqlik jadvalini inobatga oluvchi polinomial model asosida quriladi. Amaliy natijalarga ko‘ra, ET qo‘llanilganda DPDsiz MER qiymati 26-28 dB gacha pasayishi, ACLR bo‘yicha tarmoqdan tashqari nurlanish darajasi esa -35…-40 dB gacha yomonlashishi mumkin. Adaptiv raqamli oldindan buzilish faollashtirilgach, MER qiymati 32-36 dB gacha ortadi, ACLR esa -45…-50 dB darajasigacha yaxshilanadi va bu DVB-T2 standarti talablariga mos keladi. Shuni ta’kidlash kerakki, chiziqlilikni yaxshilashga chiqish back-offini oshirmasdan va o‘rtacha chiqish quvvatini pasaytirmasdan erishiladi. Ish rejimlarini adaptiv optimallashtirish. Boshqaruv tizimi optimallashtirish modeli asosida ishlaydi, bunda asosiy maqsad - chiqish kaskadining umumiy quvvat sarfini minimallashtirishdir. Kuchaytirgichning ta’minot kuchlanishi, qo‘zg‘alish darajasi va raqamli predistorsiya (oldingi xatoliklarni to‘g‘rilash) koeffitsiyentlari asosiy boshqaruv parametrlari hisoblanadi. Cheklovlar sifatida MERning minimal ruxsat etilgan qiymati 32 dB dan past bo‘lmasligi, BER (bit xatoliklari ehtimoli)ning maksimal ruxsat etilgan darajasi va ACLR parametri bo‘yicha polosadan tashqari nurlanishlarning cheklangan sathi belgilangan. Nazoratchi (kontroller) teskari aloqa ma’lumotlari tahliliga asosan kuchaytirgichning ish rejimini tanlaydi. Quvvatni tejash rejimida ta’minot kuchlanishi va kuchaytirish pasaytiriladi, bu esa signalning zarur sifatini saqlagan holda iste’mol qilinadigan quvvatni 10–15 foizga kamaytirish imkonini beradi. Sifat ustuvorligi rejimida esa, uzatish sharoitlari yomonlashgan taqdirda ham, nochiziqli buzilishlarning ortishini qoplash va MER hamda ACLR ko‘rsatkichlarini ruxsat etilgan chegaralarda ushlab turish uchun boshqaruv parametrlari moslashtiriladi. Shunday qilib, DVB-T2 standarti uzatkichining chiqish kaskadini Envelope Tracking (qamrovchi signalni kuzatish) texnologiyasi va raqamli predistorsiya yordamida qisman modernizatsiya qilish quvvat kuchaytirgichining o‘rtacha foydali ish koeffitsiyentini 25-30 94

foizdan 35-45 foizgacha sezilarli darajada oshirish imkonini beradi. Bu, shuningdek, issiqlik yo‘qotishlarini 15-25 foizga kamaytirishga va ACLR sathi -45…-50 dB bo‘lganda MER qiymatlarini 32-36 dB oralig‘ida ta’minlashga yordam beradi. Taklif etilgan texnik yechim mavjud radioeshittirish uzatkichlarining asosiy arxitekturasini o‘zgartirmagan holda, ularning energiya samaradorligi va sifatini oshirishning samarali hamda iqtisodiy jihatdan o‘zini oqlaydigan usuli hisoblanadi. Quvvat kuchaytirgichining foydali ish koeffitsiyentining uzatkich ish rejimiga bog‘liqligini ko‘rsatuvchi tadqiqot natijalari 5-rasmda keltirilgan. Grafikda (5-rasm) kuchaytirgich arxitekturasi o‘zgarishsiz qoldirilgan holda, raqamli predistorsiya (DPD) va qamrovchi signalni kuzatish (Envelope Tracking) texnologiyasiga asoslangan B varianti bo‘yicha texnik yechim joriy etilganda quvvat kuchaytirgichining foydali ish koeffitsiyenti qanday o‘zgarishi ko‘rsatilgan. 5-rasm. Quvvat kuchaytirgichining foydali ish koeffitsiyentini uzatkichning ish rejimiga bog‘liqlik grafigi. Dastlabki rejimda quvvat kuchaytirgichining FIK taxminan 30% ni tashkil etadi. Bu qat’iy belgilangan ta’minot kuchlanishida DVB-T2 standarti OFDM-signallari bilan ishlaydigan an’anaviy kuchaytirgichlar uchun odatiy ko‘rsatkichdir. Biroq, B variantini joriy qilgandan so‘ng, FIK 40-50% gacha ko‘tarildi, bu dastlabki holatga nisbatan 10-20% ga o‘sganini anglatadi. Shuni ta’kidlash joizki, erishilgan FIK qiymatlari odatda Doherty arxitekturasidan (A varianti) foydalangandagiga qaraganda pastroq bo‘ladi. Shunga qaramay, bu texnik yechimni amalga oshirish osonroq va u chiqish kaskadini jiddiy modernizatsiya qilishni talab etmaydi. FIKning oshishiga kuchaytirgichning ta’minot kuchlanishini signal o‘ramiga dinamik ravishda moslashtirish orqali erishiladi, bu esa back-off rejimida ishlaganda quvvat yo‘qotilishini kamaytirishga yordam beradi. Mazkur texnik yechimni joriy etishdan oldingi va keyingi tizim holatida DVB-T2 signalining modulyatsiya xatosi koeffitsiyenti (MER) qanday o‘zgarishi tadqiqot natijalari 6rasmda keltirilgan. 95

6-rasm. DVB-T2 signalining modulatsiya xatolik koeffitsiyenti (MER) ning tizim holatiga bog‘liqlik grafigi. Grafik (6-rasm) B variantining joriy etilishi DVB-T2 signalining MER modulyatsiyasi sifatiga qanday ta’sir qilishini ko‘rsatadi. Dastlabki holatda MER qiymati 28-30 dB oralig‘ida tebranadi, bu signal sifatining maqbul, biroq ideal bo‘lmagan darajasi hisoblanadi. Kuchaytirgichning ta’minotini dinamik boshqarish bilan birgalikda raqamli oldindan buzish usuli (DPD) joriy etilgach, MER qiymatining 30-33 dB gacha barqarorlashgani va mo‘tadil o‘sgani kuzatiladi. Signal sifatining yaxshilanishi kuchaytirgichning amplituda-faza buzilishlari DPD yordamida kompensatsiyalanishi, shuningdek, kuchaytirgichning samaraliroq ishlashi tufayli chiziqli bo‘lmagan buzilishlar darajasi pasayishi bilan bog‘liq. Shuni ta’kidlash joizki, agar ET tizimi noto‘g‘ri sozlansa, bu MER ko‘rsatkichiga salbiy ta’sir ko‘rsatishi mumkin. Shu bois, ijobiy natijaga erishish uchun DPD va ta’minot modulyatsiyasi algoritmlarini birgalikda moslashtirish zarur. To‘g‘ri sozlanganda, B varianti signal sifati bo‘yicha DVB-T2 standarti talablariga barqaror muvofiqlikni kafolatlaydi. Grafiklar (5-6-rasmlar) tahlili asosida bir nechta xulosa chiqarish mumkin: B variantidan foydalanilganda DVB-T2 signalining sifati nafaqat yomonlashmaydi, balki DPD to‘g‘ri sozlanganda MER ko‘rsatkichining o‘sishi va barqarorligini namoyon etadi. A varianti bilan taqqoslaganda, B variantining texnik yechimi joriy etishning kamroq murakkabligi va arzonligi bilan ajralib turadi, bu esa uni mavjud uzatkichlarni modernizatsiya qilish uchun yanada jozibador qiladi. B variantini uzatkichning energetik xususiyatlarini yaxshilaydigan, shu bilan birga signalning me’yoriy sifatini saqlab qoladigan va uskunaning quvvat qismiga minimal darajada aralashadigan murosali yechim sifatida ko‘rib chiqish mumkin. Adaptiv boshqaruvni yanada takomillashtirish va uzatkichning chiqish kaskadi energiya samaradorligini oshirish uchun modernizatsiyaning keyingi variantini - C variantini ko‘rib chiqamiz [2,4,5,13,14,19]. Ushbu taklif etilayotgan modernizatsiya varianti DVB-T2 standarti 96

uzatkichining chiqish kaskadidagi apparat o‘zgarishlarini minimallashtirishga qaratilgan bo‘lib, Doherty arxitekturasi yoki Envelope Tracking texnologiyasini joriy etish iqtisodiy yoki texnologik qiyinchiliklarga duch kelgan holatlar uchun mos keladi. Asosiy g‘oya OFDM signalining pik omilini pasaytirish va mavjud quvvat kuchaytirgichining (AB, LDMOS yoki GaN sinfi) ish rejimlarini optimallashtirishdan iborat. Bu esa yuqori chastotali sxemani o‘zgartirmasdan, zarur bo‘lgan chiqish quvvatini pasaytirish (backoff)ni kamaytirish va o‘rtacha energiya samaradorligini oshirish imkonini beradi. Funksional choralarni joriy etish. Uzatkichning raqamli traktida pik omilini pasaytirishning CFR (Crest Factor Reduction) algoritmi qo‘llangan bo‘lib, u OFDM-signalini ehtiyotkorlik bilan klipplash (qirqish) va so‘ngra filtrlashga asoslanadi. CFR sozlamasi signalning amplitudaviy piklarini kamaytirishga, shu bilan birga spektral niqob va modulyatsiya sifatiga minimal ta’sir ko‘rsatishga qaratilgan. Chiqish kaskadi darajasida quvvat kuchaytirgichining ishchi nuqtasi optimallashtiriladi. Katta zaxirali (DVB-T2 uchun odatda 7-9 dB) an’anaviy “back-off” o‘rniga ish rejimi signal sifatining real metrikalari asosida sozlanadi. Bundan tashqari, kuchaytirgich tranzistorlarining adaptiv siljishi joriy etiladi, bu esa o‘rtacha quvvat va signal o‘ramasi statistikasiga qarab “tejamkor”, “nominal” va “pik” kabi bir necha siljish darajalari o‘rtasida almashinish imkonini beradi. Uzatish sifatini nazorat qilish MER va ACLR parametrlari haqidagi telemetrik ma’lumotlardan foydalanadigan soddalashtirilgan qayta aloqa tizimi orqali amalga oshiriladi. Ushbu ma’lumotlar davriy yoki kvazi-real vaqt rejimida kelib tushishi mumkin. Ishlash prinsipi va samaradorlikning miqdoriy bahosi. DVB-T2 standartidagi OFDM-signal yuqori pik omiliga ega bo‘lib, u odatiy rejimlarda taxminan 8-10 dB ni tashkil etadi. Bu quvvat kuchaytirgichini katta chiqish “back-off”i bilan ishlashga majbur qiladi, bu esa o‘z navbatida, AB sinfidagi kuchaytirgichlar uchun o‘rtacha foydali ish koeffitsiyentini 25-30% gacha pasaytiradi. CFR algoritmlaridan foydalanish mo‘tadil klipplash sozlamalarida PAPR ko‘rsatkichini 24 dB ga kamaytirish imkonini beradi. Bu o‘z navbatida, chiqish “back-off”ini, masalan, 8 dB dan 5-6 dB gacha kamaytirishga imkon yaratadi. Ishchi nuqtaning bunday o‘zgarishi bir xil pik cheklovlarida o‘rtacha chiqish quvvatining oshishiga olib keladi, bu esa kuchaytirgichning o‘rtacha FIK o‘sishiga yordam beradi. Amaliy baholashlar shuni ko‘rsatadiki, “back-off” 2-3 dB ga kamaytirilganda, quvvat kuchaytirgichning o‘rtacha FIKi nisbiy ifodada 5-12% ga oshishi mumkin. Bundan tashqari, chiqish kaskadining issiqlik yo‘qotishlari 5-15% ga kamayadi, bu esa tranzistorlardagi harorat yuklamasini pasaytiradi va uskunaning uzluksiz ishlashdagi ishonchliligini oshiradi. Quvvat kuchaytirgichidagi adaptiv siljish - bu energiya rejimlarini optimallashtirishga yordam beradigan qiziqarli yondashuvdir. Signalning o‘rtacha quvvati past bo‘lganda, kuchaytirgich pasaytirilgan siljishli rejimga o‘tadi. Bu tinch holatdagi toklarni 15-25% ga qisqartirish va doimiy quvvat iste’molini kamaytirish imkonini beradi. O‘rtacha quvvat oshganida yoki piklar zichligi ortganida esa, boshqaruv tizimi kuchaytirgichni nominal yoki pik siljish rejimiga o‘tkazadi, bu esa kuchaytirishning chiziqliligi va barqarorligini saqlashga yordam beradi. Bunday usul kuchaytirgichning doimiy ravishda maksimal siljishda ishlashining oldini oladi va apparat qismini murakkablashtirmagan holda energiya resurslaridan foydalanishni samaraliroq qiladi. 97

Sifat bo‘yicha cheklovlar va qo‘llash shartlari. CFR algoritmlari va kuchaytirgich rejimlarini sozlashda uzatish sifati bo‘yicha cheklovlar albatta hisobga olinishi kerak. Klipplash parametrlari MERning minimal ruxsat etilgan qiymati, diapazondan tashqari nurlanishlarning ruxsat etilgan darajasi va bit xatoligi ehtimoli bo‘yicha shartlar bajariladigan tarzda tanlanadi. DVB-T2 uchun amaliy mo‘ljal sifatida 30-32 dB dan past bo‘lmagan MER qiymatlari hamda standartning spektral niqobi talablariga mos keladigan ACLR darajalari xizmat qiladi. Shuni ta’kidlash joizki, CFR dan haddan tashqari agressiv foydalanish modulyatsiya sifatiga salbiy ta’sir ko‘rsatishi va spektral kengayishning kuchayishiga olib kelishi mumkin. Shu sababli, taklif etilgan variantda pik omilini mo‘tadil pasaytirish qo‘llaniladi, bu esa energiya samaradorligi va efir signali sifati o‘rtasidagi muvozanatga erishish imkonini beradi. Shunday qilib, DVB-T2 standarti uzatkichining chiqish kaskadini C varianti bo‘yicha modernizatsiya qilish – ya’ni CFR dan foydalanish, chiqish “back-off”ini optimallashtirish va quvvat kuchaytirgichining adaptiv siljishini qo‘llash – energiya samaradorligini oshirishning eng oddiy va iqtisodiy jihatdan foydali usuli hisoblanadi. Bu yondashuv kuchaytirgichning asosiy sxemasini o‘zgartirmasdan va murakkab dinamik quvvatlash texnologiyalariga murojaat qilmasdan, zarur “back-off”ni 2-3 dB ga kamaytirish, kuchaytirgichning o‘rtacha FIKini 5-12% ga oshirish va issiqlik yo‘qotishlarini kamaytirish imkonini beradi. Quvvat kuchaytirgichining foydali ish koeffitsiyentining uzatkich ish rejimiga bog‘liqligini o‘rganish natijalari 7-rasmda keltirilgan. Grafikda (7-rasm) C variantidagi texnik yechim amalga oshirilganda quvvat kuchaytirgichining foydali ish koeffitsiyenti qanday o‘zgarishi ko‘rsatilgan. Ushbu yechim OFDM-signalining pik omilini (CFR) pasaytirish, “back-off” qiymatini optimallashtirish va kuchaytirgichning ishchi nuqtasini adaptiv sozlashga asoslangan. 7-rasm. Quvvat kuchaytirgichi FIKning uzatkich ish rejimiga bog‘liqlik grafigi. Dastlabki rejimda quvvat kuchaytirgichining foydali ish koeffitsiyenti (FIK) taxminan 30% ni tashkil etadi. Bu DVB-T2 signallari bilan ishlaydigan va chiziqlilik bo‘yicha yaxshi zaxiraga ega bo‘lgan klassik kuchaytirgichlar uchun mutlaqo me’yoriy holatdir. C varianti joriy etilgach, 98

FIKning 35-42% gacha, ya’ni 5-12% ga ortishi kuzatiladi. Ta’kidlash joizki, FIKning o‘sishi spektral buzilishlar va signal sifatiga putur yetkazmagan holda zaruriy back-off darajasini qanchalik samarali pasaytirishga erishilganiga bevosita bog‘liq. Shunday qilib, C varianti kuchaytirgichning apparat arxitekturasini o‘zgartirmasdan, energiya samaradorligini cheklangan, ammo barqaror darajada oshirish imkonini beradi. Texnik yechim joriy etilishidan oldin va keyin uzatkichning ishlash rejimiga bog‘liq holda nisbiy energiya iste’molining qanday o‘zgarishini ko‘rsatuvchi tadqiqot natijalari 8-rasmda keltirilgan. Grafikda (8-rasm) C variantini joriy etishdan oldingi va keyingi uzatkichning nisbiy energiya iste’moli taqqoslanganini ko‘rish mumkin. Baza darajasi sifatida uzatkichning dastlabki rejimidagi energiya iste’moli olingan bo‘lib, u shartli ravishda 100% ga teng deb qabul qilingan. 8-rasm. Nisbiy energiya sarfining uzatkich ish rejimiga bog‘liqlik grafigi. 8-rasmdagi grafikdan ko‘rinib turibdiki, ish rejimlari optimallashtirilgach, energiya iste’moli 95–85 foizgacha kamayadi, bu 5-15 foizlik pasayishga mos keladi. Bunday pasayishga quvvat kuchaytirgichining o‘rtacha foydali ish koeffitsiyentini oshirish hamda past “back-off” rejimida ishlaganda issiqlik yo‘qotishlarini kamaytirish hisobiga erishiladi. A va B variantlaridan farqli o‘laroq, C varianti raqamli predistorsiya yoki dinamik quvvat manbai kabi murakkab tizimlarni joriy etishni talab qilmaydi, biroq, afsuski, natijada olinadigan energetik samara unchalik sezilarli bo‘lmaydi. 7-8-rasmlardagi grafiklar tahliliga asoslanib, bir nechta xulosa qilish mumkin: A va B variantlaridan farqli o‘laroq, C varianti joriy etishning minimal murakkabligi va arzonligi bilan ajralib turadi, chunki u asosan dasturiy sozlash hamda ish rejimlari optimizatsiyasi orqali amalga oshiriladi. C variantini, ayniqsa byudjet va apparat qismini modernizatsiya qilish imkoniyatlari cheklangan hollarda, uzatkichning energetik xususiyatlarini yaxshilashga yordam beradigan asosiy yoki oraliq yechim sifatida ko‘rib chiqish mumkin. 3. XULOSA Olib borilgan tadqiqot davomida yuqori pik faktoriga ega bo‘lgan OFDM signallari bilan ishlaydigan DVB-T2 standartidagi raqamli teleuzatkichlar uchun mo‘ljallangan Doherty arxitekturali quvvat kuchaytirgichlarining energetik va chiziqli xususiyatlarini tizimli 99