LDACS-1 airborne transmitter with high linearity monitoring receiver

Abstract

Ziel dieser Diplomarbeit ist es, einen Flugdaten-Sender mit einem hochlinearen Empfänger für die Überwachung des Ausgangssignals zu bauen. Durch den Leistungsverstärker im Sendepfad kommt es, da dieser nahe dem Kompressionspunkt betrieben wird, zu nichtlinea- ren Verzerrungen des Ausgangssignals. Dies ist für einen Standard- konformen Funkverkehr ungeeignet; daher muss das Ausgangssignal entzerrt werden. Das wird durch eine entsprechende Veränderung des Verstärker-Eingangssignals erreicht, was allgemein als "Vorverzerrung" bezeichnet wird. Zur Berechnung des erforderlichen Signals, muss die verursachte Nichtlinearität der Sendekette bestimmt werden. Dies wird dadurch erreicht, dass ein Teil des gesendeten Signals ausgekoppelt wird, ins Basisband umgesetzt und analysiert wird. Für die Konver- sion des Hochfrequenz-Signals in das Basisband ist es von absolu- ter Wichtigkeit, dass die entsprechende Mischerstufe hochlinear ist, ansonsten fügt der Empfänger zusätzlich nichtlineare Verzerrungen zum bereits veränderten Sendesignal hinzu, was schlussendlich zu ei- ner falschen Linearisierung führen würde.<br />Mit Hilfe von Systementwicklungswerkzeugen wurde der Empfänger entworfen und messtechnisch verifiziert. Es sollte dabei festgestellt werden, ob es mit kommerziell erhältlichen Bauteilen möglich ist, einen hochlinearen Empfänger zur Linearisierung zu entwickeln.<br />Als Quintessenz dieser Arbeit wird gezeigt, dass der entwickelte Pro- totyp seine Vorgaben erfüllt.<br />

The goal of this diploma thesis is to build a high linearity monitoring receiver. Due to the fact that the power amplifier in the up-conversion path operates near its compression point unwanted nonlinear distorti- ons of the output signal are generated. This distorted signal is inappro- priate for a standard compliant air traffic communication. Therefore, the output signal has to be linearized and this is done by so called digital predistortion.<br />For this purpose a fraction of the output signal is down-converted to baseband, where it is possible to analyze it. For this down-conversion it is absolutely necessary that the down-conversion stage is highly linear and no additional nonlinear distortion is added and the linea- rization fails.<br />By means of system design tools the down-conversion stage was desi- gned and verified by measurements. The question is, if it is possible to build a highly linear reference receiver with commercially available components.<br />As a result it is shown that the built prototype fulfills the require- ments.