Sistemele de comunicații mobile cu rată mare de date au nevoie de amplificatoare de putere RF (PA) care oferă o eficiență energetică ridicată, pentru a reduce costurile de operare ale rețelelor.

Aceasta este o provocare, deoarece schemele complexe de modulare utilizate în cele mai recente standarde celulare au raporturi de vârf-medie-putere (PAR) ridicate care, la rândul lor, necesită eficiențe medii ridicate din PA-urile transmițătoarelor. Multe arhitecturi PA au un "loc dulce" la care funcționează cel mai eficient și funcționează la o eficiență mult mai mică decât acel loc. Realizarea unei eficiențe medii ridicate înseamnă, prin urmare, construirea de arhitecturi PA care să fie eficiente într-o gamă largă de condiții de funcționare.

Am văzut câteva abordări promițătoare pentru construirea unor astfel de PA-uri, folosind tranzistoare GaN în Doherty și arhitecturi out-phase. Considerăm că este posibil să se obțină și mai multă eficiență dacă modul în care armoniile superioare ale semnalului transmis sunt terminate poate fi controlat mai eficient fără a mări dimensiunea sau complexitatea plăcii PA.

Abordarea noastră utilizează tranzistoare GaN potrivite armonic și o arhitectură quasi-insensibilă (QLI) pentru a obține eficiența unui amplificator Class-E într-un pachet RF standard. Abordarea oferă o funcționare cu randament ridicat. În ciuda modului în care Doherty și PA arhitecturile în fază avansată își modulează sarcinile.

Ca o reamintire, Figura 1 prezintă o arhitectură simplificată PA Doherty.

Figura 1: O arhitectură simplificată a Doherty PA

Figura 2 O arhitectură PA simplificată în fază

Construirea unor PA-uri mai eficiente folosind tehnicile QLI
Folosim o implementare finit-inductanță a unui amplificator Class-E pentru a obține o eficiență ridicată dintr-o structură simplă a circuitului. Există numeroase moduri de funcționare deoarece relația dintre elementele rețelei de sarcină și parametrii de intrare variază în funcție de factorul de rezonanță q = 1 / ω√LC, prin L și C, după cum se arată în Figura 3.

Figura 3: Clasa E PA cvasi-incorectă de încărcare, cu inductorul său de alimentare cu flux finit L și secțiunea LC lowpass (L1C1) și formele de undă asociate

La q = 1.3, PA trece într-un mod de operare Class-E care oferă cea mai bună eficiență într-o gamă largă de rezistențe de încărcare - așa cum este necesar pentru sistemele care utilizează modulația de încărcare dinamică.

În pachetele RF standard, dimensiunile și constrângerile legate de costuri permit doar simplificarea topologiilor rețelei. Un condensator de serie este deosebit de dificil de implementat pe plan intern. Așadar, am obținut o secțiune LC LC (L1C1) transformată identic funcțional, așa cum se arată în jumătatea inferioară a Figura 3.

Deoarece armonicile mai înalte se potrivesc în interiorul pachetului, un sistem convențional de încărcare-descărcare este suficient de bun pentru a obține impedanța optimă pentru eficiență maximă, putere maximă de ieșire și spate (de exemplu, 6dB). Datele măsurate arată că puterea maximă de ieșire și eficiența sunt aliniate pe axa reală a graficului Smith al amplificatorului. Eficacitatea de vârf este păstrată în timp ce puterea de ieșire scade pentru o parte reală a sarcinii, ceea ce arată că impedanța a doua armonică necesară pentru a atinge eficiența maximă în timpul modulației de sarcină nu este afectată. Această proprietate este foarte utilă pentru creșterea eficienței medii a Doherty și a PA-urilor în fază.

Aplicarea tehnicilor QLI la un design PA de tip Doherty de clasă E
Măsurările noastre de încărcare-tragere a puterii și a eficienței dispozitivului ambalat sugerează că acesta are o rotație a semnalului intern λ / 4. Această rotire internă poate fi luată în considerare la proiectarea rețelei de încărcare a PA Doherty, deci nu este necesar să se adauge linii de compensare la ieșire. Impedanța de încărcare fundamentală necesară la conductele pachetului este de asemenea suficient de mare încât să permită conectarea combinatorului Doherty direct fără o rețea de potrivire suplimentară.

Faptul că armonicile mai înalte se termină în interiorul pachetului înseamnă că rețeaua de încărcare pentru Doherty PA poate fi simplă, compactă și că nu are nevoie de o potrivire armonică mai mare. Mai mult decât atât, dispozitivul principal este părtinitor în modul Class-AB, în timp ce dispozitivul de vârf este părtinitor în modul Class-C pentru curenții lor liniștiți pentru a asigura funcționarea convențională a lui Doherty, astfel încât, atunci când este condus greu, dispozitivul va intra în operațiunea de clasă E.

Aplicarea tehnicilor QLI la un design PA cu două intrări, în mod mixt
Proiectarea în mișcare în regim mixt este prezentată în figura 4 (b). Compensarea Chireix a fost încorporată în cele două ramuri prin reglarea lungimii lor electrice cu ± Δ, în loc să se adauge o susceptanță de șunt consumatoare de suprafață. Valoarea lui Δ determină unghiul de compensare în fază excentrică.

Pentru funcționarea în regim mixt în mod mixt, o combinație de control de fază și de intrare-putere este utilizată pentru a atinge eficiența maximă a canalului de evacuare / PAE față de energia de evacuare. Profilul unității pentru a obține cel mai bun răspuns la eficiență este stocat într-un tabel de căutare. Acest lucru înseamnă că PA out-phase poate evita o creștere rapidă a eficienței / câștigului la unghiuri mai mari în fază de fază și astfel să își mențină eficiența ridicată.

QLI PA arhitecturi în practică
Am testat aceste două arhitecturi PA folosind o configurație de măsurare cu două intrări, care ar putea mută atât faza de intrare cât și amplitudinea semnalului. Dispozitivele nu au fost împinse în compresie mare, pentru a evita supraîncălzirea lor atunci când funcționează cu valuri continue. Aceasta înseamnă că puterea de vârf cu semnale modulate este de cel puțin 1dB mai mare decât puterea de ieșire măsurată statică. Pentru liniarizare a fost utilizată o abordare polinomială de memorie cu comutare vectorială. O strategie optimizată de pre-distorsiune digitală ar trebui să ofere o linearizare și mai bună.

Concluzie

Această lucrare arată că este posibil să se construiască PA de înaltă eficiență, bazate pe modul de încărcare prin terminarea armonicelor mai înalte în pachetul RF. Această abordare înseamnă, de asemenea, că rețelele de combinare a puterii pot fi simple și compacte.

Anterior:Transformarea actualizărilor de difuzare într-un avantaj TV general

Următor →:Cum să difuzați postul dvs. de radio FM cu o zmeură Pi

Lăsaţi un mesaj

Lista de mesaje

Comentarii Loading ...

produse Categoria

produse Tag-uri

Fmuser Site-uri

Cum se construiesc amplificatoare de putere mai eficiente prin terminarea armonicilor din pachet

Lăsaţi un mesaj

Lista de mesaje