Sistem komunikasi mudah alih kadar tinggi data memerlukan penguat kuasa RF (PA) yang menawarkan kecekapan tenaga yang tinggi, untuk membantu mengurangkan kos operasi rangkaian.

Ini adalah satu cabaran, memandangkan skema modulasi kompleks yang digunakan dalam piawaian selular terkini mempunyai nisbah kuasa tinggi ke paras purata (PAR) yang seterusnya menuntut kecekapan purata yang tinggi dari PA pemancar. Banyak arkitek PA mempunyai 'tempat yang manis' di mana mereka beroperasi dengan cekap, dan beroperasi pada kecekapan jauh lebih rendah dari tempat itu. Mencapai kecekapan purata yang tinggi oleh itu bermakna bangunan arkitek PA yang efisien dalam pelbagai keadaan operasi.

Kami telah melihat beberapa pendekatan yang menjanjikan untuk membina PA seperti itu, menggunakan transistor GaN dalam Doherty dan seni bina luaran. Kami fikir ia adalah mungkin untuk mencapai kecekapan yang lebih besar jika cara harmonik yang lebih tinggi daripada isyarat yang ditarik ditamatkan boleh dikawal dengan lebih berkesan tanpa meningkatkan saiz atau kerumitan papan PA.

Pendekatan kami menggunakan harmonik yang dipadankan dengan transistor GaN dan senibina quasi beban-insensitif (QLI) untuk mencapai kecekapan penguat Kelas-E dalam pakej RF standard. Pendekatan ini menawarkan operasi kecekapan tinggi. Walaupun cara-cara PA Doherty dan out-phase PA memodulasi beban mereka.

Sebagai peringatan, Rajah 1 menunjukkan senibina PA Doherty yang mudah.

Rajah 1: Seni bina PA Doherty yang dipermudahkan

Gambarajah 2 A senibina PA yang melangkaui secara sederhana

Membina PA yang lebih cekap menggunakan teknik QLI
Kami menggunakan pelaksanaan induktansi terhingga penguat Kelas-E untuk mencapai kecekapan yang tinggi dari struktur litar mudah. Mod operasi yang banyak timbul kerana hubungan antara unsur rangkaian beban dan parameter masukan berbeza-beza sebagai fungsi faktor resonans q = 1 / ω√LC, melalui L dan C, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3.

Rajah 3: Empat kelas E-beban yang tidak sensitif, dengan suapan DC induktor feed L yang terhingga dan LC (L1C1) dan bentuk gelombang yang berkaitan

Pada q = 1.3, PA masuk ke dalam mod operasi Kelas-E yang menawarkan kecekapan terbaik ke atas pelbagai rintangan beban - seperti yang diperlukan untuk sistem yang menggunakan modulasi beban dinamik.

Dalam pakej standard RF, kekangan dan kekangan kos hanya membenarkan topologi rangkaian yang sepadan dengan mudah. Kapasitor siri amat sukar untuk dilaksanakan secara dalaman. Oleh itu, kami memperoleh seksyen LC rendah pass pass yang sama (L1C1), seperti yang ditunjukkan pada bahagian bawah Rajah 3.

Oleh kerana harmonik yang lebih tinggi dipadankan di dalam pakej, sistem beban tarik asas konvensional cukup baik untuk mencapai impedans optimum untuk kecekapan maksimum, kuasa output maksimum dan back-off (contohnya, 6dB). Data yang diukur menunjukkan bahawa kuasa dan kecekapan output maksimum sejajar dengan paksi sebenar carta Smith penguat. Kecekapan puncak dikekalkan manakala kuasa keluaran berkurangan untuk peningkatan sebenar beban, yang menunjukkan bahawa impedans kedua harmonik diperlukan untuk mencapai kecekapan puncak semasa modulasi beban tidak terjejas. Harta ini sangat berguna untuk meningkatkan kecekapan purata Doherty dan keluar PA.

Memohon teknik QLI untuk reka bentuk Kelas E Doherty PA
Pengukuran beban tarik kami kuasa dan kecekapan peranti yang dibungkus mencadangkan bahawa ia mempunyai putaran isyarat dalaman λ / 4. Pusingan dalaman ini boleh diambil kira dalam reka bentuk rangkaian beban Doherty PA, jadi ia tidak perlu menambah garis pampasan pada output. Impedans beban asas yang diperlukan pada bungkusan pakej juga cukup tinggi untuk membolehkan Doherty combiner disambungkan secara langsung tanpa rangkaian padanan tambahan.

Hakikat bahawa harmonik yang lebih tinggi ditamatkan di dalam pakej bermakna bahawa rangkaian beban untuk Doherty PA boleh menjadi mudah, padat dan ia tidak memerlukan pencocokan harmonik yang lebih tinggi. Tambahan pula, peranti utama adalah berat sebelah dalam mod Kelas-AB manakala peranti puncak berat sebelah dalam mod Kelas-C untuk arus tertutup mereka untuk memastikan operasi Doherty konvensional, supaya apabila didorong keras, peranti akan memasuki operasi Kelas-E seperti.

Memohon teknik QLI untuk reka bentuk PA double-input, campuran mod outphasing
Reka bentuk out-phasing bercampur-mode ditunjukkan dalam Rajah 4 (b). Pampasan Chireix telah dimasukkan ke dalam dua cabang dengan menyesuaikan panjang elektrik mereka dengan ± Δ, dan bukannya menambahkan suseptan shunt yang memakan kawasan. Nilai Δ menentukan sudut kompensasi keluar berperingkat.

Untuk operasi luar fasa campuran campuran, gabungan fasa dan kawalan kuasa input digunakan untuk mencapai kecekapan maksimum / kecekapan PAE vs kuasa belakang. Profil pemacu untuk mencapai respons kecekapan yang terbaik disimpan dalam jadual carian. Ini bermakna PA keluar dapat menghindari kecekapan / peningkatan tajam pada sudut luar yang lebih besar, dan mengekalkan kecekapan barisan yang tinggi.

QLI PA senibina dalam amalan
Kami menguji kedua-dua arsitektur PA menggunakan persediaan pengukuran dwi-input yang boleh menyapu kedua-dua fasa input dan amplitud isyarat. Peranti tidak ditekan ke dalam mampatan yang tinggi, untuk mengelakkan mereka terlalu panas ketika beroperasi dengan gelombang yang berterusan. Ini bermakna bahawa kuasa puncak dengan isyarat termodulat adalah sekurang-kurangnya 1dB lebih tinggi daripada kuasa output yang diukur statik. Pendekatan polinomial ingatan vektor-switched digunakan untuk linearization. Strategi pre-distortion digital yang dioptimumkan harus memberikan linearisasi yang lebih baik lagi.

Kesimpulan

Kerja-kerja ini menunjukkan bahawa adalah mungkin untuk membina PA yang berdasarkan kecekapan tinggi, modulasi beban dengan menamatkan harmonik yang lebih tinggi di dalam pakej RF. Pendekatan ini juga bermakna bahawa rangkaian penggabungan kuasa boleh menjadi mudah dan padat.

Prev:Mengubah Peningkatan Penyiaran ke Kelebihan TV Ke Seluruh

Next:Bagaimana Menyiarkan Stesen Radio FM Sendiri dengan Raspberry Pi

Tinggalkan pesanan

Senarai mesej

Comments Loading ...