Для высокоскоростных систем мобильной связи необходимы усилители мощности (PA), которые обеспечивают высокую энергоэффективность, чтобы снизить эксплуатационные расходы сетей.

Это сложная задача, так как сложные схемы модуляции, используемые в последних сотовых стандартах, имеют высокие отношения мощности от максимальной к средней мощности (PAR), которые, в свою очередь, требуют высокой средней эффективности от PA-станций передатчиков. Многие архитектуры PA имеют «сладкое пятно», в котором они работают наиболее эффективно, и работают с гораздо меньшей эффективностью от этого места. Поэтому достижение высокой средней эффективности означает создание архитектур PA, которые являются эффективными в широком диапазоне условий эксплуатации.

Мы видели некоторые перспективные подходы к созданию таких ООПТ, используя транзисторы GaN в Doherty и фазирующие архитектуры. Мы считаем, что можно достичь еще большей эффективности, если способ, с помощью которого высшие гармоники передаваемого сигнала прекращаются, можно более эффективно контролировать, не увеличивая размер или сложность платы PA.

В нашем подходе используются гармонизированные согласованные GaN-транзисторы и квази-нечувствительная (QLI) архитектура для достижения эффективности усилителя класса E в стандартной RF-упаковке. Этот подход обеспечивает высокую эффективность работы. Несмотря на то, что доэрти и устаревшие архитектуры PA модулируют свои нагрузки.

Напомним, что на рисунке 1 показана упрощенная архитектура Doherty PA.

Рисунок 1: упрощенная архитектура Doherty PA

Рисунок 2 Упрощенная фазированная архитектура PA

Создание более эффективных ООПТ с использованием методов QLI
Мы используем конечно-индуктивную реализацию усилителя класса E для достижения высокой эффективности от простой схемы. Многочисленные режимы работы возникают, поскольку соотношение между элементами сети нагрузки и входными параметрами изменяется в зависимости от резонансного фактора q = 1 / ω√LC, через L и C, как показано на рисунке 3.

Рисунок 3: квази-нечувствительный к нагрузке класс E PA, с его конечным индуктором питания постоянного тока L и низкочастотным секцией LC (L1C1) и соответствующими волновыми формами

При q = 1.3 PA переходит в режим работы Class-E, который обеспечивает лучшую эффективность в широком диапазоне нагрузочных сопротивлений - как это требуется для систем с динамической модуляцией нагрузки.

В стандартных RF-пакетах ограничения по размеру и стоимости позволяют использовать только простые топологии сети. Конденсатор серии особенно сложно реализовать внутри страны. Поэтому мы получили функционально идентичную преобразованную низкочастотную секцию LC (L1C1), как показано в нижней половине рисунка 3.

Так как более высокие гармоники согласованы внутри упаковки, обычная базовая система pull-pull достаточно хороша для достижения оптимального импеданса для максимальной эффективности, максимальной выходной мощности и отвода (например, 6dB). Измеренные данные показывают, что максимальная выходная мощность и эффективность выравниваются на реальной оси диаграммы Смита усилителя. Пиковая эффективность сохраняется, а выходная мощность уменьшается для увеличения реальной части нагрузки, что показывает, что импеданс второй гармоники, необходимый для достижения максимальной эффективности во время модуляции нагрузки, не изменяется. Это свойство очень полезно для повышения средней эффективности Doherty и аутофазных PA.

Применение методов QLI к дизайну PA класса E Doherty
Наши нагрузочные измерения мощности и эффективности упакованного устройства свидетельствуют о том, что он имеет внутренний поворот сигнала λ / 4. Это внутреннее вращение может быть учтено при проектировании сети нагрузки Doherty PA, поэтому нет необходимости добавлять линии компенсации на выходе. Фундаментальный импеданс нагрузки, требуемый на кабельных выводах, также достаточно высок, чтобы позволить объединителю Догерти напрямую подключаться без дополнительной соединительной сети.

Тот факт, что высшие гармоники заканчиваются внутри пакета, означает, что сеть нагрузки для Doherty PA может быть простой, компактной и не требует более высокого согласования гармоник. Кроме того, основное устройство смещается в режиме Class-AB, в то время как пиковое устройство смещается в режиме класса C для их покоящихся токов, чтобы обеспечить обычную работу Doherty, так что при жестком управлении устройство войдет в Class-E как работа.

Применение методов QLI к конструкции с двойным входом, смешанной модульной фазой PA
Смешанная фазовая схема показана на рисунке 4 (b). Компенсация Chireix была включена в две ветви, отрегулировав их электрическую длину на ± Δ, вместо того, чтобы добавить восприимчивость к помехам в зоне. Величина Δ определяет требуемый угол компенсации фазировки.

Для смешанного режима фазирования используется комбинация управления фазой и мощностью входного сигнала для достижения максимальной эффективности стока / PAE против отвода мощности. Профиль привода для достижения наилучшего ответа эффективности сохраняется в таблице поиска. Это означает, что устаревшая PA может избежать резкого снижения эффективности / усиления при больших углах фазирования и, следовательно, поддерживать высокую эффективность работы.

Архитектуры QLI PA на практике
Мы протестировали эти две архитектуры PA, используя установку измерения с двумя входами, которая могла подбирать как входную фазу, так и амплитуду сигнала. Устройства не были вдавлены в высокое сжатие, чтобы избежать перегрева при работе с непрерывными волнами. Это означает, что пиковая мощность с модулированными сигналами по крайней мере на 1dB выше, чем статическая измеренная выходная мощность. Для линеаризации использовался полиномиальный подход общей памяти с векторной коммутацией. Оптимизированная цифровая стратегия предварительного искажения должна давать еще лучшую линеаризацию.

Заключение

Эта работа показывает, что можно построить высокоэффективные PA-системы с модуляцией нагрузки, завершив более высокие гармоники внутри RF-пакета. Этот подход также означает, что сети объединения энергии могут быть простыми и компактными.

Предыдущая:Превращение широковещательной передачи в дополнительное ТВ-преимущество

Далее:Как транслировать свою собственную FM-радиостанцию с малиной Pi

Оставить сообщение

Список сообщений

Комментарии Загрузка ...