نتحدث عن مضخم طاقة COFDM PA
مضخم طاقة COFDM PA
كمورد محترف لمستقبلي الفيديو والبيانات اللاسلكية, سيسأل العديد من العملاء عن مضخمات الطاقة لزيادة تغطية أجهزة الإرسال اللاسلكية وتعزيز قوة الإشارة اللاسلكية. يمكن القول أن مضخم الطاقة هو عقبة لا يمكن للعديد من مهندسي الترددات اللاسلكية تجنبها. وظيفة, تصنيف, مؤشر الأداء, تكوين الدائرة, تكنولوجيا تحسين الكفاءة, اتجاه التنمية ... هل تعرف كل ما تحتاج لمعرفته حول مكبرات الصوت? تعال إلى الدروس!
اثنين من المواصفات الرئيسية ل RF PAS: القوة والخطية
في مكبرات الصوت RF, كفاءة الطاقة (باي) يتم تعريفها على أنها نسبة الفرق بين طاقة إشارة الخرج وقدرة إشارة الدخل على استهلاك الطاقة لمصدر طاقة التيار المستمر, وهي:
PAE = (prfout - prfin)/PDC = (prfout - prfin)/(VDC*IDC)
وظائف RF Power Amblefier RF PA
مضخم طاقة التردد الراديوي RF PA هو الجزء الرئيسي من نظام النقل, وأهميتها بديهية. في الدائرة قبل المرحلة من المرسل, طاقة إشارة RF الناتجة عن دائرة مذبذب تعديل صغيرة جدًا, ويجب أن تمر عبر سلسلة من مرحلة التضخيم, مرحلة التضخيم الوسيطة, ومرحلة تضخيم الطاقة النهائية للحصول على طاقة RF كافية قبل التغذية إلى الهوائي. من أجل الحصول على طاقة إخراج تردد راديو كبيرة بما فيه الكفاية, يجب استخدام مضخم طاقة التردد الراديوي. غالبًا ما تكون مضخمات الطاقة أغلى, معظمهم متعطشين للسلطة, وأقل مكونات كفاءة للتثبيت الثابت أو محطة.
بعد أن يولد المغير إشارة تردد الراديو, يتم تضخيم الإشارة المعدلة لتردد الراديو إلى طاقة كافية بواسطة RFPA, مرت عبر الشبكة المطابقة, ثم ينبعث من الهوائي.
تتمثل وظيفة مكبر الصوت في تضخيم محتوى الإدخال وإخراجها. المدخلات والمخرجات, الذي نسميه "إشارات," غالبًا ما يتم التعبير عنها كسلطة أو قوة. ل "النظام" مثل مكبر الصوت, إنه "مساهمة" هو رفع مستوى معين مما هو "يمتص" و "انتاج" إلى العالم الخارجي. هذه "مساهمة تحسين" هل "معنى" من وجود مكبر للصوت. إذا كان بإمكان مكبر الصوت أداءً جيدًا, ثم يمكن أن تساهم أكثر, الذي يعكس خاصته "قيمة". إذا كانت هناك مشاكل معينة في الأولي "تصميم آلية" من مكبر الصوت, ثم بعد البدء في العمل أو العمل لفترة من الوقت, لن تكون قادرة على توفير أي فقط "مساهمة", لكن بعض غير متوقع "الصدمات" قد تحدث. "صدمة" كارثية للعالم الخارجي أو لمكبر الصوت نفسه.
تصنيف RF Power Amblefier RF PA
وفقا لظروف العمل المختلفة, يتم تصنيف مضخمات الطاقة على النحو التالي:
تردد تشغيل مضخمات طاقة RF مرتفع جدًا, لكن نطاق التردد ضيق نسبيًا. تستخدم مكبرات الصوت RF عمومًا شبكات اختيار التردد كدوائر تحميل. يمكن تقسيم مكبرات الصوت RF إلى ثلاثة أنواع من حالات العمل: ا (ا), ب (ب), و ج (C) وفقا لزاوية التوصيل الحالية. زاوية التوصيل لتيار مكبر الصوت من الفئة A 360 درجة, وهو مناسب لتضخيم طاقة منخفضة الإشارة الصغيرة. تساوي زاوية توصيل مكبر الصوت من الفئة ب 180 درجة, وزاوية التوصيل لتيار مضخم الفئة C أقل من 180 درجة. كل من الفئة B والفئة C مناسبة لظروف العمل عالية الطاقة, وقدرة الخرج وكفاءة ظروف عمل الفئة C هي الأعلى بين ظروف العمل الثلاثة. تعمل معظم مكبرات الصوت RF في الفئة C, لكن الشكل الموجي الحالي لمضخمات الفئة C مشوه جدًا, بحيث لا يمكن استخدامها إلا لتضخيم الطاقة باستخدام دائرة ضبط كصير للحمل. بسبب قدرة التصفية لحلقة الضبط, لا يزال تيار الحلقة والجهد قريبًا من أشكال الموجات الجيبية مع تشويه ضئيل.
بالإضافة إلى الدول العاملة أعلاه المصنفة وفقًا لزاوية التوصيل الحالية, هناك أيضا الفئة د (د) مكبرات الصوت والفئة E (E) مكبرات الصوت التي تجعل الأجهزة الإلكترونية تعمل في حالة التبديل. كفاءة مضخمات الفئة D أعلى من مكبرات الصوت من الفئة C.
مؤشر أداء مضخم طاقة التردد الراديوي RF PA
المؤشرات الفنية الرئيسية لمكبر صوت التردد الراديوي RF PA هي طاقة الإخراج والكفاءة. كيفية تحسين طاقة الإخراج وكفاءتها هي جوهر هدف التصميم لمكبر صوت تواتر التردد الراديوي. عادة في مضخم طاقة RF, يمكن اختيار التردد الأساسي أو التوافقي المعين بواسطة دائرة الرنين LC لتحقيق تضخيم غير مستثمر. بشكل عام, ربما هناك المؤشرات التالية في تقييم مكبرات الصوت:
- ربح. هذه هي النسبة بين المدخلات والمخرجات وتمثل مساهمة مكبر الصوت. مكبر للصوت الجيد هو المساهمة بنفس القدر "انتاج" قدر الإمكان داخلها "نطاق قدراتها الخاصة".
-تردد العمل. هذا يمثل القدرة الاستيعابية للمكبر للصوت لإشارات التردد المختلفة.
- عرض النطاق الترددي العمل. هذا يحدد مقدار النطاق الذي يمكن للمضخم "يساهم". لمكبر صوت ضيق, حتى لو لم يكن تصميمه مشكلة, قد تكون مساهمتها محدودة.
-استقرار. كل ترانزستور لديه إمكانات "مناطق عدم الاستقرار." ال "التصميم" يحتاج مكبر الصوت إلى القضاء على عدم الاستقرار المحتملة هذه. هناك نوعان من استقرار مكبر الصوت, يحتمل أن يكون مستقرًا ومستقرًا تمامًا. قد يبدو السابق غير مستقر في ظل ظروف وبيئات معينة, في حين أن الأخير يمكن أن يضمن الاستقرار تحت أي ظرف من الظروف. مسألة الاستقرار مهمة لأن عدم الاستقرار يعني "التذبذب", عندما لا يؤثر مكبر الصوت فقط على نفسه, ولكن أيضا يخرج عوامل غير مستقرة.
- الحد الأقصى لطاقة الخرج. يحدد هذا المؤشر "سعة" من مكبر الصوت. إلى عن على "أنظمة كبيرة", من المأمول أن يتمكنوا من إخراج المزيد من الطاقة على حساب مكسب معين.
-نجاعة. يجب أن تستهلك مكبرات الصوت كمية معينة من "طاقة" وأيضا تحقيق كمية معينة من "مساهمة". نسبة مساهمتها في الاستهلاك هي كفاءة مكبر الصوت. مكبر للصوت الجيد هو الذي يساهم أكثر ويستهلك أقل.
- خطي. يميز الخطية الاستجابة الصحيحة للمكبر للصوت لعدد كبير من المدخلات. تدهور في الخطي يعني أن مكبر الصوت "تشوه" أو "تشوه" المدخلات في وجود الإدخال الزائد. لا ينبغي أن يعرض مكبر الصوت الجيد هذا "فظيع" طبيعة.
تركيبة الدائرة من مكبر الصوت RF RF PA
هناك أنواع مختلفة من مكبرات الصوت. مبسط, يمكن أن تتكون دائرة مكبر الصوت من الأجزاء التالية: الترانزستورات, دوائر التحيز والاستقرار, ودوائر مطابقة المدخلات والمخرجات.
1. الترانزستور
هناك أنواع كثيرة من الترانزستورات, بما في ذلك الترانزستورات ذات الهياكل المختلفة التي تم اختراعها. أساسا, يعمل الترانزستور كمصدر تيار أو جهد يتم التحكم فيه عن طريق تحويل طاقة تيار مباشر فارغ إلى أ "مفيد" انتاج. يتم الحصول على طاقة DC من العالم الخارجي, ويستهلكه الترانزستور ويحوله إلى مكونات مفيدة. ترانزستور, يمكننا أن نعتبرها "وحدة". مختلف "القدرات" من الترانزستورات المختلفة, مثل قدرتها على تحمل القوة مختلفة, وهو أيضًا بسبب قدرتهم على الحصول على طاقة DC; فمثلا, سرعة استجابةها مختلفة, الذي يحدد مدى واسعة وعالية يمكن أن تعمل في نطاق التردد; فمثلا, المخاوف التي تواجه منافذ الإدخال والمخرجات مختلفة, وقدرات الاستجابة الخارجية مختلفة, الذي يحدد صعوبة مطابقة ذلك.
2. دائرة التحيز والاستقرار
دوائر التحيز والتثبيت هي دائرتان مختلفتان, ولكن لأنه من الصعب في كثير من الأحيان التمييز وتلتقي أهداف التصميم, يمكن مناقشتها معًا.
يجب أن يكون تشغيل الترانزستور في ظل ظروف تحيز معينة, التي نسميها نقطة التشغيل الثابتة. هذا هو أساس الترانزستور وذاته "تحديد المواقع". كل ترانزستور لديه موقع معين لنفسه, وسيحدد تحديد المواقع المختلفة وضع العمل الخاص به, وهناك أيضًا عروض مختلفة في تحديد المواقع. بعض نقاط تحديد المواقع لها تقلبات صغيرة, وهي مناسبة لأعمال الإشارة الصغيرة; بعض نقاط تحديد المواقع لها تقلبات كبيرة, وهي مناسبة للإخراج عالي الطاقة; بعض نقاط تحديد المواقع لديها طلب أقل, إطلاق نقي, وهي مناسبة للعمل المنخفض الضوضاء; بعض نقاط تحديد المواقع, ترانزستورات تحوم دائمًا بين التشبع والقطع, في حالة التبديل. نقطة التحيز المناسبة هي الأساس للتشغيل العادي.
يجب أن تكون دائرة التثبيت قبل دائرة المطابقة, لأن الترانزستور يحتاج إلى دائرة التثبيت كجزء من نفسه, ثم يتصل بالعالم الخارجي. في عيون العالم الخارجي, الترانزستور مع دائرة التثبيت هو أ "علامة تجارية جديدة" الترانزستور. يجعل من المؤكد "تضحيات" لاكتساب الاستقرار. الآليات التي تستقر الدائرة تبقي الترانزستورات تعمل بسلاسة وثبات.
3. دائرة مطابقة المدخلات والإخراج
الغرض من دائرة المطابقة هو تحديد وضع مقبول. لتلك الترانزستورات التي تريد توفير المزيد من المكاسب, النهج هو القبول والإخراج في جميع المجالات. هذا يعني أنه من خلال واجهة دائرة المطابقة, التواصل بين الترانزستورات المختلفة أكثر سلاسة. لأنواع مختلفة من مكبرات الصوت, دائرة المطابقة ليست طريقة التصميم الوحيدة التي هي "مقبولة في مجملها". بعض الأنابيب الصغيرة ذات العاصمة الصغيرة والمؤسسة الضحلة أكثر استعدادًا للقيام بقدر معين من الحظر عند تلقي الحصول على أداء أفضل للضوضاء. ومع ذلك, لا يمكن أن يكون الحظر مبالغًا فيه, وإلا فإنه سيؤثر على مساهمته. لبعض أنابيب الطاقة العملاقة, يجب أن تكون حذرًا عند الإخراج, لأنها غير مستقرة أكثر, وفي نفس الوقت, يساعدهم قدر معين من الحجز على ممارسة المزيد "غير ملتزم" طاقة.
تحقيق استقرار مكبر الصوت RF RF PA
كل ترانزستور غير مستقر. يمكن دمج دوائر الاستقرار الجيدة مع الترانزستورات لتشكيل أ "العمل المستمر" الوضع. يمكن تقسيم تنفيذ دوائر التثبيت إلى نوعين: النطاق الضيق ونطاق واسع.
تستهلك دائرة تثبيت النطاق الضيق قدرًا معينًا من المكاسب. تتحقق هذه الدائرة المستقرة عن طريق إضافة بعض الدوائر الاستهلاكية والدوائر الانتقائية. تتيح هذه الدائرة للترانزستور المساهمة فقط بمدى تردد صغير. تثبيت النطاق العريض الآخر هو إدخال ردود الفعل السلبية. يمكن أن تعمل هذه الدائرة على نطاق واسع.
مصدر عدم الاستقرار هو ردود فعل إيجابية, وفكرة الاستقرار الضيق هي كبح بعض التعليقات الإيجابية. بالطبع, هذا يمنع المساهمة أيضًا. ردود فعل سلبية, فعلت بشكل جيد, لديه العديد من المزايا المريضة الإضافية. فمثلا, قد تمنع ردود الفعل السلبية الترانزستورات من المطابقة, لا تحتاج إلى أن تكون مطابقة للتفاعل بشكل جيد مع العالم الخارجي. بالإضافة الى, سيؤدي إدخال التعليقات السلبية إلى تحسين الأداء الخطي للترانزستور.
تكنولوجيا تحسين الكفاءة لمكبر الصوت RF RF PA
كفاءة الترانزستور لها حد نظري. يختلف هذا الحد مع اختيار نقطة التحيز (نقطة التشغيل الثابتة). بالإضافة الى, إذا لم يتم تصميم الدائرة المحيطية بشكل جيد, سيتم تقليل كفاءتها إلى حد كبير. في الوقت الحاضر, لا توجد طرق عديدة للمهندسين لتحسين الكفاءة. لا يوجد سوى نوعان هنا: تقنية تتبع المغلف وتكنولوجيا doherty.
جوهر تقنية تتبع الظرف هو فصل المدخلات إلى نوعين: المرحلة والمغلف, ثم تضخيمها بشكل منفصل بواسطة دوائر مضخمات مختلفة. في هذا الطريق, يمكن للمكبرات الصبر التركيز على أجزائهما, ويمكن للتعاون في مكبرات الصوت يمكن أن يحقق هدف الاستخدام العالي الكفاءة.
جوهر تقنية doherty: باستخدام اثنين من الترانزستورات من نفس النوع, واحد فقط يعمل عندما يكون المدخلات صغيرة, ويعمل في حالة عالية الكفاءة. إذا زاد المدخلات, يعمل كل من الترانزستورات في وقت واحد. أساس تحقيق هذه الطريقة هو أن الترانزستورات يجب أن تتعاون مع بعضهما البعض ضمنيًا. ستحدد حالة العمل لترانزستور مباشرة كفاءة العمل للآخر.
اختبار تحديات RF PAS
مضخمات الطاقة هي مكونات مهمة للغاية في أنظمة الاتصالات اللاسلكية, لكنها بطبيعتها غير خطية, تسبب ظواهر النمو الطيفي التي تتداخل مع القنوات المجاورة, وقد ينتهك معايير الانبعاثات خارج نطاق النطاق القانوني. هذه الخاصية يمكن أن تسبب التشويه في النطاق, مما يزيد من معدل الخطأ بت (BER) ويقلل من معدل نقل البيانات لنظام الاتصالات.
تحت نسبة الطاقة الذروة إلى المتوسط (بابير), سيكون لتنسيق نقل OFDM الجديد المزيد من قوة الذروة المتقطعة, جعل PA من الصعب تقسيمها. هذا يحط من الامتثال للقناع الطيفي ويزيد من EVM و BER عبر الشكل الموجي. لحل هذه المشكلة, عادة ما يقلل مهندسو التصميم عن عمد الطاقة التشغيلية للسلطة الفلسطينية. للأسف, هذا نهج غير فعال للغاية, منذ انخفاض السلطة الفلسطينية 10% من قوتها التشغيلية وتفقد 90% من قوتها العاصمة.
تدعم معظم RF PAS اليوم أوضاع متعددة, نطاقات التردد, وأنماط التعديل, إتاحة المزيد من عناصر الاختبار. آلاف عناصر الاختبار ليست شائعة. استخدام تقنيات جديدة مثل تقليل عامل القمة (CFR), البروال الرقمي (DPD) وتتبع المغلف (ET) يمكن أن تساعد في تحسين أداء السلطة الفلسطينية وكفاءة الطاقة, لكن هذه التقنيات لن تجعل الاختبار أكثر تعقيدًا وإطالة وقت الاختبار بشكل كبير. تصميم واختبار وقت. ستؤدي زيادة عرض النطاق الترددي ل RF PA إلى زيادة بخمسة أضعاف في النطاق الترددي المطلوب لقياسات DPD (ربما تجاوز 1 غيغاهرتز), زيادة تعقيد الاختبار.
حسب الاتجاه, من أجل زيادة الكفاءة, مكونات RF PA ووحدات الواجهة الأمامية (فيم) سيتم دمجها بشكل أوثق, وستدعم FEM واحدة مجموعة واسعة من نطاقات التردد وأوضاع التعديل. يمكن أن يؤدي دمج مزود الطاقة ET أو المغير في FEM إلى تقليل متطلبات المساحة الإجمالية داخل الجهاز المحمول بشكل فعال. إن زيادة عدد فتحات المرشح/الدوبليكير لدعم نطاق تردد التشغيل الأكبر سيزيد من تعقيد الأجهزة المحمولة وعدد عناصر الاختبار.
الهاتف المحمول وحدة طاقة وحدة RF (السلطة الفلسطينية) وضع السوق
يعد حقل مكبرات الصوت للهاتف المحمول حاليًا مكونًا لا يمكن دمجه في الهواتف المحمولة. أداء الهاتف المحمول, بصمة, جودة الاتصال, قوة الهاتف المحمول, يتم تحديد عمر البطارية كلها بواسطة مضخم الطاقة.
كيفية دمج مكبرات الصوت هذه من نطاقات ومعايير الترددات المختلفة هي موضوع مهم كانت الصناعة تدرسه. حاليا, هناك حلان: واحد هو بنية الاندماج, الذي يدمج مضخمات الطاقة RF PA من الترددات المختلفة; الهندسة المعمارية الأخرى هي التكامل على طول سلسلة الإشارة, هذا هو, يتم دمج PA و Duplexer. كلا المخططين لهما مزايا وعيوب, وهي مناسبة للهواتف المحمولة المختلفة. الهندسة المعمارية المتقاربة, التكامل العالي للسلطة الفلسطينية, لديه ميزة حجم واضحة لأكثر من 3 نطاقات التردد, وميزة التكلفة الواضحة ل 5-7 نطاقات التردد. العيب هو أنه على الرغم من دمج السلطة الفلسطينية, لا يزال دوبلكير معقدًا تمامًا, وهناك خسارة التبديل عند دمج السلطة الفلسطينية, وسيتأثر الأداء. للهندسة المعمارية الأخيرة, الأداء أفضل. يمكن لدمج مضخم الطاقة و Duplexer تحسين الخصائص الحالية, والتي يمكن أن تنقذ عشرات ملليامبرز من التيار, وهو ما يعادل تمديد وقت الحديث 15%. وبالتالي, يقترح المطلعون على الصناعة أنه عندما يكون هناك أكثر من 6 نطاقات التردد (باستثناء 2G, في إشارة إلى 3G و 4G), تم اعتماد بنية متقاربة, وعندما أقل من 4 تستخدم نطاقات التردد, وسادة, حل يدمج السلطة الفلسطينية والدوبليكسر, يستخدم.
