Povídání o výkonovém zesilovači COFDM PA

COFDM PA výkonový zesilovač

Jako profesionální dodavatel bezdrátových video a datových transceiverů, mnoho zákazníků se bude ptát na výkonové zesilovače pro zvýšení pokrytí bezdrátových vysílačů a posílení bezdrátového signálu. O výkonovém zesilovači lze říci, že je překážkou, které se mnoho RF inženýrů nevyhne. Funkce, klasifikace, index výkonu, složení obvodu, technologie zvyšování efektivity, vývojový trend... Víte vše, co potřebujete vědět o RF výkonových zesilovačích?? Přijďte na lekce!

Dvě klíčové specifikace pro RF PA: síla a linearita

V RF výkonových zesilovačích, Účinnost energie (Pae) je definován jako poměr rozdílu mezi výkonem výstupního signálu a výkonem vstupního signálu ke spotřebě energie stejnosměrného zdroje, a to:
PAE = (PRFOUT - PRFIN)/PDC = (PRFOUT - PRFIN)/(VDC*IDC)

Funkce RF výkonového zesilovače RF PA

Radiofrekvenční výkonový zesilovač RF PA je hlavní součástí přenosového systému, a jeho důležitost je zřejmá. V obvodu předstupně vysílače, výkon vysokofrekvenčního signálu generovaný obvodem modulačního oscilátoru je velmi malý, a musí projít řadou fází zesílení-vyrovnávací paměti, mezistupeň zesílení, a stupeň konečného zesílení výkonu pro získání dostatečného vysokofrekvenčního výkonu před přivedením záření do antény. Za účelem získání dostatečně velkého výstupního výkonu rádiové frekvence, musí být použit vysokofrekvenční výkonový zesilovač. Výkonové zesilovače jsou často nejdražší, nejvíce touží po moci, a nejméně účinné součásti stacionární instalace nebo terminálu.
Poté, co modulátor generuje vysokofrekvenční signál, vysokofrekvenčně modulovaný signál je zesílen na dostatečný výkon pomocí RFPA, prošel přes odpovídající síť, a poté je vysílán anténou.
Funkcí zesilovače je zesilovat vstupní obsah a vystupovat. Vstup a výstup, kterým říkáme "signály," jsou často vyjádřeny jako napětí nebo výkon. Pro a "Systém" jako je zesilovač, jeho "příspěvek" je zvýšit určitou úroveň toho, co to je "absorbuje" a "výstup" do vnějšího světa. Tento "zlepšovací příspěvek" je "význam" o existenci zesilovače. Pokud zesilovač může mít dobrý výkon, pak může přispět více, který odráží jeho vlastní "hodnota". Pokud jsou v počátečním stavu určité problémy "konstrukce mechanismu" zesilovače, poté po nástupu do práce nebo práci po určitou dobu, nejenže nebude moci žádné poskytnout "příspěvek", ale některé nečekané "šoky" může dojít. "Šokovat" je katastrofální pro vnější svět nebo pro samotný zesilovač.

Klasifikace RF výkonového zesilovače RF PA

Podle různých pracovních podmínek, výkonové zesilovače jsou klasifikovány následovně:
Pracovní frekvence vysokofrekvenčních výkonových zesilovačů je velmi vysoká, ale frekvenční pásmo je poměrně úzké. RF výkonové zesilovače obecně používají frekvenční výběrové sítě jako zátěžové obvody. RF výkonové zesilovače lze rozdělit do tří typů pracovních stavů: A (A), B (B), a C (C) podle aktuálního úhlu vedení. Úhel vedení proudu zesilovače třídy A je 360°, který je vhodný pro malé zesílení signálu s nízkým výkonem. Úhel vedení proudu zesilovače třídy B je roven 180°, a úhel vedení proudu zesilovače třídy C je menší než 180°. Třída B i třída C jsou vhodné pro pracovní podmínky s vysokým výkonem, a výstupní výkon a účinnost pracovních podmínek třídy C jsou nejvyšší ze tří pracovních podmínek. Většina RF výkonových zesilovačů pracuje ve třídě C, ale aktuální průběh zesilovačů třídy C je příliš zkreslený, takže je lze použít pouze k zesílení výkonu pomocí laděného obvodu jako zátěžové rezonance. Kvůli filtrační schopnosti ladicí smyčky, proud a napětí smyčky jsou stále blízké sinusovým průběhům s malým zkreslením.
Kromě výše uvedených pracovních stavů klasifikovaných podle aktuálního úhlu vedení, existuje i třída D (D) zesilovače a třídy E (E) zesilovače, díky nimž elektronická zařízení pracují ve spínaném stavu. Účinnost zesilovačů třídy D je vyšší než u zesilovačů třídy C.

Výkonnostní index vysokofrekvenčního výkonového zesilovače RF PA

Hlavní technické ukazatele vysokofrekvenčního výkonového zesilovače RF PA jsou výstupní výkon a účinnost. Jak zlepšit výstupní výkon a účinnost je jádrem konstrukčního cíle vysokofrekvenčního výkonového zesilovače. Obvykle v RF výkonovém zesilovači, základní frekvence nebo určitá harmonická může být zvolena LC rezonančním obvodem pro realizaci nezkresleného zesílení. Obecně řečeno, v hodnocení zesilovačů jsou pravděpodobně následující ukazatele:
- získat. Toto je poměr mezi vstupem a výstupem a představuje příspěvek zesilovače. Dobrý zesilovač má přispět stejnou měrou "výstup" pokud možno v rámci jeho "rozsah svých vlastních schopností".
-pracovní frekvence. To představuje nosnou kapacitu zesilovače pro různé frekvenční signály.
- pracovní šířka pásma. To určuje, jak velký dosah zesilovač dokáže "přispět". Pro úzkopásmový zesilovač, i když jeho vlastní design není problém, jeho příspěvek může být omezen.
-stabilita. Každý tranzistor má potenciál "regiony nestability." The "design" zesilovače potřebuje eliminovat tyto potenciální nestability. Existují dva typy stability zesilovače, potenciálně nestabilní a absolutně stabilní. První se může za určitých podmínek a prostředí jevit jako nestabilní, zatímco druhý může zaručit stabilitu za všech okolností. Otázka stability je důležitá, protože nestabilita znamená "kmitání", kdy zesilovač neovlivňuje jen sám sebe, ale také produkuje nestabilní faktory.
- Maximální výstupní výkon. Tento indikátor určuje "kapacita" zesilovače. Pro "velké systémy", doufá se, že mohou vydat více energie na úkor určitého zisku.
-účinnost. Zesilovače musí spotřebovat určité množství "energie" a také dosáhnout určitého množství "příspěvek". Poměrem jeho příspěvku ke spotřebě je účinnost zesilovače. Dobrý zesilovač je ten, který přispívá více a spotřebovává méně.
- lineární. Linearita charakterizuje správnou odezvu zesilovače na velký počet vstupů. Zhoršení linearity znamená, že zesilovač "zkresluje" nebo "zkresluje" vstup v případě nadměrného vstupu. Dobrý zesilovač by to neměl vykazovat "podivínský" příroda.

Složení obvodu vysokofrekvenčního výkonového zesilovače RF PA

Existují různé typy zesilovačů. Zjednodušený, obvod zesilovače může být složen z následujících částí: tranzistory, předpětí a stabilizační obvody, a vstupní a výstupní přizpůsobovací obvody.

1. Tranzistor

Existuje mnoho druhů tranzistorů, včetně tranzistorů s různými strukturami, které byly vynalezeny. V podstatě, tranzistor funguje jako řízený zdroj proudu nebo napětí přeměnou energie prázdného stejnosměrného proudu na a "užitečný" výstup. Stejnosměrná energie se získává z vnějšího světa, a tranzistor jej spotřebuje a přemění na užitečné součástky. Tranzistor, můžeme to považovat za "jednotka". Různé "schopnosti" různých tranzistorů, jako je jejich schopnost odolat moci, jsou různé, což je dáno i jejich schopností získávat stejnosměrnou energii; například, jejich rychlost odezvy je různá, což určuje, jak široký a vysoký může pracovat ve frekvenčním pásmu; například, impedance vůči vstupním a výstupním portům jsou různé, a schopnosti vnější odezvy jsou různé, což určuje obtížnost jeho spárování.

2. Předpětí a stabilizační obvod

Předpínací a stabilizační obvody jsou dva různé obvody, ale protože je často obtížné rozlišit a cíle návrhu se sbližují, lze o nich společně diskutovat.
Provoz tranzistoru musí být za určitých podmínek předpětí, který nazýváme statický pracovní bod. To je základ tranzistoru a jeho vlastní "polohování". Každý tranzistor má pro sebe určité umístění, a různé umístění bude určovat jeho vlastní pracovní režim, a také existují různé výkony v různých polohách. Některé polohovací body mají malé výkyvy, které jsou vhodné pro práci s malým signálem; některé polohovací body mají velké výkyvy, které jsou vhodné pro vysoký výkon; některé polohovací body mají menší nároky, čisté uvolnění, a jsou vhodné pro práci s nízkou hlučností; některé polohovací body, Tranzistory se vždy pohybují mezi saturací a cutoff, ve spínacím stavu. Vhodný bod předpětí je základem pro normální provoz.
Stabilizační obvod musí být před přizpůsobovacím obvodem, protože tranzistor potřebuje stabilizační obvod jako součást sebe sama, a pak kontaktuje vnější svět. V očích vnějšího světa, tranzistor se stabilizačním obvodem je a "zcela nový" tranzistor. Ujišťuje to "oběti" získat stabilitu. Mechanismy, které stabilizují obvod, udržují tranzistory hladký a stabilní.

3. Vstupní a výstupní přizpůsobovací obvod

Účelem přizpůsobovacího obvodu je vybrat přijatelný režim. Pro ty tranzistory, které chtějí poskytnout větší zisk, přístup spočívá v přijímání a vydávání plošně. To znamená, že přes rozhraní přizpůsobovacího obvodu, komunikace mezi různými tranzistory je plynulejší. Pro různé typy zesilovačů, odpovídající obvod není jedinou metodou návrhu, která je "přijat v celém rozsahu". Některé malé elektronky s malým stejnosměrným proudem a mělkým základem jsou ochotnější dělat určité množství blokování při příjmu, aby získaly lepší hlukový výkon. nicméně, blokování nelze přehánět, jinak to ovlivní jeho příspěvek. Pro některé obří elektronky, při výstupu musíte být opatrní, protože jsou nestabilnější, a zároveň, určitá rezerva jim pomáhá vyvinout větší úsilí "nezkreslený" energie.

Realizace stability RF výkonového zesilovače RF PA

Každý tranzistor je potenciálně nestabilní. Dobré stabilizační obvody mohou být spojeny s tranzistory za vzniku a "nepřetržitá práce" režimu. Provedení stabilizačních obvodů lze rozdělit na dva typy: úzkopásmové a širokopásmové.
Úzkopásmový stabilizační obvod spotřebovává určité množství zisku. Tento stabilní obvod je realizován přidáním určitých obvodů spotřeby a selektivních obvodů. Tento obvod umožňuje tranzistoru přispívat pouze malým frekvenčním rozsahem. Další širokopásmovou stabilizací je zavedení negativní zpětné vazby. Tento obvod může pracovat v širokém rozsahu.
Zdrojem nestability je pozitivní zpětná vazba, a myšlenkou úzkopásmové stability je omezit některé pozitivní zpětné vazby. Samozřejmě, tím se také potlačí příspěvek. Negativní zpětná vazba, udělal dobře, má mnoho dalších potěšujících výhod. Například, negativní zpětná vazba může zabránit tomu, aby se tranzistory sladily, ani jedno nemusí být spárováno, aby bylo dobře propojeno s vnějším světem. Dále, zavedení negativní zpětné vazby zlepší lineární výkon tranzistoru.

Technologie zlepšení účinnosti vysokofrekvenčního výkonového zesilovače RF PA

Účinnost tranzistoru má teoretický limit. Tento limit se mění podle výběru bodu zkreslení (statický pracovní bod). Dále, pokud periferní obvod není dobře navržen, jeho účinnost se výrazně sníží. V současnosti, Inženýři nemají mnoho způsobů, jak zlepšit efektivitu. Jsou zde pouze dva druhy: technologie sledování obálek a technologie Doherty.
Podstatou technologie sledování obálek je rozdělení vstupu do dvou typů: fáze a obálka, a poté je zesílit samostatně různými zesilovacími obvody. Takto, dva zesilovače se mohou soustředit na své příslušné části, a spoluprací obou zesilovačů lze dosáhnout cíle vyššího využití účinnosti.
Podstatou technologie Doherty je: pomocí dvou tranzistorů stejného typu, pouze jeden funguje, když je vstup malý, a pracuje ve vysoce účinném stavu. Pokud se vstup zvýší, oba tranzistory pracují současně. Základem pro realizaci této metody je, že dva tranzistory by měly navzájem mlčky spolupracovat. Pracovní stav jednoho tranzistoru bude přímo určovat pracovní účinnost druhého.

Testovací výzvy pro RF PA

Výkonové zesilovače jsou velmi důležité součásti bezdrátových komunikačních systémů, ale jsou ze své podstaty nelineární, způsobující jevy spektrálního růstu, které interferují se sousedními kanály, a mohou porušovat zákonem stanovené emisní normy mimo pásmo. Tato charakteristika může dokonce způsobit zkreslení uvnitř pásma, což zvyšuje bitovou chybovost (BER) a snižuje rychlost přenosu dat komunikačního systému.
Pod poměrem špičkového a průměrného výkonu (PAPR), nový přenosový formát OFDM bude mít sporadičtější špičkový výkon, ztěžuje segmentaci PA. To zhoršuje poddajnost spektrální masky a zvyšuje EVM a BER napříč průběhem. Chcete-li tento problém vyřešit, konstruktéři obvykle záměrně snižují provozní výkon PA. Bohužel, to je velmi neefektivní přístup, protože PA snižuje 10% svého provozního výkonu a ztrácí 90% jeho stejnosměrného výkonu.
Většina dnešních RF PA podporuje více režimů, frekvenční rozsahy, a modulační režimy, zpřístupnění více testovacích položek. Tisíce testovacích položek nejsou neobvyklé. Použití nových technologií, jako je snížení faktoru výkyvu (CFR), digitální předzkreslení (DPD) a sledování obálek (ET) může pomoci optimalizovat výkon PA a energetickou účinnost, ale tyto technologie test jen zkomplikují a značně prodlouží dobu testu. Doba návrhu a testování. Zvýšení šířky pásma RF PA bude mít za následek pětinásobné zvýšení šířky pásma potřebné pro měření DPD (možná přesahující 1 GHz), další zvýšení složitosti testu.
Podle trendu, za účelem zvýšení účinnosti, RF PA komponenty a front-end moduly (FEM) budou více integrovány, a jeden FEM bude podporovat širší rozsah frekvenčních pásem a modulačních režimů. Integrace ET napájecího zdroje nebo modulátoru do FEM může účinně snížit celkové požadavky na prostor uvnitř mobilního zařízení. Zvýšením počtu slotů filtru/duplexeru pro podporu většího rozsahu provozních frekvencí se zvýší složitost mobilních zařízení a počet testovaných položek..

Výkonový zesilovač RF modulu pro mobilní telefon (PA) Situace na trhu

Oblast výkonových zesilovačů mobilních telefonů je v současnosti komponentou, kterou nelze integrovat do mobilních telefonů. Výkon mobilního telefonu, stopa, kvalita hovoru, síla mobilního telefonu, a životnost baterie jsou určeny výkonovým zesilovačem.
Jak integrovat tyto výkonové zesilovače různých frekvenčních pásem a standardů je důležitým tématem, které průmysl studuje. V současné době, existují dvě řešení: jedním je architektura fúze, který integruje RF výkonové zesilovače PA různých frekvencí; další architekturou je integrace podél signálového řetězce, to znamená, PA a duplexer jsou integrovány. Obě schémata mají výhody i nevýhody, a jsou vhodné pro různé mobilní telefony. Konvergovaná architektura, vysoká integrace PA, má zjevnou velikostní výhodu pro více než 3 Frekvenční pásma, a zřejmá nákladová výhoda pro 5-7 Frekvenční pásma. Nevýhodou je, že ačkoliv je PA integrovaný, duplexní jednotka je stále poměrně komplikovaná, a při integraci PA dochází ke ztrátě spínání, a výkon bude ovlivněn. Pro posledně jmenovanou architekturu, výkon je lepší. Integrace výkonového zesilovače a duplexeru může zlepšit proudové charakteristiky, což může ušetřit desítky miliampérů proudu, což je ekvivalentní prodloužení doby hovoru o 15%. Proto, odborníci z oboru naznačují, že když existuje více než 6 Frekvenční pásma (kromě 2G, s odkazem na 3G a 4G), je přijata konvergovaná architektura, a když méně než 4 se používají frekvenční pásma, PODLOŽKA, řešení integrující PA a duplexer, se používá.