Μιλώντας για ενισχυτή ισχύος COFDM PA

Ενισχυτής ισχύος COFDM PA

Ως επαγγελματίας προμηθευτής ασύρματων πομποδέκτες βίντεο και δεδομένων, Πολλοί πελάτες θα ρωτήσουν σχετικά με τους ενισχυτές ισχύος να αυξήσουν την κάλυψη των ασύρματων πομπών και να ενισχύσουν την ασύρματη δύναμη σήματος. Ο ενισχυτής ισχύος μπορεί να θεωρηθεί ότι είναι ένα εμπόδιο που πολλοί μηχανικοί RF δεν μπορούν να αποφύγουν. Λειτουργία, ταξινόμηση, δείκτης απόδοσης, σύνθεση κυκλώματος, Τεχνολογία βελτίωσης της αποδοτικότητας, τάση ανάπτυξης ... Γνωρίζετε όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε για τους ενισχυτές ισχύος RF? Ελάτε μαθήματα!

Δύο βασικές προδιαγραφές για το RF PAS: δύναμη και γραμμικότητα

Σε ενισχυτές ισχύος RF, απόδοση ρεύματος (Παρίφιλα) ορίζεται ως η αναλογία της διαφοράς μεταξύ της ισχύος σήματος εξόδου και της ισχύος του σήματος εισόδου στην κατανάλωση ενέργειας της τροφοδοσίας DC, δηλαδή:
Pae = (Διαρροή - Διαρροή)/PDC = (Διαρροή - Διαρροή)/(VDC*IDC)

Functions of RF Power Amplifier RF PA

Radio Frequency Power Amplifier RF PA is the main part of the transmission system, and its importance is self-evident. In the pre-stage circuit of the transmitter, the RF signal power generated by the modulating oscillator circuit is very small, and it needs to go through a series of amplification-buffer stage, intermediate amplification stage, and final power amplification stage to obtain sufficient RF power before feeding radiate to the antenna. In order to obtain a sufficiently large radio frequency output power, a radio frequency power amplifier must be used. Power amplifiers are often the most expensive, most power-hungry, and least efficient components of a stationary installation or terminal.
After the modulator generates the radio frequency signal, Το σήμα διαμορφωμένο με ραδιοσυχνότητα ενισχύεται σε επαρκή ισχύ από το RFPA, πέρασε από το δίκτυο αντιστοίχισης, και στη συνέχεια εκπέμπεται από την κεραία.
Η λειτουργία του ενισχυτή είναι να ενισχύσει το περιεχόμενο εισόδου και να το εξάγει. Την είσοδο και την έξοδο, που καλούμε "σήματα," συχνά εκφράζονται ως τάσεις ή ισχύς. Για ένα "Σύστημα" όπως ένας ενισχυτής, του "συνεισφορά" είναι να δημιουργήσουμε ένα ορισμένο επίπεδο από αυτό "απορροφά" και "παραγωγή" στον έξω κόσμο. Αυτό "συνεισφορά βελτίωσης" είναι το "έννοια" της ύπαρξης του ενισχυτή. Εάν ο ενισχυτής μπορεί να έχει καλή απόδοση, τότε μπορεί να συνεισφέρει περισσότερο, που αντανακλά το δικό του "αξία". Εάν υπάρχουν ορισμένα προβλήματα στο αρχικό "σχεδιασμός μηχανισμού" του ενισχυτή, Στη συνέχεια, αφού άρχισε να εργάζεται ή να εργάζεται για μια χρονική περίοδο, Όχι μόνο δεν θα είναι σε θέση να παράσχει κανένα "συνεισφορά", Αλλά μερικές απροσδόκητες "σοκ" μπορεί να συμβεί. "Σοκ" είναι καταστροφικό στον εξωτερικό κόσμο ή στον ίδιο τον ενισχυτή.

Ταξινόμηση του ενισχυτή ισχύος RF RF PA

Σύμφωνα με διαφορετικές συνθήκες εργασίας, Οι ενισχυτές ισχύος ταξινομούνται ως εξής:
Η συχνότητα λειτουργίας των ενισχυτών ισχύος RF είναι πολύ υψηλή, Αλλά η ζώνη συχνοτήτων είναι σχετικά στενή. Οι ενισχυτές ισχύος RF χρησιμοποιούν γενικά δίκτυα επιλογής συχνότητας ως κυκλώματα φορτίου. Οι ενισχυτές ισχύος RF μπορούν να χωριστούν σε τρεις τύπους καταστάσεων εργασίας: ΕΝΑ (ΕΝΑ), σι (σι), και γ (ντο) Σύμφωνα με την τρέχουσα γωνία αγωγιμότητας. Η γωνία αγωγιμότητας του ρεύματος ενισχυτή κλάσης Α είναι 360 °, το οποίο είναι κατάλληλο για μικρή ενίσχυση χαμηλής ισχύος μικρού σήματος. Η γωνία αγωγιμότητας του ρεύματος ενισχυτή κατηγορίας Β είναι ίση με 180 °, και η γωνία αγωγιμότητας του ρεύματος ενισχυτή κλάσης C είναι μικρότερη από 180 °. Τόσο η κατηγορία Β όσο και η κατηγορία C είναι κατάλληλα για συνθήκες εργασίας υψηλής ισχύος, και η ισχύς εξόδου και η αποτελεσματικότητα των συνθηκών εργασίας της κατηγορίας C είναι η υψηλότερη από τις τρεις συνθήκες εργασίας. Οι περισσότεροι ενισχυτές ισχύος RF εργάζονται στην κατηγορία C, Αλλά η τρέχουσα κυματομορφή των ενισχυτών κατηγορίας C είναι πολύ παραμορφωμένη, Έτσι μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο για την ενίσχυση της ισχύος χρησιμοποιώντας ένα συντονισμένο κύκλωμα ως συντονισμό φορτίου. Λόγω της ικανότητας φιλτραρίσματος του βρόχου συντονισμού, Το ρεύμα βρόχου και η τάση εξακολουθούν να είναι κοντά σε ημιτονοειδείς κυματομορφές με μικρή παραμόρφωση.
Εκτός από τις παραπάνω καταστάσεις εργασίας που ταξινομούνται σύμφωνα με την τρέχουσα γωνία αγωγιμότητας, Υπάρχουν επίσης κλάση Δ (ρε) ενισχυτές και τάξη Ε (μι) Οι ενισχυτές που κάνουν τις ηλεκτρονικές συσκευές λειτουργούν στην κατάσταση μεταγωγής. Η αποτελεσματικότητα των ενισχυτών κατηγορίας D είναι υψηλότερη από αυτή των ενισχυτών κατηγορίας C.

Δείκτης επιδόσεων του ενισχυτή ισχύος ραδιοσυχνότητας RF PA

Οι κύριοι τεχνικοί δείκτες του ενισχυτή ισχύος ραδιοσυχνότητας RF PA είναι η ισχύς και η απόδοση εξόδου. Πώς να βελτιώσετε την ισχύ και την αποτελεσματικότητα της εξόδου είναι ο πυρήνας του σχεδιασμού στόχου του ενισχυτή ισχύος ραδιοσυχνότητας. Συνήθως στον ενισχυτή ισχύος RF, Η θεμελιώδης συχνότητα ή μια ορισμένη αρμονική μπορεί να επιλεγεί από το κύκλωμα συντονισμού LC για να πραγματοποιήσει μη ενισχυμένη ενίσχυση. Γενικά μιλώντας, Υπάρχουν πιθανώς οι ακόλουθοι δείκτες στην αξιολόγηση των ενισχυτών:
- κέρδος. Αυτή είναι η αναλογία μεταξύ εισόδου και εξόδου και αντιπροσωπεύει τη συμβολή του ενισχυτή. Ένας καλός ενισχυτής είναι να συνεισφέρει τόσο πολύ "παραγωγή" όσο το δυνατόν εντός του "εύρος των δικών του δυνατοτήτων".
-συχνότητα εργασίας. Αυτό αντιπροσωπεύει τη μεταφορική ικανότητα του ενισχυτή για διαφορετικά σήματα συχνότητας.
- το εύρος ζώνης Εργασία. Αυτό καθορίζει πόσο εύρος μπορεί ο ενισχυτής "συνεισφέρω". Για ενισχυτή στενής ζώνης, Ακόμα κι αν το δικό του σχέδιο δεν είναι πρόβλημα, Η συνεισφορά του μπορεί να είναι περιορισμένη.
-σταθερότητα. Κάθε τρανζίστορ έχει δυνατότητες "περιοχές αστάθειας." ο "σχέδιο" του ενισχυτή πρέπει να εξαλείψει αυτές τις πιθανές αστάθειες. Υπάρχουν δύο τύποι σταθερότητας ενισχυτή, δυνητικά ασταθής και απολύτως σταθερά. Ο πρώτος μπορεί να φαίνεται ασταθής υπό ορισμένες συνθήκες και περιβάλλοντα, Ενώ ο τελευταίος μπορεί να εγγυηθεί τη σταθερότητα υπό οποιεσδήποτε συνθήκες. Το ζήτημα της σταθερότητας είναι σημαντικό επειδή σημαίνει αστάθεια "ταλάντωση", Όταν ο ενισχυτής δεν επηρεάζεται μόνο, αλλά επίσης εξάγει ασταθείς παράγοντες.
- Μέγιστη ισχύς εξόδου. Αυτός ο δείκτης καθορίζει το "ικανότητα" του ενισχυτή. Για "μεγάλα συστήματα", it is hoped that they can output more power at the expense of certain gain.
-αποδοτικότητα. Amplifiers must consume a certain amount of "energy" and also achieve a certain amount of "συνεισφορά". The ratio of its contribution to consumption is the efficiency of the amplifier. A good amplifier is one that contributes more and consumes less.
- γραμμικός. Linearity characterizes the correct response of the amplifier to a large number of inputs. A deterioration in linearity means that the amplifier "distorts" ή "distorts" the input in the presence of excess input. A good amplifier should not exhibit this "freaky" nature.

Circuit Composition of RF Power Amplifier RF PA

There are different types of amplifiers. απλοποιημένη, the circuit of the amplifier can be composed of the following parts: transistors, bias and stabilization circuits, and input and output matching circuits.

1. Transistor

Υπάρχουν πολλά είδη τρανζίστορ, συμπεριλαμβανομένων των τρανζίστορ με διάφορες δομές που έχουν εφευρεθεί. Ουσιαστικά, Ένα τρανζίστορ λειτουργεί ως ελεγχόμενο ρεύμα ή πηγή τάσης μετατρέποντας την ενέργεια ενός άδειου άμεσου ρεύματος σε α "χρήσιμος" παραγωγή. Η ενέργεια DC λαμβάνεται από τον έξω κόσμο, Και το τρανζίστορ το καταναλώνει και το μετατρέπει σε χρήσιμα στοιχεία. Τρανζίστορ, Μπορούμε να το θεωρήσουμε ως "μια μονάδα". Διαφορετικός "δυνατότητες" διαφόρων τρανζίστορ, όπως η ικανότητά τους να αντέχουν στην εξουσία είναι διαφορετικές, που οφείλεται επίσης στην ικανότητά τους να λαμβάνουν ενέργεια DC; για παράδειγμα, Η ταχύτητα απόκρισης τους είναι διαφορετική, που καθορίζει πόσο ευρύ και υψηλό μπορεί να λειτουργήσει στη ζώνη συχνοτήτων; για παράδειγμα, Οι σύνθετες αντιστάσεις που αντιμετωπίζουν οι θύρες εισόδου και εξόδου είναι διαφορετικές, Και οι δυνατότητες εξωτερικής απόκρισης είναι διαφορετικές, που καθορίζει τη δυσκολία να το ταιριάζει.

2. Προκατάληψη και κύκλωμα σταθεροποίησης

Τα κυκλώματα μεροληψίας και σταθεροποίησης είναι δύο διαφορετικά κυκλώματα, Αλλά επειδή είναι συχνά δύσκολο να διακριθούν και οι στόχοι σχεδιασμού συγκλίνουν, Μπορούν να συζητηθούν μαζί.
Η λειτουργία του τρανζίστορ πρέπει να είναι υπό ορισμένες συνθήκες μεροληψίας, που ονομάζουμε το στατικό σημείο λειτουργίας. Αυτό είναι το θεμέλιο του τρανζίστορ και του δικού του "τοποθέτηση". Κάθε τρανζίστορ έχει μια συγκεκριμένη τοποθέτηση για τον εαυτό του, και η διαφορετική τοποθέτηση θα καθορίσει τη δική της λειτουργία εργασίας, Και υπάρχουν επίσης διαφορετικές επιδόσεις σε διαφορετική τοποθέτηση. Ορισμένα σημεία τοποθέτησης έχουν μικρές διακυμάνσεις, που είναι κατάλληλα για μικρή εργασία σήματος; Ορισμένα σημεία τοποθέτησης έχουν μεγάλες διακυμάνσεις, που είναι κατάλληλα για έξοδο υψηλής ισχύος; Ορισμένα σημεία τοποθέτησης έχουν λιγότερη ζήτηση, καθαρή απελευθέρωση, και είναι κατάλληλα για εργασία χαμηλού θορύβου; Μερικά σημεία τοποθέτησης, Τα τρανζίστορ αιωρούνται πάντα μεταξύ κορεσμού και αποκοπής, Σε κατάσταση μεταγωγής. Ένα κατάλληλο σημείο προκατάληψης είναι η βάση για την κανονική λειτουργία.
Το κύκλωμα σταθεροποίησης πρέπει να είναι πριν από το αντίστοιχο κύκλωμα, Επειδή το τρανζίστορ χρειάζεται το κύκλωμα σταθεροποίησης ως μέρος του εαυτού του, και στη συνέχεια έρχεται σε επαφή με τον έξω κόσμο. Στα μάτια του εξωτερικού κόσμου, Το τρανζίστορ με το κύκλωμα σταθεροποίησης είναι ένα "ολοκαίνουργιο" τρανζίστορ. Βεβαιώνεται "θυσίες" για να κερδίσει σταθερότητα. Μηχανισμοί που σταθεροποιούν το κύκλωμα διατηρούν τα τρανζίστορ ομαλά και σταθερά.

3. Κύκλωμα αντιστοίχισης εισόδου και εξόδου

Ο σκοπός του κυκλώματος αντιστοίχισης είναι να επιλέξετε μια αποδεκτή λειτουργία. Για εκείνους τους τρανζίστορ που θέλουν να δώσουν περισσότερο κέρδος, Η προσέγγιση είναι να δεχτεί και να εξάγεται σε όλο το σκάφος. Αυτό σημαίνει ότι μέσω της διεπαφής του κυκλώματος αντιστοίχισης, Η επικοινωνία μεταξύ διαφορετικών τρανζίστορ είναι πιο ομαλή. Για διαφορετικούς τύπους ενισχυτών, Το κύκλωμα αντιστοίχισης δεν είναι η μόνη μέθοδος σχεδιασμού που είναι "αποδεκτή στο σύνολό του". Μερικοί μικροί σωλήνες με μικρά DC και ρηχά θεμέλια είναι πιο πρόθυμοι να κάνουν ένα ορισμένο ποσό αποκλεισμού όταν λαμβάνονται για να αποκτήσουν καλύτερη απόδοση θορύβου. Ωστόσο, το αποκλεισμό δεν μπορεί να υπερβεί, Διαφορετικά θα επηρεάσει τη συμβολή του. Για μερικούς γιγαντιαίους σωλήνες ισχύος, Πρέπει να είστε προσεκτικοί όταν παραγωγής, Επειδή είναι πιο ασταθή, και ταυτόχρονα, Ένα ορισμένο ποσό κράτησης τους βοηθά να ασκήσουν περισσότερα "αδιάφορος" energy.

Πραγματοποίηση της σταθερότητας του ενισχυτή ισχύος RF RF PA

Κάθε τρανζίστορ είναι δυνητικά ασταθές. Τα καλά σταθεροποιητικά κυκλώματα μπορούν να συγχωνευθούν με τρανζίστορ για να σχηματίσουν ένα "συνεχής εργασία" τρόπος. Η εφαρμογή των κυκλωμάτων σταθεροποίησης μπορεί να χωριστεί σε δύο τύπους: στενή ζώνη και ευρεία ζώνη.
Το κύκλωμα σταθεροποίησης στενής ζώνης καταναλώνει ένα ορισμένο κέρδος. Αυτό το σταθερό κύκλωμα πραγματοποιείται προσθέτοντας ορισμένα κυκλώματα κατανάλωσης και επιλεκτικά κυκλώματα. Αυτό το κύκλωμα επιτρέπει στο τρανζίστορ να συνεισφέρει μόνο ένα μικρό εύρος συχνοτήτων. Μια άλλη σταθεροποίηση ευρυζωνικών συνδέσεων είναι η εισαγωγή αρνητικών ανατροφοδοτήσεων. Αυτό το κύκλωμα μπορεί να λειτουργήσει σε ένα ευρύ φάσμα.
Η πηγή αστάθειας είναι θετική ανατροφοδότηση, Και η ιδέα της σταθερότητας στενής ζώνης είναι να περιορίσει μερικά από τα θετικά σχόλια. Φυσικά, Αυτό καταστέλλει επίσης τη συνεισφορά. Αρνητικά σχόλια, Έγινε καλά, έχει πολλά επιπλέον ευχάριστα πλεονεκτήματα. Για παράδειγμα, Η αρνητική ανατροφοδότηση μπορεί να εμποδίσει την αντιστοίχιση των τρανζίστορ, Ούτε πρέπει να ταιριάζει με τη διασύνδεση καλά με τον έξω κόσμο. Επιπλέον, Η εισαγωγή αρνητικής ανάδρασης θα βελτιώσει τη γραμμική απόδοση του τρανζίστορ.

Τεχνολογία βελτίωσης της απόδοσης του ενισχυτή ισχύος RF RF PA

Η απόδοση του τρανζίστορ έχει ένα θεωρητικό όριο. Αυτό το όριο ποικίλλει ανάλογα με την επιλογή του σημείου προκατάληψης (στατικό σημείο λειτουργίας). Επιπλέον, Εάν το περιφερειακό κύκλωμα δεν είναι καλά σχεδιασμένο, Η αποτελεσματικότητά του θα μειωθεί σημαντικά. Στο παρόν, Δεν υπάρχουν πολλοί τρόποι για τους μηχανικούς να βελτιώσουν την αποτελεσματικότητα. Υπάρχουν μόνο δύο είδη εδώ: Τεχνολογία παρακολούθησης φακέλων και τεχνολογία Doherty.
Η ουσία της τεχνολογίας παρακολούθησης φακέλων είναι να διαχωρίσει την είσοδο σε δύο τύπους: φάση και φάκελος, και στη συνέχεια ενισχύστε τα ξεχωριστά από διαφορετικά κυκλώματα ενισχυτή. Με αυτόν τον τρόπο, Οι δύο ενισχυτές μπορούν να επικεντρωθούν στα αντίστοιχα μέρη τους, and the cooperation of the two amplifiers can achieve the goal of higher efficiency utilization.
The essence of Doherty technology is: using two transistors of the same type, only one works when the input is small, and works in a high-efficiency state. If the input increases, both transistors work simultaneously. The basis for the realization of this method is that the two transistors should cooperate with each other tacitly. The working state of one transistor will directly determine the working efficiency of the other.

Testing Challenges for RF PAs

Power amplifiers are very important components in wireless communication systems, but they are inherently non-linear, causing spectral growth phenomena that interfere with adjacent channels, and may violate statutory-mandated out-of-band emission standards. This characteristic can even cause in-band distortion, which increases the bit error rate (BER) and reduces the data transmission rate of the communication system.
Under the peak-to-average power ratio (Πάπρος), the new OFDM transmission format will have more sporadic peak power, making the PA difficult to be segmented. This degrades spectral mask compliance and increases EVM and BER across the waveform. To solve this problem, design engineers usually deliberately reduce the operating power of the PA. Unfortunately, this is a very inefficient approach, since the PA reduces 10% of its operating power and loses 90% of its DC power.
Most of today's RF PAs support multiple modes, εύρη συχνοτήτων, and modulation modes, making more test items available. Thousands of test items are not uncommon. The use of new technologies such as crest factor reduction (CFR), ψηφιακή κατηγορία (DPD) και παρακολούθηση φακέλων (Et) μπορεί να βοηθήσει στη βελτιστοποίηση της απόδοσης PA και της απόδοσης ενέργειας, Αλλά αυτές οι τεχνολογίες θα κάνουν τη δοκιμή πιο περίπλοκη και θα παρατείνει πολύ τον χρόνο δοκιμής. Σχεδιασμός και ώρα δοκιμής. Η αύξηση του εύρους ζώνης του RF PA θα οδηγήσει σε πενταπλάσια αύξηση του εύρους ζώνης που απαιτείται για μετρήσεις DPD (ενδεχομένως υπερβολική 1 GHz), Περαιτέρω αυξανόμενη πολυπλοκότητα των δοκιμών.
Σύμφωνα με την τάση, Προκειμένου να αυξηθεί η αποτελεσματικότητα, Εξαρτήματα RF PA και μονάδες front-end (Μνημείο) θα είναι πιο ολοκληρωμένο, και ένα μόνο FEM θα υποστηρίξει ένα ευρύτερο φάσμα ζωνών συχνοτήτων και τρόπων διαμόρφωσης. Η ενσωμάτωση ενός τροφοδοτικού ή διαμορφωτή ET στο FEM μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά τις συνολικές απαιτήσεις χώρου μέσα στην κινητή συσκευή. Η αύξηση του αριθμού των υποδοχών φίλτρου/διπλής όψης για την υποστήριξη ενός μεγαλύτερου εύρους συχνοτήτων λειτουργίας θα αυξήσει την πολυπλοκότητα των κινητών συσκευών και τον αριθμό των στοιχείων δοκιμής.

Ενισχυτής ισχύος κινητού τηλεφώνου RF (ΡΑ) Κατάσταση αγοράς

Το πεδίο των ενισχυτών ισχύος κινητού τηλεφώνου είναι σήμερα ένα στοιχείο που δεν μπορεί να ενσωματωθεί στα κινητά τηλέφωνα. Απόδοση κινητού τηλεφώνου, ίχνος, ποιότητα κλήσης, Δύναμη κινητού τηλεφώνου, και η διάρκεια ζωής της μπαταρίας καθορίζονται από τον ενισχυτή ισχύος.
Πώς να ενσωματώσετε αυτούς τους ενισχυτές ισχύος διαφορετικών ζωνών και προτύπων συχνοτήτων είναι ένα σημαντικό θέμα που μελετά η βιομηχανία. Επί του παρόντος, Υπάρχουν δύο λύσεις: Το ένα είναι η αρχιτεκτονική σύντηξης, η οποία ενσωματώνει τους ενισχυτές ισχύος RF με διαφορετικές συχνότητες; Η άλλη αρχιτεκτονική είναι η ολοκλήρωση κατά μήκος της αλυσίδας σήματος, ήτοι, the PA and the duplexer are integrated. Both schemes have advantages and disadvantages, and are suitable for different mobile phones. Converged architecture, high integration of PA, has obvious size advantage for more than 3 ζώνες συχνοτήτων, and obvious cost advantage for 5-7 ζώνες συχνοτήτων. The disadvantage is that although the PA is integrated, the duplexer is still quite complicated, and there is switching loss when the PA is integrated, and the performance will be affected. For the latter architecture, the performance is better. The integration of the power amplifier and the duplexer can improve the current characteristics, which can save tens of milliamperes of current, which is equivalent to extending the talk time by 15%. Επομένως, industry insiders suggest that when there are more than 6 ζώνες συχνοτήτων (excluding 2G, referring to 3G and 4G), a converged architecture is adopted, and when less than 4 frequency bands are used, PAD, a solution integrating PA and duplexer, is used.