Hablando del amplificador de potencia COFDM PA
Amplificador de potencia COFDM PA
Como proveedor profesional de transceptores inalámbricos de vídeo y datos, Muchos clientes preguntarán acerca de los amplificadores de potencia para aumentar la cobertura de los transmisores inalámbricos y mejorar la intensidad de la señal inalámbrica.. Se puede decir que el amplificador de potencia es un obstáculo que muchos ingenieros de RF no pueden evitar.. Función, clasificación, índice de rendimiento, composición del circuito, tecnología de mejora de la eficiencia, tendencia de desarrollo... ¿Sabes todo lo que necesitas saber sobre los amplificadores de potencia RF?? Ven a recuperar lecciones!
Dos especificaciones clave para PA de RF: potencia y linealidad
En amplificadores de potencia de RF, eficiencia energética (Pais) se define como la relación entre la diferencia entre la potencia de la señal de salida y la potencia de la señal de entrada y el consumo de energía de la fuente de alimentación de CC., a saber:
PAE = (PROUT - PROFIN)/CDP = (PROUT - PROFIN)/(VCC*IDC)
Funciones del amplificador de potencia RF RF PA
Amplificador de potencia de radiofrecuencia RF PA es la parte principal del sistema de transmisión, y su importancia es evidente. En el circuito previo a la etapa del transmisor., La potencia de la señal de RF generada por el circuito oscilador modulador es muy pequeña., y necesita pasar por una serie de etapas de búfer de amplificación, etapa de amplificación intermedia, y etapa final de amplificación de potencia para obtener suficiente potencia de RF antes de alimentar la radiación a la antena.. Para obtener una potencia de salida de radiofrecuencia suficientemente grande, Se debe utilizar un amplificador de potencia de radiofrecuencia.. Los amplificadores de potencia suelen ser los más caros., más hambrientos de poder, y los componentes menos eficientes de una instalación o terminal estacionario.
Después de que el modulador genera la señal de radiofrecuencia, La señal modulada por radiofrecuencia es amplificada a potencia suficiente por la RFPA., pasó a través de la red coincidente, y luego emitido por la antena.
La función del amplificador es amplificar el contenido de entrada y emitirlo.. La entrada y la salida, que llamamos "señales," A menudo se expresan como voltajes o potencia.. por un "sistema" como un amplificador, es "contribución" es elevar un cierto nivel de lo que "absorbe" y "salida" al mundo exterior. Esta "contribución de mejora" es el "significado" de la existencia del amplificador. Si el amplificador puede tener un buen rendimiento., entonces puede aportar más, que refleja su propia "valor". Si hay ciertos problemas en la inicial "diseño del mecanismo" del amplificador, luego después de comenzar a trabajar o trabajar por un período de tiempo, no sólo no podrá proporcionar ninguna "contribución", pero algunos inesperados "choque" puede ocurrir. "Choque" es desastroso para el mundo exterior o para el propio amplificador.
Clasificación del amplificador de potencia RF RF PA
Según diferentes condiciones de trabajo., Los amplificadores de potencia se clasifican de la siguiente manera.:
La frecuencia de funcionamiento de los amplificadores de potencia de RF es muy alta., pero la banda de frecuencia es relativamente estrecha. Los amplificadores de potencia de RF generalmente utilizan redes de selección de frecuencia como circuitos de carga.. Los amplificadores de potencia de RF se pueden dividir en tres tipos de estados de funcionamiento.: UN (UN), segundo (segundo), y C (do) según el ángulo de conducción actual. El ángulo de conducción de la corriente del amplificador Clase A es de 360°., que es adecuado para amplificación de señal pequeña y baja potencia.. El ángulo de conducción de la corriente del amplificador Clase B es igual a 180°., y el ángulo de conducción de la corriente del amplificador Clase C es inferior a 180°. Tanto la Clase B como la Clase C son adecuadas para condiciones de trabajo de alta potencia., y la potencia de salida y la eficiencia de las condiciones de trabajo de Clase C son las más altas entre las tres condiciones de trabajo. La mayoría de los amplificadores de potencia de RF funcionan en Clase C, pero la forma de onda actual de los amplificadores de Clase C está demasiado distorsionada, por lo que solo se pueden usar para amplificar la potencia mediante el uso de un circuito sintonizado como resonancia de carga.. Debido a la capacidad de filtrado del bucle de sintonía., La corriente y el voltaje del bucle todavía están cerca de las formas de onda sinusoidales con poca distorsión..
Además de los estados de trabajo anteriores clasificados según el ángulo de conducción actual, también hay clase D (re) amplificadores y Clase E (mi) Amplificadores que hacen que los dispositivos electrónicos funcionen en el estado de conmutación.. La eficiencia de los amplificadores de clase D es mayor que la de los amplificadores de clase C..
Índice de rendimiento del amplificador de potencia de radiofrecuencia RF PA
Los principales indicadores técnicos del amplificador de potencia de radiofrecuencia RF PA son la potencia de salida y la eficiencia.. Cómo mejorar la potencia de salida y la eficiencia es el objetivo central del diseño del amplificador de potencia de radiofrecuencia.. Generalmente en el amplificador de potencia de RF., El circuito resonante LC puede seleccionar la frecuencia fundamental o un determinado armónico para realizar una amplificación sin distorsiones.. Generalmente hablando, Probablemente existan los siguientes indicadores en la evaluación de amplificadores.:
- ganar. Esta es la relación entre entrada y salida y representa la contribución del amplificador.. Un buen amplificador es aportar el máximo "salida" lo más posible dentro de su "gama de sus propias capacidades".
-frecuencia de trabajo. Esto representa la capacidad de carga del amplificador para señales de diferentes frecuencias..
- ancho de banda de trabajo. Esto determina cuánto rango puede alcanzar el amplificador. "contribuir". Para un amplificador de banda estrecha, incluso si su propio diseño no es un problema, su contribución puede ser limitada.
-estabilidad. Cada transistor tiene potencial. "regiones de inestabilidad." los "diseño" del amplificador necesita eliminar estas posibles inestabilidades. Hay dos tipos de estabilidad del amplificador., potencialmente inestable y absolutamente estable. El primero puede parecer inestable bajo ciertas condiciones y entornos., mientras que este último puede garantizar la estabilidad bajo cualquier circunstancia.. La cuestión de la estabilidad es importante porque la inestabilidad significa "oscilación", cuando el amplificador no sólo se afecta a sí mismo, pero también genera factores inestables.
- Potencia máxima de salida. Este indicador determina la "capacidad" del amplificador. Para "grandes sistemas", Se espera que puedan producir más potencia a expensas de cierta ganancia..
-eficiencia. Los amplificadores deben consumir una cierta cantidad de "energía" y también lograr una cierta cantidad de "contribución". La relación entre su contribución al consumo es la eficiencia del amplificador.. Un buen amplificador es aquel que aporta más y consume menos.
- lineal. La linealidad caracteriza la respuesta correcta del amplificador a una gran cantidad de entradas.. Un deterioro en la linealidad significa que el amplificador "distorsiona" o "distorsiona" la entrada en presencia de exceso de entrada. Un buen amplificador no debería presentar esto. "extraño" naturaleza.
Composición del circuito del amplificador de potencia RF RF PA
Hay diferentes tipos de amplificadores.. Simplificado, El circuito del amplificador puede estar compuesto por las siguientes partes.: transistores, Circuitos de polarización y estabilización., y circuitos de adaptación de entrada y salida.
1. Transistor
Hay muchos tipos de transistores., incluyendo transistores con diversas estructuras que se han inventado. Esencialmente, Un transistor funciona como una fuente controlada de corriente o voltaje al convertir la energía de una corriente continua vacía en una "útil" salida. La energía CC se obtiene del mundo exterior., y el transistor lo consume y lo convierte en componentes útiles. un transistor, podemos considerarlo como "una unidad". Diferente "capacidades" de diferentes transistores, como su capacidad para soportar el poder son diferentes, lo que también se debe a su capacidad para obtener energía CC; por ejemplo, su velocidad de respuesta es diferente, lo que determina qué tan ancho y alto puede funcionar en la banda de frecuencia; por ejemplo, las impedancias que enfrentan los puertos de entrada y salida son diferentes, y las capacidades de respuesta externa son diferentes, lo que determina la dificultad de igualarlo.
2. Circuito de polarización y estabilización.
Los circuitos de polarización y estabilización son dos circuitos diferentes., sino porque a menudo son difíciles de distinguir y los objetivos de diseño convergen, se pueden discutir juntos.
El funcionamiento del transistor debe realizarse bajo ciertas condiciones de polarización., que llamamos punto de operación estático. Esta es la base del transistor y su propia "posicionamiento". Cada transistor tiene un posicionamiento determinado., Y diferentes posiciones determinarán su propio modo de trabajo., y también hay diferentes actuaciones en diferentes posiciones.. Algunos puntos de posicionamiento tienen pequeñas fluctuaciones., que son adecuados para trabajos de pequeña señal; algunos puntos de posicionamiento tienen grandes fluctuaciones, que son adecuados para salida de alta potencia; algunos puntos de posicionamiento tienen menos demanda, liberación pura, y son adecuados para trabajos silenciosos; algunos puntos de posicionamiento, Los transistores siempre oscilan entre la saturación y el corte., en un estado de conmutación. Un punto de polarización apropiado es la base para el funcionamiento normal..
El circuito de estabilización debe estar antes del circuito correspondiente., porque el transistor necesita el circuito de estabilización como parte de sí mismo, y luego contacta con el mundo exterior. A los ojos del mundo exterior, El transistor con el circuito de estabilización es un "Para estrenar" transistor. se asegura "sacrificios" para ganar estabilidad. Los mecanismos que estabilizan el circuito mantienen los transistores funcionando de manera suave y constante..
3. Circuito de adaptación de entrada y salida.
El propósito del circuito de adaptación es seleccionar un modo aceptado.. Para aquellos transistores que quieran aportar más ganancia., El enfoque es aceptar y producir en todos los ámbitos.. Esto significa que a través de la interfaz del circuito correspondiente, la comunicación entre diferentes transistores es más fluida. Para diferentes tipos de amplificadores, El circuito de adaptación no es el único método de diseño que se utiliza. "aceptado en su totalidad". Algunos tubos pequeños con CC pequeña y base poco profunda están más dispuestos a realizar una cierta cantidad de bloqueo al recibir para obtener un mejor rendimiento de ruido.. sin embargo, el bloqueo no se puede exagerar, de lo contrario afectará su contribución. Para algunos tubos de potencia gigantes, debes tener cuidado al imprimir, porque son más inestables, y al mismo tiempo, cierta reserva les ayuda a ejercer más "sin distorsionar" energía.
Realización de la estabilidad del amplificador de potencia RF RF PA
Todo transistor es potencialmente inestable.. Se pueden fusionar buenos circuitos estabilizadores con transistores para formar una "trabajo continuo" modo. La implementación de circuitos de estabilización se puede dividir en dos tipos.: banda estrecha y banda ancha.
El circuito de estabilización de banda estrecha consume una cierta cantidad de ganancia.. Este circuito estable se realiza añadiendo ciertos circuitos de consumo y circuitos selectivos.. Este circuito permite que el transistor contribuya sólo en un pequeño rango de frecuencia.. Otra estabilización de la banda ancha es la introducción de retroalimentación negativa.. Este circuito puede funcionar en un amplio rango.
La fuente de la inestabilidad es la retroalimentación positiva., y la idea de la estabilidad de banda estrecha es frenar parte de la retroalimentación positiva. por supuesto, esto también suprime la contribución. Comentarios negativos, bien hecho, tiene muchas ventajas gratificantes adicionales. Por ejemplo, La retroalimentación negativa puede impedir que los transistores coincidan., No es necesario combinarlos para interactuar bien con el mundo exterior.. en adición, la introducción de retroalimentación negativa mejorará el rendimiento lineal del transistor.
Tecnología de mejora de la eficiencia del amplificador de potencia RF RF PA
La eficiencia del transistor tiene un límite teórico.. Este límite varía con la selección del punto de polarización. (punto de funcionamiento estático). en adición, si el circuito periférico no está bien diseñado, su eficiencia se reducirá considerablemente. En el presente, No hay muchas maneras para que los ingenieros mejoren la eficiencia.. Aquí solo hay dos tipos.: tecnología de seguimiento de sobres y tecnología Doherty.
La esencia de la tecnología de seguimiento de envolventes es separar la entrada en dos tipos: fase y envolvente, y luego amplificarlos por separado mediante diferentes circuitos amplificadores. De este modo, Los dos amplificadores pueden centrarse en sus respectivas partes., Y la cooperación de los dos amplificadores puede lograr el objetivo de una utilización de mayor eficiencia..
La esencia de la tecnología Doherty es: usando dos transistores del mismo tipo, solo uno funciona cuando la entrada es pequeña, y funciona en un estado de alta eficiencia. Si la entrada aumenta, ambos transistores funcionan simultáneamente. La base para la realización de este método es que los dos transistores deben cooperar tácitamente entre sí.. El estado de funcionamiento de un transistor determinará directamente la eficiencia de funcionamiento del otro..
Desafíos de prueba para PA de RF
Los amplificadores de potencia son componentes muy importantes en los sistemas de comunicación inalámbrica., pero son inherentemente no lineales, causando fenómenos de crecimiento espectral que interfieren con los canales adyacentes, y puede violar los estándares de emisiones fuera de banda exigidos por ley. Esta característica puede incluso causar distorsión dentro de banda., lo que aumenta la tasa de error de bits (BER) y reduce la velocidad de transmisión de datos del sistema de comunicación..
Bajo la relación de potencia pico a promedio (Trápa), el nuevo formato de transmisión OFDM tendrá potencias pico más esporádicas, haciendo que la AP sea difícil de segmentar. Esto degrada el cumplimiento de la máscara espectral y aumenta EVM y BER en toda la forma de onda.. Para resolver este problema, Los ingenieros de diseño suelen reducir deliberadamente la potencia operativa del PA.. Desafortunadamente, este es un enfoque muy ineficiente, ya que la PA reduce 10% de su potencia operativa y pierde 90% de su potencia DC.
La mayoría de los PA de RF actuales admiten múltiples modos, rangos de frecuencia, y modos de modulación, hacer que más elementos de prueba estén disponibles. Miles de elementos de prueba no son infrecuentes.. El uso de nuevas tecnologías como la reducción del factor de cresta. (CFR), predistorsión digital (DPD) y seguimiento de sobres (hora del este) puede ayudar a optimizar el rendimiento de PA y la eficiencia energética, pero estas tecnologías sólo harán que la prueba sea más complicada y prolongarán en gran medida el tiempo de prueba.. Tiempo de diseño y prueba.. Aumentar el ancho de banda del RF PA dará como resultado un aumento cinco veces mayor en el ancho de banda requerido para las mediciones DPD (posiblemente excediendo 1 GHz), aumentando aún más la complejidad de las pruebas.
Según la tendencia, para aumentar la eficiencia, Componentes RF PA y módulos frontales (FEM) estarán más estrechamente integrados, y un solo FEM admitirá una gama más amplia de bandas de frecuencia y modos de modulación. La integración de una fuente de alimentación ET o un modulador en el FEM puede reducir eficazmente los requisitos generales de espacio dentro del dispositivo móvil.. Aumentar la cantidad de ranuras de filtro/duplexor para admitir un rango de frecuencia operativa más amplio aumentará la complejidad de los dispositivos móviles y la cantidad de elementos de prueba..
Amplificador de potencia del módulo RF para teléfono móvil (Pensilvania) Situación del mercado
El campo de los amplificadores de potencia para teléfonos móviles es actualmente un componente que no se puede integrar en los teléfonos móviles.. Rendimiento del teléfono móvil, huella, calidad de llamada, fuerza del teléfono móvil, y la duración de la batería están determinadas por el amplificador de potencia..
Cómo integrar estos amplificadores de potencia de diferentes bandas de frecuencia y estándares es un tema importante que la industria ha estado estudiando.. Actualmente, hay dos soluciones: una es la arquitectura de fusión, que integra amplificadores de potencia RF PA de diferentes frecuencias; la otra arquitectura es la integración a lo largo de la cadena de señales, es decir, El PA y el duplexor están integrados.. Ambos esquemas tienen ventajas y desventajas., y son adecuados para diferentes teléfonos móviles. Arquitectura convergente, alta integración de PA, Tiene una ventaja de tamaño obvia para más de 3 bandas de frecuencia, y evidente ventaja de costes para 5-7 bandas de frecuencia. La desventaja es que aunque la AP está integrada, el duplexor sigue siendo bastante complicado, y hay pérdida de conmutación cuando el PA está integrado, y el rendimiento se verá afectado. Para esta última arquitectura, el rendimiento es mejor. La integración del amplificador de potencia y el duplexor puede mejorar las características actuales., que puede ahorrar decenas de miliamperios de corriente, lo que equivale a ampliar el tiempo de conversación en 15%. Por lo tanto, Los expertos de la industria sugieren que cuando hay más de 6 bandas de frecuencia (excluyendo 2G, refiriéndose a 3G y 4G), Se adopta una arquitectura convergente., y cuando menos de 4 Se utilizan bandas de frecuencia., ALMOHADILLA, una solución que integra megafonía y duplexor, se utiliza.