Pag uusap Tungkol sa COFDM PA Power Amplifier

COFDM PA Power Amplifier

Bilang isang propesyonal na supplier ng wireless video at data transceiver, Maraming mga customer ang magtatanong tungkol sa mga amplifier ng kapangyarihan upang madagdagan ang saklaw ng mga wireless transmitters at mapahusay ang lakas ng wireless signal. Ang power amplifier ay masasabing isang balakid na hindi maiiwasan ng maraming RF engineers. Function na, pag-uuri, Index ng Pagganap, circuit komposisyon, kahusayan pagpapabuti teknolohiya, kalakaran sa pag unlad... Alam mo ba ang lahat ng kailangan mong malaman tungkol sa RF power amplifiers? Halika gumawa ng up lessons!

Dalawang pangunahing pagtutukoy para sa RF PAs: kapangyarihan at linearity

Sa RF power amplifiers, kahusayan ng kapangyarihan (PAE) ay tinukoy bilang ang ratio ng pagkakaiba sa pagitan ng output signal power at ang input signal power sa pagkonsumo ng kapangyarihan ng DC power supply, na ang pangalan ay:
PAE = (PRFOUT - PRFIN)/PDC = (PRFOUT - PRFIN)/(VDC*IDC)

Mga function ng RF Power Amplifier RF PA

Ang Radio Frequency Power Amplifier RF PA ay ang pangunahing bahagi ng sistema ng paghahatid, at ang kahalagahan nito ay maliwanag. Sa pre-stage circuit ng transmitter, ang RF signal power na nabuo ng modulating oscillator circuit ay napakaliit, at kailangan itong dumaan sa isang serye ng amplification-buffer stage, intermediate amplification stage, at huling yugto ng power amplification upang makakuha ng sapat na RF power bago ang feeding radiate sa antenna. Upang makakuha ng sapat na malaking radio frequency output power, dapat gumamit ng radio frequency power amplifier. Ang mga power amplifier ay kadalasang pinakamahal, pinaka-gutom sa kapangyarihan, at hindi gaanong mahusay na mga bahagi ng isang nakatigil na pag-install o terminal.
Matapos ang modulator ay bumubuo ng signal ng dalas ng radyo, ang radio frequency modulated signal ay pinalakas sa sapat na kapangyarihan ng RFPA, dumaan sa katugmang network, at pagkatapos ay ibinubuga ng antenna.
Ang pag-andar ng amplifier ay upang palakasin ang nilalaman ng input at i-output ito. Ang input at output, na tinatawag namin "mga signal," ay madalas na ipinahayag bilang mga boltahe o kapangyarihan. Para sa isang "sistema ng" tulad ng amplifier, nito "kontribusyon" ay upang itaas ang isang tiyak na antas ng kung ano ito "sumisipsip" at "output" sa labas ng mundo. Ito "kontribusyon sa pagpapabuti" ay ang "Ibig sabihin" ng pagkakaroon ng amplifier. Kung ang amplifier ay maaaring magkaroon ng mahusay na pagganap, pagkatapos ay maaari itong mag-ambag ng higit pa, na sumasalamin sa sarili nito "halaga ng". Kung may ilang mga problema sa inisyal "disenyo ng mekanismo" ng amplifier, pagkatapos ay pagkatapos magsimulang magtrabaho o magtrabaho sa loob ng isang panahon, hindi lamang ito makakapagbigay ng anuman "kontribusyon", ngunit ang ilang hindi inaasahan "shocks" maaaring mangyari. "Pagkabigla" ay nakapipinsala sa labas ng mundo o sa amplifier mismo.

Pag-uuri ng RF Power Amplifier RF PA

Ayon sa iba't ibang mga kondisyon sa pagtatrabaho, Ang mga power amplifier ay inuri bilang mga sumusunod:
Napakataas ng operating frequency ng RF power amplifier, ngunit ang frequency band ay medyo makitid. Ang mga RF power amplifier ay karaniwang gumagamit ng mga network ng pagpili ng dalas bilang mga circuit ng pagkarga. Ang mga power amplifier ng RF ay maaaring nahahati sa tatlong uri ng mga gumaganang estado: A (A), B (B), at C (C) ayon sa kasalukuyang anggulo ng pagpapadaloy. Ang anggulo ng pagpapadaloy ng kasalukuyang Class A amplifier ay 360°, na angkop para sa maliit na signal na low power amplification. Ang anggulo ng pagpapadaloy ng kasalukuyang Class B amplifier ay katumbas ng 180°, at ang anggulo ng pagpapadaloy ng kasalukuyang Class C amplifier ay mas mababa sa 180°. Ang parehong Class B at Class C ay angkop para sa mga high-power na kondisyon sa pagtatrabaho, at ang lakas ng output at kahusayan ng mga kondisyon sa pagtatrabaho ng Class C ay ang pinakamataas sa tatlong kondisyon sa pagtatrabaho. Karamihan sa mga RF power amplifier ay gumagana sa Class C, ngunit ang kasalukuyang waveform ng Class C amplifiers ay masyadong distorted, kaya magagamit lamang ang mga ito upang palakasin ang kapangyarihan sa pamamagitan ng paggamit ng nakatutok na circuit bilang load resonance. Dahil sa kakayahan ng pag-filter ng tuning loop, ang kasalukuyang loop at boltahe ay malapit pa rin sa sinusoidal waveform na may kaunting pagbaluktot.
Bilang karagdagan sa mga estado ng pagtatrabaho sa itaas na inuri ayon sa kasalukuyang anggulo ng pagpapadaloy, may Class D din (D) amplifier at Class E (E) mga amplifier na nagpapagana ng mga elektronikong device sa estado ng paglipat. Ang kahusayan ng mga amplifier ng Class D ay mas mataas kaysa sa mga amplifier ng Class C.

Performance index ng radio frequency power amplifier RF PA

Ang mga pangunahing teknikal na tagapagpahiwatig ng radio frequency power amplifier RF PA ay ang output power at efficiency. Kung paano pagbutihin ang kapangyarihan at kahusayan ng output ay ang pangunahing layunin ng disenyo ng radio frequency power amplifier. Karaniwan sa RF power amplifier, ang pangunahing dalas o isang tiyak na harmonic ay maaaring mapili ng LC resonant circuit upang mapagtanto ang undistorted amplification. Sa pangkalahatan, marahil mayroong mga sumusunod na tagapagpahiwatig sa pagsusuri ng mga amplifier:
- makakuha ng. Ito ang ratio sa pagitan ng input at output at kumakatawan sa kontribusyon ng amplifier. Ang isang mahusay na amplifier ay upang mag-ambag ng mas maraming "output" hangga't maaari sa loob nito "saklaw ng sarili nitong mga kakayahan".
-dalas ng uring. Kinakatawan nito ang kapasidad ng pagdadala ng amplifier para sa iba't ibang signal ng dalas.
- Uring bandwidth. Tinutukoy nito kung gaano karaming saklaw ang kaya ng amplifier "mag-ambag". Para sa isang narrow-band amplifier, kahit na ang sariling disenyo ay walang problema, maaaring limitado ang kontribusyon nito.
-katatagan. Ang bawat transistor ay may potensyal "mga rehiyon ng kawalang-tatag." Ang "disenyo ng disenyo" ng amplifier ay kailangang alisin ang mga potensyal na instabilities na ito. Mayroong dalawang uri ng katatagan ng amplifier, potensyal na hindi matatag at ganap na matatag. Ang dating ay maaaring magmukhang hindi matatag sa ilalim ng ilang partikular na kundisyon at kapaligiran, habang ang huli ay magagarantiyahan ng katatagan sa anumang pagkakataon. Ang tanong ng katatagan ay mahalaga dahil ang ibig sabihin ng kawalang-tatag "osilasyon", kapag ang amplifier ay hindi lamang nakakaapekto sa sarili nito, ngunit naglalabas din ng hindi matatag na mga kadahilanan.
- Pinakamataas na output kapangyarihan. Tinutukoy ng indicator na ito ang "kapasidad" ng amplifier. Para sa "malalaking sistema", inaasahan na makakapaglabas sila ng higit na kapangyarihan sa kapinsalaan ng tiyak na pakinabang.
-kahusayan. Ang mga amplifier ay dapat kumonsumo ng isang tiyak na halaga ng "enerhiya" at makamit din ang isang tiyak na halaga ng "kontribusyon". Ang ratio ng kontribusyon nito sa pagkonsumo ay ang kahusayan ng amplifier. Ang isang mahusay na amplifier ay isa na nag-aambag ng higit at kumonsumo ng mas kaunti.
- Linear. Ang linearity ay nagpapakilala sa tamang tugon ng amplifier sa isang malaking bilang ng mga input. Ang pagkasira sa linearity ay nangangahulugan na ang amplifier "distorts" o "distorts" ang input sa pagkakaroon ng labis na input. Ang isang mahusay na amplifier ay hindi dapat magpakita nito "kakatuwa" kalikasan.

Komposisyon ng Circuit ng RF Power Amplifier RF PA

Mayroong iba't ibang uri ng mga amplifier. Pinasigla, ang circuit ng amplifier ay maaaring binubuo ng mga sumusunod na bahagi: mga transistor, bias at stabilization circuits, at mga circuit na tumutugma sa input at output.

1. Transistor

Mayroong maraming mga uri ng mga transistor, kabilang ang mga transistor na may iba't ibang istruktura na naimbento. Sa esensya ay, ang isang transistor ay gumagana bilang isang kinokontrol na kasalukuyang o boltahe na pinagmulan sa pamamagitan ng pag-convert ng enerhiya ng isang walang laman na direktang kasalukuyang sa isang "kapaki-pakinabang" output. Ang enerhiya ng DC ay nakuha mula sa labas ng mundo, at kinokonsumo ito ng transistor at ginagawa itong kapaki-pakinabang na mga bahagi. Isang transistor, maaari nating ituring ito bilang "isang unit". magkaiba "mga kakayahan" ng iba't ibang transistor, tulad ng kanilang kakayahan upang mapaglabanan ang kapangyarihan ay iba, na dahil din sa kanilang kakayahang makakuha ng DC energy; halimbawa, iba ang bilis ng response nila, na tumutukoy kung gaano kalawak at kataas ang magagawa nito Sa frequency band; halimbawa, ang mga impedance na nakaharap sa input at output port ay iba, at ang mga panlabas na kakayahan sa pagtugon ay iba, na tumutukoy sa hirap ng pagtutugma nito.

2. Bias at pagpapatatag circuit

Ang mga biasing at pagpapatatag ng mga circuit ay dalawang magkaibang circuit, ngunit dahil ang mga ito ay madalas na mahirap makilala at ang mga layunin ng disenyo ay nagsasama, pwede silang pag usapan ng magkasama.
Ang operasyon ng transistor ay kailangang nasa ilalim ng ilang mga kondisyon ng bias, na tinatawag nating static operating point. Ito ang pundasyon ng transistor at sariling "pagpoposisyon". Ang bawat transistor ay may tiyak na pagpoposisyon para sa sarili, at iba't ibang pagpoposisyon ay matukoy ang sarili nitong working mode, at may iba't ibang performances din sa iba't ibang positioning. Ang ilang mga punto ng pagpoposisyon ay may maliit na pag iiba, na angkop para sa maliit na signal work; Ang ilang mga punto ng pagpoposisyon ay may malalaking pag iiba, na angkop para sa mataas na kapangyarihan output; Ang ilang mga puntos sa pagpoposisyon ay may mas kaunting demand, puro release na, at angkop para sa mababang ingay na trabaho; ilang mga punto ng pagpoposisyon, Ang mga transistor ay palaging nag hover sa pagitan ng saturation at cutoff, sa isang lumilipat na estado. Ang isang angkop na bias point ay ang batayan para sa normal na operasyon.
Ang stabilization circuit ay dapat na bago ang pagtutugma ng circuit, dahil kailangan ng transistor ang stabilization circuit bilang bahagi ng sarili nito, at pagkatapos ay nakikipag ugnay sa labas ng mundo. Sa mata ng labas ng mundo, ang transistor na may stabilization circuit ay isang "bagong tatak" transistor. Ito ay gumagawa ng tiyak na "mga sakripisyo" upang magkaroon ng katatagan. Ang mga mekanismo na nagpapatatag ng circuit ay nagpapanatili sa mga transistor na tumatakbo nang maayos at patuloy.

3. Input at output pagtutugma circuit

Ang layunin ng pagtutugma ng circuit ay upang pumili ng isang tinatanggap na mode. Para sa mga transistor na gustong magbigay ng mas maraming pakinabang, ang diskarte ay upang tanggapin at output sa buong board. Nangangahulugan ito na sa pamamagitan ng interface ng pagtutugma ng circuit, ang komunikasyon sa pagitan ng iba't ibang transistor ay mas makinis. Para sa iba't ibang uri ng amplifier, ang matching circuit ay hindi lamang ang paraan ng disenyo na "tinanggap nang buo". Ang ilang mga maliliit na tubo na may maliit na DC at mababaw na pundasyon ay mas handa na gawin ang isang tiyak na halaga ng pag block kapag tumatanggap upang makakuha ng mas mahusay na pagganap ng ingay. Gayunman, ang pagharang ay hindi maaaring labis na gawin, kung hindi ay makakaapekto ito sa kontribusyon nito. Para sa ilang mga higanteng tubo ng kapangyarihan, kailangan mong maging maingat kapag outputting, dahil mas hindi matatag ang mga ito, at sa parehong oras, ang isang tiyak na halaga ng reserbasyon ay tumutulong sa kanila na magsikap nang higit pa "di na baluktot" enerhiya.

Pagsasakatuparan ng katatagan ng RF Power Amplifier RF PA

Ang bawat transistor ay potensyal na hindi matatag. Magandang pagpapatatag circuits ay maaaring fused sa transistors upang bumuo ng isang "tuloy tuloy na trabaho" mode. Ang pagpapatupad ng mga circuit ng pagpapatatag ay maaaring nahahati sa dalawang uri: makitid ang bigkis at malapad ang bigkis.
Ang narrowband stabilization circuit consumes isang tiyak na halaga ng pakinabang. Ang matatag na circuit na ito ay natanto sa pamamagitan ng pagdaragdag ng ilang mga circuit ng pagkonsumo at mga piling circuit. Pinapayagan ng circuit na ito ang transistor na mag ambag lamang ng isang maliit na hanay ng dalas. Ang isa pang broadband stabilization ay ang pagpapakilala ng negatibong feedback. Ang circuit na ito ay maaaring gumana sa isang malawak na hanay.
Ang pinagmulan ng kawalan ng katatagan ay positibong feedback, at ang ideya ng makitid na banda katatagan ay upang pigilin ang ilan sa mga positibong feedback. Oo nga naman, ito rin ang sumusupil sa kontribusyon. Negatibong feedback, tapos na rin, ay may maraming karagdagang mga pakinabang na nagbibigay kasiyahan. Halimbawa, Maaaring pigilan ng negatibong feedback ang mga transistor na maitugma, hindi na kailangang itugma upang interface na rin sa labas ng mundo. Sa karagdagan, ang pagpapakilala ng negatibong feedback ay mapabuti ang linear na pagganap ng transistor.

Pagpapabuti ng Kahusayan Teknolohiya ng RF Power Amplifier RF PA

Ang kahusayan ng transistor ay may teoretikal na limitasyon. Ang limitasyong ito ay nag iiba sa pagpili ng punto ng bias (static na operating point). Sa karagdagan, kung ang peripheral circuit ay hindi mahusay na dinisenyo, ang kahusayan nito ay lubhang mababawasan. Sa kasalukuyan, Walang maraming mga paraan para sa mga inhinyero upang mapabuti ang kahusayan. Dalawa lang ang klase dito: teknolohiya sa pagsubaybay sa sobre at teknolohiya ng Doherty.
Ang kakanyahan ng teknolohiya ng pagsubaybay sa sobre ay upang paghiwalayin ang input sa dalawang uri: phase at sobre, at pagkatapos ay palakasin ang mga ito nang hiwalay sa pamamagitan ng iba't ibang mga circuit ng amplifier. Sa ganitong paraan, ang dalawang amplifier ay maaaring tumuon sa kani kanilang mga bahagi, at ang pakikipagtulungan ng dalawang amplifiers ay maaaring makamit ang layunin ng mas mataas na kahusayan paggamit.
Ang kakanyahan ng teknolohiya ng Doherty ay: gamit ang dalawang transistor na may parehong uri, isa lang ang gumagana kapag maliit ang input, at gumagana sa isang mataas na kahusayan estado. Kung ang input ay nagdaragdag, Ang parehong mga transistor ay gumagana nang sabay sabay. Ang batayan para sa pagsasakatuparan ng pamamaraang ito ay ang dalawang transistor ay dapat makipagtulungan sa bawat isa nang tacitly. Ang nagtatrabaho estado ng isang transistor ay direktang matukoy ang nagtatrabaho kahusayan ng iba pang.

Mga Hamon sa Pagsubok para sa RF PAs

Ang mga amplifier ng kapangyarihan ay napakahalagang mga bahagi sa mga wireless na sistema ng komunikasyon, ngunit ang mga ito ay likas na hindi linear, nagiging sanhi ng spectral paglago phenomena na makagambala sa mga katabing channel, at maaaring lumabag sa mga pamantayan ng out-of-band na pagpapalabas na ipinag-uutos ng batas. Ang katangiang ito ay maaaring maging sanhi ng in-band distortion, na nagpapataas ng bit error rate (BER) at binabawasan ang rate ng paghahatid ng data ng sistema ng komunikasyon.
Sa ilalim ng peak-to-average na ratio ng kapangyarihan (Papr), ang bagong OFDM transmission format ay magkakaroon ng mas sporadic peak power, ginagawang mahirap i-segment ang PA. Pinababa nito ang pagsunod sa spectral mask at pinapataas nito ang EVM at BER sa buong waveform. Upang malutas ang problemang ito, Karaniwang sadyang binabawasan ng mga inhinyero ng disenyo ang lakas ng pagpapatakbo ng PA. Sa kasamaang palad, ito ay isang napaka-hindi mahusay na diskarte, dahil bumababa ang PA 10% ng operating power nito at nawawala 90% ng DC power nito.
Karamihan sa mga RF PA ngayon ay sumusuporta sa maramihang mga mode, dalas ranges, at mga mode ng modulasyon, paggawa ng mas maraming test item na magagamit. Ang libu-libong mga item sa pagsubok ay hindi karaniwan. Ang paggamit ng mga bagong teknolohiya tulad ng crest factor reduction (CFR), digital predistortion (DPD) at pagsubaybay sa sobre (ET) maaaring makatulong sa pag optimize ng pagganap ng PA at kahusayan ng kapangyarihan, ngunit ang mga teknolohiyang ito ay gagawin lamang ang pagsubok na mas kumplikado at lubos na pahabain ang oras ng pagsubok. Disenyo at oras ng pagsubok. Ang pagtaas ng bandwidth ng RF PA ay magreresulta sa isang limang beses na pagtaas sa bandwidth na kinakailangan para sa mga sukat ng DPD (posibleng lumampas sa 1 GHz), lalo pang pagtaas ng pagiging kumplikado ng pagsubok.
Ayon sa uso, upang madagdagan ang kahusayan, RF PA mga bahagi at mga module sa harap (FEM) ay mas malapit na isinama, at isang solong FEM ay susuportahan ang isang mas malawak na hanay ng mga frequency band at modulation mode. Ang pagsasama ng isang ET power supply o modulator sa FEM ay maaaring epektibong mabawasan ang pangkalahatang mga kinakailangan sa espasyo sa loob ng mobile device. Ang pagtaas ng bilang ng mga puwang ng filter / duplexer upang suportahan ang isang mas malaking hanay ng dalas ng operating ay magpapataas sa pagiging kumplikado ng mga mobile device at ang bilang ng mga item sa pagsubok.

Mobile Phone RF Module Power Amplifier (PA PA) Sitwasyon sa Market

Ang larangan ng mga amplifier ng kapangyarihan ng mobile phone ay kasalukuyang isang bahagi na hindi maaaring isinama sa mga mobile phone. Pagganap ng mobile phone, bakas ng paa, kalidad ng tawag, lakas ng mobile phone, at buhay ng baterya ay ang lahat ng natutukoy sa pamamagitan ng kapangyarihan amplifier.
Paano isama ang mga power amplifier ng iba't ibang mga frequency band at pamantayan ay isang mahalagang paksa na pinag aaralan ng industriya. Sa kasalukuyan, may dalawang solusyon: isa ang fusion architecture, na integrates RF kapangyarihan amplifiers PA ng iba't ibang mga frequency; ang iba pang arkitektura ay ang pagsasama sa kahabaan ng signal chain, na ang ibig sabihin ay, ang PA at ang duplexer ay isinama. Ang parehong mga scheme ay may mga pakinabang at disadvantages, at angkop para sa iba't ibang mga mobile phone. Pinagsamang arkitektura, mataas na integrasyon ng PA, ay may halatang laki ng kalamangan para sa higit sa 3 mga frequency band, at halatang bentahe sa gastos para sa 5-7 mga frequency band. Ang kawalan ay na bagaman ang PA ay isinama, medyo kumplikado pa ang duplexer, at may switching loss kapag pinagsama ang PA, at maaapektuhan ang performance. Para sa huling arkitektura, mas maganda ang performance. Ang pagsasama ng power amplifier at ang duplexer ay maaaring mapabuti ang kasalukuyang mga katangian, na maaaring makatipid ng sampu-sampung milliamperes ng kasalukuyang, na katumbas ng pagpapahaba ng oras ng pag-uusap sa pamamagitan ng 15%. Kaya nga, iminumungkahi ng mga tagaloob ng industriya na kapag mayroong higit sa 6 mga frequency band (hindi kasama ang 2G, tumutukoy sa 3G at 4G), isang converged architecture ay pinagtibay, at kapag mas mababa sa 4 frequency bands ang ginagamit, PAD, isang solusyon pagsasama ng PA at duplexer, ay ginagamit.