Parler de l'amplificateur de puissance COFDM PA
Amplificateur de puissance COFDM PA
En tant que fournisseur professionnel d'émetteurs-récepteurs vidéo et de données sans fil, de nombreux clients poseront des questions sur les amplificateurs de puissance pour augmenter la couverture des émetteurs sans fil et améliorer la force du signal sans fil. L'amplificateur de puissance peut être considéré comme un obstacle que de nombreux ingénieurs RF ne peuvent éviter. Fonction, classification, indice de performance, composition du circuit, technologie d'amélioration de l'efficacité, tendance de développement... Savez-vous tout ce que vous devez savoir sur les amplificateurs de puissance RF? Venez rattraper vos cours!
Deux spécifications clés pour les RF PA: puissance et linéarité
Dans les amplificateurs de puissance RF, efficacité énergétique (Pae) est défini comme le rapport entre la différence entre la puissance du signal de sortie et la puissance du signal d'entrée et la consommation électrique de l'alimentation CC., à savoir:
PAE = (PROUT - PRFIN)/PDC = (PROUT - PRFIN)/(VCC*IDC)
Fonctions de l'amplificateur de puissance RF RF PA
L'amplificateur de puissance radiofréquence RF PA est la partie principale du système de transmission, et son importance va de soi. Dans le circuit pré-étage de l'émetteur, la puissance du signal RF généré par le circuit oscillateur modulant est très faible, et il doit passer par une série d'étapes d'amplification-tampon, étage d'amplification intermédiaire, et étage d'amplification de puissance final pour obtenir une puissance RF suffisante avant d'alimenter le rayonnement vers l'antenne. Afin d'obtenir une puissance de sortie radiofréquence suffisamment importante, un amplificateur de puissance radiofréquence doit être utilisé. Les amplificateurs de puissance sont souvent les plus chers, le plus gourmand en énergie, et les composants les moins efficaces d'une installation ou d'un terminal fixe.
Une fois que le modulateur génère le signal radiofréquence, le signal modulé en radiofréquence est amplifié à une puissance suffisante par le RFPA, passé par le réseau de correspondance, puis émis par l'antenne.
La fonction de l'amplificateur est d'amplifier le contenu d'entrée et de le sortir. L'entrée et la sortie, que nous appelons "signaux," sont souvent exprimés en tensions ou en puissance. Pour un "système" comme un amplificateur, c'est "contribution" est d'élever un certain niveau de ce qu'il "absorbe" et "sortie" vers le monde extérieur. Cette "contribution à l'amélioration" est le "signification" de l'existence de l'amplificateur. Si l'amplificateur peut avoir de bonnes performances, alors cela peut contribuer davantage, qui reflète son propre "valeur". S'il y a certains problèmes dans la première "conception du mécanisme" de l'amplificateur, puis après avoir commencé à travailler ou travaillé pendant un certain temps, non seulement il ne sera pas en mesure de fournir "contribution", mais certains inattendus "chocs" peut se produire. "Choc" est désastreux pour le monde extérieur ou pour l'amplificateur lui-même.
Classification de l'amplificateur de puissance RF RF PA
Selon différentes conditions de travail, les amplificateurs de puissance sont classés comme suit:
La fréquence de fonctionnement des amplificateurs de puissance RF est très élevée, mais la bande de fréquence est relativement étroite. Les amplificateurs de puissance RF utilisent généralement des réseaux de sélection de fréquence comme circuits de charge. Les amplificateurs de puissance RF peuvent être divisés en trois types d'états de fonctionnement: UNE (UNE), B (B), et C (C) selon l'angle de conduction actuel. L'angle de conduction du courant de l'amplificateur de classe A est de 360°, qui convient à l'amplification de faible puissance de petits signaux. L'angle de conduction du courant de l'amplificateur de classe B est égal à 180°, et l'angle de conduction du courant de l'amplificateur de classe C est inférieur à 180°. Les classes B et C conviennent aux conditions de travail à haute puissance, et la puissance de sortie et l'efficacité des conditions de travail de classe C sont les plus élevées parmi les trois conditions de travail. La plupart des amplificateurs de puissance RF fonctionnent en classe C, mais la forme d'onde actuelle des amplificateurs de classe C est trop déformée, ils ne peuvent donc être utilisés que pour amplifier la puissance en utilisant un circuit accordé comme résonance de charge. En raison de la capacité de filtrage de la boucle de réglage, le courant et la tension de boucle sont toujours proches des formes d'onde sinusoïdales avec peu de distorsion.
En plus des états de fonctionnement ci-dessus classés en fonction de l'angle de conduction actuel, il y a aussi la classe D (ré) amplificateurs et classe E (E) amplificateurs qui font fonctionner les appareils électroniques à l'état de commutation. L'efficacité des amplificateurs de classe D est supérieure à celle des amplificateurs de classe C.
Indice de performance de l'amplificateur de puissance radiofréquence RF PA
Les principaux indicateurs techniques de l'amplificateur de puissance radiofréquence RF PA sont la puissance de sortie et l'efficacité. Comment améliorer la puissance et l'efficacité de sortie est au cœur de l'objectif de conception de l'amplificateur de puissance radiofréquence. Habituellement dans l'amplificateur de puissance RF, la fréquence fondamentale ou une certaine harmonique peut être sélectionnée par le circuit résonant LC pour réaliser une amplification sans distorsion. En général, il y a probablement les indicateurs suivants dans l'évaluation des amplificateurs:
- Gain. C'est le rapport entre l'entrée et la sortie et représente la contribution de l'amplificateur. Un bon amplificateur doit contribuer autant "sortie" que possible dans son "gamme de ses propres capacités".
-fréquence de travail. Cela représente la capacité de charge de l'amplificateur pour différents signaux de fréquence.
- bande passante de travail. Ceci détermine la portée que l'amplificateur peut "contribuer". Pour un amplificateur à bande étroite, même si sa propre conception ne pose aucun problème, sa contribution peut être limitée.
-stabilité. Chaque transistor a du potentiel "régions d’instabilité." le "conception" de l'amplificateur doit éliminer ces instabilités potentielles. Il existe deux types de stabilité d'amplificateur, potentiellement instable et absolument stable. Le premier peut sembler instable dans certaines conditions et environnements, tandis que ce dernier peut garantir la stabilité en toutes circonstances. La question de la stabilité est importante car l'instabilité signifie "oscillation", quand l'amplificateur ne s'affecte pas seulement lui-même, mais produit également des facteurs instables.
- Puissance de sortie maximale. Cet indicateur détermine le "capacité" de l'amplificateur. Pour "gros systèmes", on espère qu'ils pourront produire plus de puissance au détriment d'un certain gain.
-Efficacité. Les amplificateurs doivent consommer une certaine quantité de "énergie" et également atteindre un certain niveau de "contribution". Le rapport de sa contribution à la consommation est l'efficacité de l'amplificateur. Un bon amplificateur est celui qui contribue davantage et consomme moins.
- linéaire. La linéarité caractérise la réponse correcte de l'amplificateur à un grand nombre d'entrées. Une détérioration de la linéarité signifie que l'amplificateur "déforme" ou "déforme" l'apport en présence d'un apport excédentaire. Un bon amplificateur ne devrait pas présenter cela "bizarre" nature.
Composition du circuit de l'amplificateur de puissance RF RF PA
Il existe différents types d'amplificateurs. Simplifié, le circuit de l'amplificateur peut être composé des parties suivantes: transistor, circuits de polarisation et de stabilisation, et circuits d'adaptation d'entrée et de sortie.
1. Transistor
Il existe de nombreux types de transistors, y compris des transistors avec diverses structures qui ont été inventées. Essentiellement, un transistor fonctionne comme une source de courant ou de tension contrôlée en convertissant l'énergie d'un courant continu vide en un "utile" sortie. L'énergie CC est obtenue du monde extérieur, et le transistor le consomme et le convertit en composants utiles. Un transistor, nous pouvons le considérer comme "une unité". Différent "capacités" de différents transistors, comme leur capacité à résister à la puissance sont différents, ce qui est également dû à leur capacité à obtenir de l'énergie CC; par exemple, leur vitesse de réponse est différente, qui détermine la largeur et la hauteur dans laquelle il peut fonctionner dans la bande de fréquences; par exemple, les impédances face aux ports d'entrée et de sortie sont différentes, et les capacités de réponse externe sont différentes, ce qui détermine la difficulté de le faire correspondre.
2. Circuit de polarisation et de stabilisation
Les circuits de polarisation et de stabilisation sont deux circuits différents, mais parce qu'ils sont souvent difficiles à distinguer et que les objectifs de conception convergent, ils peuvent être discutés ensemble.
Le fonctionnement du transistor doit se faire dans certaines conditions de polarisation, que nous appelons le point de fonctionnement statique. C'est le fondement du transistor et son propre "positionnement". Chaque transistor a un certain positionnement pour lui-même, et un positionnement différent déterminera son propre mode de fonctionnement, et il y a aussi différentes performances dans différents positionnements. Certains points de positionnement présentent de petites fluctuations, qui conviennent au travail de petits signaux; certains points de positionnement présentent de grandes fluctuations, qui conviennent à une sortie de haute puissance; certains points de positionnement ont moins de demande, libération pure, et conviennent aux travaux silencieux; quelques points de positionnement, Les transistors oscillent toujours entre saturation et coupure, dans un état de commutation. Un point de polarisation approprié constitue la base d'un fonctionnement normal.
Le circuit de stabilisation doit être avant le circuit d'adaptation, parce que le transistor a besoin du circuit de stabilisation comme partie intégrante de lui-même, puis contacte le monde extérieur. Aux yeux du monde extérieur, le transistor avec le circuit de stabilisation est un "tout neuf" transistor. Cela garantit "sacrifices" pour gagner en stabilité. Les mécanismes qui stabilisent le circuit assurent le bon fonctionnement et la stabilité des transistors..
3. Circuit d'adaptation d'entrée et de sortie
Le but du circuit d'adaptation est de sélectionner un mode accepté. Pour les transistors qui veulent fournir plus de gain, l'approche consiste à accepter et à produire à tous les niveaux. Cela signifie que via l'interface du circuit d'adaptation, la communication entre les différents transistors est plus fluide. Pour différents types d'amplificateurs, le circuit d'adaptation n'est pas la seule méthode de conception "accepté dans son intégralité". Certains petits tubes avec un petit courant continu et une fondation peu profonde sont plus disposés à effectuer un certain blocage lors de la réception pour obtenir de meilleures performances sonores.. toutefois, le blocage ne peut pas être exagéré, sinon cela affectera sa contribution. Pour certains tubes de puissance géants, vous devez être prudent lors de la sortie, parce qu'ils sont plus instables, et en même temps, une certaine réserve les aide à exercer davantage "non déformé" énergie.
Réalisation de la stabilité de l'amplificateur de puissance RF RF PA
Chaque transistor est potentiellement instable. De bons circuits de stabilisation peuvent être fusionnés avec des transistors pour former un "travail continu" mode. La mise en œuvre des circuits de stabilisation peut être divisée en deux types: bande étroite et large bande.
Le circuit de stabilisation à bande étroite consomme une certaine quantité de gain. Ce circuit stable est réalisé en ajoutant certains circuits de consommation et circuits sélectifs. Ce circuit permet au transistor de contribuer uniquement à une petite plage de fréquences. Une autre stabilisation du haut débit est l'introduction de la rétroaction négative. Ce circuit peut fonctionner sur une large plage.
La source de l'instabilité est la rétroaction positive, et l'idée de la stabilité à bande étroite est de freiner certaines des réactions positives. Bien sûr, cela supprime également la contribution. Commentaires négatifs, bien fait, présente de nombreux avantages supplémentaires. Par exemple, une rétroaction négative peut empêcher la correspondance des transistors, ni besoin d'être adapté pour bien interagir avec le monde extérieur. en outre, l'introduction d'une rétroaction négative améliorera les performances linéaires du transistor.
Technologie d'amélioration de l'efficacité de l'amplificateur de puissance RF RF PA
L'efficacité du transistor a une limite théorique. Cette limite varie en fonction de la sélection du point de biais (point de fonctionnement statique). en outre, si le circuit périphérique n'est pas bien conçu, son efficacité sera considérablement réduite. Maintenant, il n'y a pas beaucoup de moyens pour les ingénieurs d'améliorer l'efficacité. Il n'y en a que deux sortes ici: technologie de suivi des enveloppes et technologie Doherty.
L'essence de la technologie de suivi des enveloppes est de séparer les entrées en deux types: phase et enveloppe, puis amplifiez-les séparément par différents circuits amplificateurs. De cette façon, les deux amplificateurs peuvent se concentrer sur leurs parties respectives, et la coopération des deux amplificateurs peut atteindre l'objectif d'une utilisation plus efficace.
L'essence de la technologie Doherty est: utilisant deux transistors du même type, un seul fonctionne lorsque l'entrée est petite, et fonctionne dans un état à haut rendement. Si l'entrée augmente, les deux transistors fonctionnent simultanément. La base de la réalisation de cette méthode est que les deux transistors doivent coopérer tacitement. L'état de fonctionnement d'un transistor déterminera directement l'efficacité de fonctionnement de l'autre.
Défis de test pour les PA RF
Les amplificateurs de puissance sont des composants très importants dans les systèmes de communication sans fil, mais ils sont intrinsèquement non linéaires, provoquant des phénomènes de croissance spectrale qui interfèrent avec les canaux adjacents, et peut violer les normes d'émission hors bande mandatées par la loi. Cette caractéristique peut même provoquer une distorsion dans la bande, ce qui augmente le taux d'erreur sur les bits (BER) et réduit le taux de transmission de données du système de communication.
Sous le rapport puissance crête/puissance moyenne (Papr), le nouveau format de transmission OFDM aura une puissance de crête plus sporadique, ce qui rend l'AP difficile à segmenter. Cela dégrade la conformité du masque spectral et augmente l'EVM et le BER sur toute la forme d'onde.. Pour résoudre ce problème, les ingénieurs concepteurs réduisent généralement délibérément la puissance de fonctionnement du PA. Malheureusement, c'est une approche très inefficace, puisque le PA réduit 10% de sa puissance de fonctionnement et perd 90% de sa puissance CC.
La plupart des RF PA actuels prennent en charge plusieurs modes, gammes de fréquences, et modes de modulation, rendre plus d'éléments de test disponibles. Des milliers d'éléments de test ne sont pas rares. L'utilisation de nouvelles technologies telles que la réduction du facteur de crête (CFR), digital predistortion (DPD) and envelope tracking (ET) can help optimize PA performance and power efficiency, but these technologies will only make the test more complicated and greatly prolong the test time. Design and test time. Increasing the bandwidth of the RF PA will result in a five-fold increase in the bandwidth required for DPD measurements (possibly exceeding 1 GHz), further increasing test complexity.
According to the trend, in order to increase efficiency, RF PA components and front-end modules (FEM) will be more closely integrated, and a single FEM will support a wider range of frequency bands and modulation modes. Integrating an ET power supply or modulator into the FEM can effectively reduce the overall space requirements inside the mobile device. L'augmentation du nombre d'emplacements de filtre/duplexeur pour prendre en charge une plage de fréquences de fonctionnement plus large augmentera la complexité des appareils mobiles et le nombre d'éléments de test..
Amplificateur de puissance de module RF pour téléphone portable (Pennsylvanie) Situation du marché
Le domaine des amplificateurs de puissance pour téléphones mobiles est actuellement un composant non intégrable dans les téléphones mobiles.. Performances du téléphone mobile, empreinte, qualité des appels, force du téléphone portable, et la durée de vie de la batterie sont tous déterminés par l'amplificateur de puissance.
Comment intégrer ces amplificateurs de puissance de différentes bandes de fréquences et normes est un sujet important que l'industrie a étudié. Actuellement, il y a deux solutions: l'un est l'architecture de fusion, qui intègre des amplificateurs de puissance RF PA de différentes fréquences; l'autre architecture est l'intégration le long de la chaîne de signal, C'est, la sonorisation et le duplexeur sont intégrés. Les deux systèmes présentent des avantages et des inconvénients, et conviennent à différents téléphones mobiles. Architecture convergente, haute intégration de PA, a un avantage de taille évident pour plus de 3 Bandes de fréquence, et un avantage de coût évident pour 5-7 Bandes de fréquence. L'inconvénient est que même si le PA est intégré, le duplexeur est encore assez compliqué, et il y a une perte de commutation lorsque le PA est intégré, et les performances seront affectées. Pour cette dernière architecture, les performances sont meilleures. L'intégration de l'amplificateur de puissance et du duplexeur peut améliorer les caractéristiques actuelles, ce qui peut économiser des dizaines de milliampères de courant, ce qui équivaut à prolonger le temps de conversation de 15%. Donc, les initiés de l'industrie suggèrent que lorsqu'il y a plus de 6 Bandes de fréquence (hors 2G, faisant référence à la 3G et à la 4G), une architecture convergée est adoptée, et quand moins de 4 les bandes de fréquences sont utilisées, TAMPON, une solution intégrant PA et duplexeur, est utilisé.