Bercakap Tentang Penguat Kuasa COFDM PA
Penguat Kuasa COFDM PA
Sebagai pembekal profesional video tanpa wayar dan transceiver data, ramai pelanggan akan bertanya tentang penguat kuasa untuk meningkatkan liputan pemancar wayarles dan meningkatkan kekuatan isyarat wayarles. Penguat kuasa boleh dikatakan sebagai halangan yang tidak dapat dielakkan oleh ramai jurutera RF. fungsi, pengelasan, indeks prestasi, komposisi litar, teknologi peningkatan kecekapan, trend pembangunan... Adakah anda tahu semua yang anda perlu tahu tentang penguat kuasa RF? Datang kelas solek!
Dua spesifikasi utama untuk RF PA: kuasa dan lineariti
Dalam penguat kuasa RF, kecekapan kuasa (PAE) ditakrifkan sebagai nisbah perbezaan antara kuasa isyarat keluaran dan kuasa isyarat input kepada penggunaan kuasa bekalan kuasa DC, iaitu:
PAE = (PRFOUT - PRFIN)/PDC = (PRFOUT - PRFIN)/(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, isyarat termodulat frekuensi radio dikuatkan kepada kuasa yang mencukupi oleh RFPA, melalui rangkaian yang sepadan, dan kemudian dipancarkan oleh antena.
Fungsi penguat adalah untuk menguatkan kandungan input dan mengeluarkannya. Input dan output, yang kita panggil "isyarat," selalunya dinyatakan sebagai voltan atau kuasa. Untuk "sistem" seperti penguat, itu "sumbangan" adalah untuk meningkatkan tahap tertentu apa itu "menyerap" dan "Keluaran" kepada dunia luar. ini "sumbangan penambahbaikan" adalah "maksudnya" tentang kewujudan penguat. Jika penguat boleh mempunyai prestasi yang baik, maka ia boleh menyumbang lebih banyak, yang mencerminkannya sendiri "nilai". Jika terdapat masalah tertentu pada permulaan "reka bentuk mekanisme" daripada penguat, kemudian selepas mula bekerja atau bekerja untuk satu tempoh masa, bukan sahaja ia tidak akan dapat menyediakan apa-apa "sumbangan", tetapi ada yang tidak dijangka "kejutan" mungkin berlaku. "Terkejut" adalah bencana kepada dunia luar atau kepada penguat itu sendiri.
Klasifikasi Penguat Kuasa RF RF PA
Mengikut keadaan kerja yang berbeza, penguat kuasa dikelaskan seperti berikut:
Kekerapan operasi penguat kuasa RF adalah sangat tinggi, tetapi jalur frekuensi agak sempit. Penguat kuasa RF biasanya menggunakan rangkaian pemilihan frekuensi sebagai litar beban. Penguat kuasa RF boleh dibahagikan kepada tiga jenis keadaan kerja: A (A), B (B), dan C (C) mengikut sudut pengaliran semasa. Sudut pengaliran arus penguat Kelas A ialah 360°, yang sesuai untuk penguatan kuasa rendah isyarat kecil. Sudut pengaliran arus penguat Kelas B adalah sama dengan 180°, dan sudut pengaliran arus penguat Kelas C adalah kurang daripada 180°. Kedua-dua Kelas B dan Kelas C adalah sesuai untuk keadaan kerja berkuasa tinggi, dan kuasa keluaran dan kecekapan keadaan kerja Kelas C adalah yang tertinggi antara tiga keadaan kerja. Kebanyakan penguat kuasa RF berfungsi dalam Kelas C, tetapi bentuk gelombang semasa penguat Kelas C terlalu herot, jadi ia hanya boleh digunakan untuk menguatkan kuasa dengan menggunakan litar yang ditala sebagai resonans beban. Oleh kerana keupayaan penapisan gelung penalaan, arus dan voltan gelung masih hampir dengan bentuk gelombang sinusoidal dengan sedikit herotan.
Sebagai tambahan kepada keadaan kerja di atas yang dikelaskan mengikut sudut pengaliran semasa, Terdapat juga Kelas D (D) penguat dan Kelas E (E) penguat yang menjadikan peranti elektronik berfungsi dalam keadaan pensuisan. The efficiency of Class D amplifiers is higher than that of Class C amplifiers.
Performance index of radio frequency power amplifier RF PA
The main technical indicators of radio frequency power amplifier RF PA are output power and efficiency. How to improve output power and efficiency is the core of the design goal of radio frequency power amplifier. Usually in the RF power amplifier, the fundamental frequency or a certain harmonic can be selected by the LC resonant circuit to realize undistorted amplification. Secara umumnya, there are probably the following indicators in the evaluation of amplifiers:
- keuntungan. This is the ratio between input and output and represents the contribution of the amplifier. A good amplifier is to contribute as much "Keluaran" as possible within its "range of its own capabilities".
-kekerapan kerja. This represents the carrying capacity of the amplifier for different frequency signals.
- bandwidth bekerja. This determines how much range the amplifier can "contribute". For a narrow-band amplifier, even if its own design is no problem, its contribution may be limited.
-stability. Every transistor has potential "regions of instability." The "reka bentuk" of the amplifier needs to eliminate these potential instabilities. There are two types of amplifier stability, potentially unstable and absolutely stable. The former may appear unstable under certain conditions and environments, while the latter can guarantee stability under any circumstances. The question of stability is important because instability means "oscillation", when the amplifier not only affects itself, but also outputs unstable factors.
- Kuasa keluaran maksimum. This indicator determines the "capacity" daripada penguat. Untuk "big systems", it is hoped that they can output more power at the expense of certain gain.
-kecekapan. Amplifiers must consume a certain amount of "energy" and also achieve a certain amount of "sumbangan". The ratio of its contribution to consumption is the efficiency of the amplifier. A good amplifier is one that contributes more and consumes less.
- linear. Linearity characterizes the correct response of the amplifier to a large number of inputs. A deterioration in linearity means that the amplifier "distorts" atau "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. dipermudahkan, 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
There are many kinds of transistors, including transistors with various structures that have been invented. Essentially, a transistor works as a controlled current or voltage source by converting the energy of an empty direct current into a "useful" Keluaran. DC energy is obtained from the outside world, and the transistor consumes it and converts it into useful components. A transistor, we can regard it as "a unit". Different "capabilities" of different transistors, such as their ability to withstand power are different, which is also due to their ability to obtain DC energy; sebagai contoh, their response speed is different, which determines how wide and high it can work In the frequency band; sebagai contoh, the impedances facing the input and output ports are different, and the external response capabilities are different, yang menentukan kesukaran memadankannya.
2. Litar berat sebelah dan penstabilan
Litar bias dan penstabilan adalah dua litar berbeza, tetapi kerana mereka sering sukar untuk dibezakan dan matlamat reka bentuk berkumpul, mereka boleh dibincangkan bersama.
Operasi transistor perlu berada di bawah keadaan pincang tertentu, yang kita panggil titik operasi statik. Ini adalah asas transistor dan sendiri "kedudukan". Setiap transistor mempunyai kedudukan tertentu untuk dirinya sendiri, dan kedudukan yang berbeza akan menentukan mod kerjanya sendiri, dan terdapat juga persembahan yang berbeza dalam kedudukan yang berbeza. Beberapa titik kedudukan mempunyai turun naik yang kecil, yang sesuai untuk kerja isyarat kecil; beberapa titik kedudukan mempunyai turun naik yang besar, yang sesuai untuk keluaran kuasa tinggi; sesetengah titik kedudukan mempunyai permintaan yang kurang, pelepasan tulen, dan sesuai untuk kerja bunyi rendah; beberapa titik kedudukan, Transistor sentiasa berlegar antara ketepuan dan pemotongan, dalam keadaan bertukar. Titik berat sebelah yang sesuai adalah asas untuk operasi biasa.
Litar penstabilan mestilah sebelum litar padanan, kerana transistor memerlukan litar penstabilan sebagai sebahagian daripada dirinya sendiri, dan kemudian menghubungi dunia luar. Di mata dunia luar, transistor dengan litar penstabilan ialah a "baru" transistor. Ia memastikan "pengorbanan" untuk mendapatkan kestabilan. Mekanisme yang menstabilkan litar memastikan transistor berjalan lancar dan mantap.
3. Litar pemadanan input dan output
Tujuan litar padanan adalah untuk memilih mod yang diterima. Bagi transistor yang ingin memberikan lebih banyak keuntungan, pendekatannya adalah untuk menerima dan mengeluarkan secara menyeluruh. This means that through the interface of the matching circuit, the communication between different transistors is smoother. For different types of amplifiers, the matching circuit is not the only design method that is "accepted in its entirety". Some small tubes with small DC and shallow foundation are more willing to do a certain amount of blocking when receiving to obtain better noise performance. Walau bagaimanapun, the blocking cannot be overdone, otherwise it will affect its contribution. For some giant power tubes, you need to be cautious when outputting, because they are more unstable, and at the same time, a certain amount of reservation helps them to exert more "undistorted" energy.
Realization of Stability of RF Power Amplifier RF PA
Every transistor is potentially unstable. Litar penstabil yang baik boleh digabungkan dengan transistor untuk membentuk a "kerja berterusan" mod. Pelaksanaan litar penstabilan boleh dibahagikan kepada dua jenis: jalur sempit dan jalur lebar.
Litar penstabilan jalur sempit menggunakan sejumlah keuntungan. Litar stabil ini direalisasikan dengan menambah litar penggunaan tertentu dan litar terpilih. Litar ini membenarkan transistor menyumbang hanya julat frekuensi yang kecil. Satu lagi penstabilan jalur lebar ialah pengenalan maklum balas negatif. Litar ini boleh berfungsi dalam julat yang luas.
Punca ketidakstabilan adalah maklum balas positif, dan idea kestabilan jalur sempit adalah untuk mengekang beberapa maklum balas positif. Sudah tentu, ini juga menyekat sumbangan. Maklumbalas negatif, dilakukan dengan baik, mempunyai banyak kelebihan tambahan yang menggembirakan. Sebagai contoh, maklum balas negatif boleh menghalang transistor daripada dipadankan, tidak perlu dipadankan untuk berinteraksi dengan baik dengan dunia luar. Sebagai tambahan, pengenalan maklum balas negatif akan meningkatkan prestasi linear transistor.
Teknologi Peningkatan Kecekapan Penguat Kuasa RF RF PA
Kecekapan transistor mempunyai had teori. Had ini berbeza dengan pemilihan titik berat sebelah (titik operasi statik). Sebagai tambahan, jika litar persisian tidak direka bentuk dengan baik, kecekapannya akan sangat berkurangan. Pada masa ini, tidak banyak cara untuk jurutera meningkatkan kecekapan. Terdapat hanya dua jenis di sini: teknologi pengesanan sampul surat dan teknologi Doherty.
Intipati teknologi pengesanan sampul surat adalah untuk memisahkan input kepada dua jenis: fasa dan sampul surat, dan kemudian menguatkannya secara berasingan dengan litar penguat yang berbeza. Dengan cara ini, the two amplifiers can focus on their respective parts, 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 (PAPR), 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, julat frekuensi, and modulation modes, making more test items available. Thousands of test items are not uncommon. Penggunaan teknologi baharu seperti pengurangan faktor puncak (CFR), penyelewengan digital (DPD) dan pengesanan sampul surat (ET) boleh membantu mengoptimumkan prestasi PA dan kecekapan kuasa, tetapi teknologi ini hanya akan menjadikan ujian lebih rumit dan memanjangkan masa ujian. Reka bentuk dan masa ujian. Meningkatkan lebar jalur RF PA akan menghasilkan peningkatan lima kali ganda dalam lebar jalur yang diperlukan untuk pengukuran DPD (mungkin melebihi 1 GHz), meningkatkan lagi kerumitan ujian.
Mengikut trend, untuk meningkatkan kecekapan, Komponen RF PA dan modul bahagian hadapan (FEM) akan lebih terintegrasi, dan satu FEM akan menyokong rangkaian jalur frekuensi dan mod modulasi yang lebih luas. Mengintegrasikan bekalan kuasa atau modulator ET ke dalam FEM boleh mengurangkan keseluruhan keperluan ruang di dalam peranti mudah alih dengan berkesan. Increasing the number of filter/duplexer slots to support a larger operating frequency range will increase the complexity of mobile devices and the number of test items.
Mobile Phone RF Module Power Amplifier (PA) Market Situation
The field of mobile phone power amplifiers is currently a component that cannot be integrated in mobile phones. Mobile phone performance, footprint, call quality, mobile phone strength, and battery life are all determined by the power amplifier.
How to integrate these power amplifiers of different frequency bands and standards is an important subject that the industry has been studying. Pada masa ini, there are two solutions: one is the fusion architecture, which integrates RF power amplifiers PA of different frequencies; the other architecture is the integration along the signal chain, itu dia, 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 frequency bands, and obvious cost advantage for 5-7 frequency bands. 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%. Oleh itu, industry insiders suggest that when there are more than 6 frequency bands (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.
-
-
-
-
