Talking About COFDM PA Power Amplifier
COFDM PA Power Amplifier
As a professional supplier of wireless video and data transceivers, many customers will ask about power amplifiers to increase the coverage of wireless transmitters and enhance wireless signal strength. The power amplifier can be said to be a hurdle that many RF engineers cannot avoid. Funzjoni, classification, performance index, circuit composition, efficiency improvement technology, development trend... Do you know everything you need to know about RF power amplifiers? Come make up lessons!
Two key specifications for RF PAs: power and linearity
In RF power amplifiers, power efficiency (PAE) is defined as the ratio of the difference between the output signal power and the input signal power to the power consumption of the DC power supply, namely:
PAE = (PRFOUT - PRFIN)/PDC = (PRFOUT - PRFIN)/(VDC*IDC)
Funzjonijiet tal-RF Power Amplifier RF PA
Amplifikatur tal-Enerġija tal-Frekwenza tar-Radju RF PA hija l-parti ewlenija tas-sistema ta 'trażmissjoni, u l-importanza tagħha hija evidenti. Fiċ-ċirkwit ta 'qabel l-istadju tat-trasmettitur, il-qawwa tas-sinjal RF ġġenerata miċ-ċirkwit tal-oxxillatur modulanti hija żgħira ħafna, u jeħtieġ li jgħaddi minn serje ta 'stadju ta' amplifikazzjoni-buffer, stadju intermedju ta' amplifikazzjoni, u l-istadju finali tal-amplifikazzjoni tal-qawwa biex tinkiseb qawwa RF suffiċjenti qabel ma tmigħ ir-radja lejn l-antenna. Sabiex tinkiseb qawwa tal-ħruġ tal-frekwenza tar-radju kbira biżżejjed, għandu jintuża amplifikatur tal-qawwa tal-frekwenza tar-radju. L-amplifikaturi tal-qawwa huma ħafna drabi l-aktar għaljin, l-aktar bil-ġuħ tal-poter, u komponenti l-inqas effiċjenti ta' installazzjoni jew terminal stazzjonarju.
Wara li l-modulatur jiġġenera s-sinjal tal-frekwenza tar-radju, the radio frequency modulated signal is amplified to sufficient power by the RFPA, passed through the matching network, and then emitted by the antenna.
The function of the amplifier is to amplify the input content and output it. The input and output, which we call "signals," are often expressed as voltages or power. Għal "sistema" such as an amplifier, its "contribution" is to raise a certain level of what it "absorbs" u "produzzjoni" to the outside world. Dan "improvement contribution" huwa "meaning" of the existence of the amplifier. If the amplifier can have good performance, then it can contribute more, which reflects its own "value". If there are certain problems in the initial "mechanism design" of the amplifier, then after starting to work or working for a period of time, not only will it not be able to provide any "contribution", but some unexpected "shocks" may occur. "Shock" huwa diżastruż għad-dinja ta 'barra jew għall-amplifikatur innifsu.
Klassifikazzjoni tal-RF Power Amplifier RF PA
Skont kundizzjonijiet tax-xogħol differenti, amplifikaturi tal-qawwa huma kklassifikati kif ġej:
Il-frekwenza operattiva tal-amplifikaturi tal-qawwa RF hija għolja ħafna, iżda l-medda ta 'frekwenza hija relattivament dejqa. L-amplifikaturi tal-qawwa RF ġeneralment jużaw netwerks tal-għażla tal-frekwenza bħala ċirkwiti tat-tagħbija. L-amplifikaturi tal-qawwa RF jistgħu jinqasmu fi tliet tipi ta 'stati tax-xogħol: A (A), B (B), u C (C) skond l-angolu tal-konduzzjoni kurrenti. L-angolu tal-konduzzjoni tal-kurrent tal-amplifikatur tal-Klassi A huwa 360°, li huwa adattat għal amplifikazzjoni ta 'qawwa baxxa ta' sinjal żgħir. L-angolu tal-konduzzjoni tal-kurrent tal-amplifikatur tal-Klassi B huwa ugwali għal 180°, u l-angolu tal-konduzzjoni tal-kurrent tal-amplifikatur tal-Klassi C huwa inqas minn 180 °. Kemm il-Klassi B kif ukoll il-Klassi Ċ huma adattati għal kundizzjonijiet tax-xogħol ta 'qawwa għolja, u l-qawwa tal-ħruġ u l-effiċjenza tal-kundizzjonijiet tax-xogħol tal-Klassi Ċ huma l-ogħla fost it-tliet kundizzjonijiet tax-xogħol. Ħafna mill-amplifikaturi tal-qawwa RF jaħdmu fi Klassi Ċ, iżda l-forma tal-mewġ attwali ta 'amplifikaturi tal-Klassi Ċ hija mgħawġa wisq, għalhekk jistgħu jintużaw biss biex jamplifikaw l-enerġija billi tuża ċirkwit sintonizzat bħala reżonanza tat-tagħbija. Minħabba l-kapaċità ta 'filtrazzjoni tal-linja tal-irfinar, il-kurrent u l-vultaġġ tal-linja għadhom qrib forom tal-mewġ sinusojdali bi ftit distorsjoni.
Minbarra l-istati tax-xogħol ta 'hawn fuq ikklassifikati skond l-angolu tal-konduzzjoni attwali, hemm ukoll Klassi D (D) amplifikaturi u Klassi E (E) amplifikaturi li jagħmlu l-apparati elettroniċi jaħdmu fl-istat ta 'swiċċjar. L-effiċjenza tal-amplifikaturi tal-Klassi D hija ogħla minn dik tal-amplifikaturi tal-Klassi C.
Indiċi tal-prestazzjoni tal-amplifikatur tal-qawwa tal-frekwenza tar-radju RF PA
L-indikaturi tekniċi ewlenin tal-amplifikatur tal-qawwa tal-frekwenza tar-radju RF PA huma l-qawwa tal-ħruġ u l-effiċjenza. Kif tittejjeb il-qawwa tal-ħruġ u l-effiċjenza hija l-qalba tal-għan tad-disinn tal-amplifikatur tal-qawwa tal-frekwenza tar-radju. Normalment fl-amplifikatur tal-qawwa RF, il-frekwenza fundamentali jew ċertu armoniku jistgħu jintgħażlu miċ-ċirkwit reżonanti LC biex jiġu realizzati amplifikazzjoni mhux distorta. ġeneralment, probabbilment hemm l-indikaturi li ġejjin fl-evalwazzjoni tal-amplifikaturi:
- gwadann. Dan huwa l-proporzjon bejn l-input u l-output u jirrappreżenta l-kontribuzzjoni tal-amplifikatur. Amplifikatur tajjeb huwa li jikkontribwixxi daqstant "produzzjoni" kemm jista’ jkun fi ħdanha "firxa tal-kapaċitajiet tagħha stess".
-frekwenza li jaħdmu. Dan jirrappreżenta l-kapaċità tal-ġarr tal-amplifikatur għal sinjali ta 'frekwenza differenti.
- bandwidth Ħidma. Dan jiddetermina kemm jista ' l-amplifikatur firxa "tikkontribwixxi". Għal amplifikatur ta 'medda dejqa, anki jekk id-disinn tiegħu stess ma jkunx problema, il-kontribuzzjoni tagħha tista' tkun limitata.
-stabbiltà. Kull transistor għandu potenzjal "reġjuni ta’ instabbiltà." il "disinn" tal-amplifikatur jeħtieġ li jelimina dawn l-instabbiltà potenzjali. Hemm żewġ tipi ta 'stabbiltà amplifikatur, potenzjalment instabbli u assolutament stabbli. L-ewwel jista 'jidher instabbli taħt ċerti kundizzjonijiet u ambjenti, filwaqt li dawn tal-aħħar jistgħu jiggarantixxu stabbiltà taħt kwalunkwe ċirkostanza. Il-kwistjoni tal-istabbiltà hija importanti għax instabilità tfisser "oxxillazzjoni", meta l-amplifikatur mhux biss jaffettwa lilu nnifsu, iżda wkoll joħroġ fatturi instabbli.
- Qawwa massima tal-ħruġ. Dan l-indikatur jiddetermina l- "kapaċità" of the amplifier. Għal "sistemi kbar", it is hoped that they can output more power at the expense of certain gain.
-efficiency. Amplifiers must consume a certain amount of "energy" and also achieve a certain amount of "contribution". 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" jew "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. simplifikata, 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
Hemm ħafna tipi ta 'transisters, inklużi transistors bi strutturi varji li ġew ivvintati. Essenzjalment, transistor jaħdem bħala sors ta 'kurrent jew vultaġġ ikkontrollat billi jikkonverti l-enerġija ta' kurrent dirett vojt f' "utli" produzzjoni. L-enerġija DC tinkiseb mid-dinja ta 'barra, u t-transistor jikkonsmah u jikkonvertih f'komponenti utli. Transistor, nistgħu nqisuha bħala "unità". Differenti "kapaċitajiet" ta’ transisters differenti, bħall-kapaċità tagħhom li jifilħu l-poter huma differenti, li huwa wkoll minħabba l-kapaċità tagħhom li jiksbu enerġija DC; pereżempju, il-veloċità tar-rispons tagħhom hija differenti, li jiddetermina kemm jista 'jaħdem wiesa' u għoli Fil-medda ta 'frekwenza; pereżempju, l-impedenzi li jiffaċċjaw il-portijiet ta 'dħul u output huma differenti, u l-kapaċitajiet ta' rispons estern huma differenti, li jiddetermina d-diffikultà li tqabbelha.
2. Bias u ċirkwit ta 'stabbilizzazzjoni
Ċirkwiti biasing u stabilizzazzjoni huma żewġ ċirkwiti differenti, iżda minħabba li ħafna drabi huma diffiċli biex jiġu distinti u l-għanijiet tad-disinn jikkonverġu, jistgħu jiġu diskussi flimkien.
It-tħaddim tat-transistor jeħtieġ li jkun taħt ċerti kundizzjonijiet ta 'bias, li nsejħu l-punt tat-tħaddim statiku. Dan huwa l-pedament tat-transistor u tiegħu stess "pożizzjonament". Kull transistor għandu ċertu pożizzjonament għalih innifsu, u pożizzjonament differenti jiddetermina l-mod tax-xogħol tiegħu stess, u hemm ukoll prestazzjonijiet differenti f'pożizzjonament differenti. Xi punti ta 'pożizzjonament għandhom varjazzjonijiet żgħar, li huma adattati għal xogħol ta 'sinjali żgħar; xi punti ta 'pożizzjonament għandhom varjazzjonijiet kbar, li huma adattati għal produzzjoni ta 'qawwa għolja; xi punti ta 'pożizzjonament għandhom inqas domanda, rilaxx pur, u huma adattati għal xogħol b'ħoss baxx; xi punti ta' pożizzjonament, It-transistors huma dejjem iduru bejn is-saturazzjoni u l-qtugħ, fi stat ta' bidla. Punt ta' preġudizzju xieraq huwa l-bażi għall-operat normali.
Iċ-ċirkwit ta 'stabbilizzazzjoni għandu jkun qabel iċ-ċirkwit ta' tqabbil, minħabba li t-transistor jeħtieġ iċ-ċirkwit ta 'stabbilizzazzjoni bħala parti minnu nnifsu, u mbagħad tikkuntattja lid-dinja ta’ barra. F'għajnejn id-dinja ta' barra, it-transistor biċ-ċirkwit ta 'stabbilizzazzjoni huwa a "ġdid fjamant" transistor. Jagħmel ċert "sagrifiċċji" biex tikseb l-istabbiltà. Mekkaniżmi li jistabbilizzaw iċ-ċirkwit iżommu t-transistors jaħdmu bla xkiel u b'mod stabbli.
3. Ċirkwit ta 'tqabbil ta' input u output
L-għan taċ-ċirkwit ta 'tqabbil huwa li tagħżel modalità aċċettata. Għal dawk it-transistors li jridu jipprovdu aktar qligħ, l-approċċ huwa li jaċċetta u joħroġ madwar il-bord. Dan ifisser li permezz tal-interface taċ-ċirkwit tqabbil, il-komunikazzjoni bejn transisters differenti hija aktar bla xkiel. Għal tipi differenti ta 'amplifikaturi, iċ-ċirkwit tqabbil mhuwiex l-uniku metodu ta 'disinn li huwa "aċċettata fl-intier tagħha". Xi tubi żgħar b'DC żgħir u fondazzjoni baxxa huma aktar lesti li jagħmlu ċertu ammont ta 'imblukkar meta jirċievu biex jiksbu prestazzjoni aħjar tal-istorbju. Madankollu, l-imblukkar ma jistax ikun overdone, inkella se taffettwa l-kontribuzzjoni tagħha. Għal xi tubi ta 'enerġija ġgant, trid tkun kawt meta toħroġ, għax huma aktar instabbli, u fl-istess ħin, ċertu ammont ta 'riżerva jgħinhom biex jeżerċitaw aktar "bla distorsjoni" energy.
Realizzazzjoni ta 'Stabbiltà ta' RF Power Amplifier RF PA
Kull transistor huwa potenzjalment instabbli. Ċirkwiti stabilizzanti tajbin jistgħu jiġu mgħaqqda ma 'transisters biex jiffurmaw a "xogħol kontinwu" mod. L-implimentazzjoni taċ-ċirkwiti ta 'stabbilizzazzjoni tista' tinqasam f'żewġ tipi: medda dejqa u medda wiesgħa.
Iċ-ċirkwit ta 'stabbilizzazzjoni ta' medda dejqa jikkonsma ċertu ammont ta 'qligħ. Dan iċ-ċirkwit stabbli huwa realizzat billi żżid ċerti ċirkwiti tal-konsum u ċirkwiti selettivi. Dan iċ-ċirkwit jippermetti li t-transistor jikkontribwixxi biss firxa żgħira ta 'frekwenza. Stabbilizzazzjoni oħra tal-broadband hija l-introduzzjoni ta 'feedback negattiv. Dan iċ-ċirkwit jista 'jaħdem fuq firxa wiesgħa.
Is-sors ta 'instabilità huwa feedback pożittiv, u l-idea ta 'stabbiltà ta' medda dejqa hija li trażżan xi wħud mir-rispons pożittiv. Dażgur, dan irażżan ukoll il-kontribuzzjoni. Feedback negattiv, sar tajjeb, għandu ħafna vantaġġi addizzjonali ta’ sodisfazzjon. Pereżempju, feedback negattiv jista 'jipprevjeni li t-transisters jiġu mqabbla, la jeħtieġ li jiġu mqabbla biex jinteraġixxu tajjeb mad-dinja ta 'barra. Barra minn hekk, l-introduzzjoni ta 'feedback negattiv se ttejjeb il-prestazzjoni lineari tat-transistor.
Teknoloġija ta 'Titjib ta' Effiċjenza ta 'RF Power Amplifier RF PA
L-effiċjenza tat-transistor għandha limitu teoretiku. Dan il-limitu jvarja skond l-għażla tal-punt ta' preġudizzju (punt tat-tħaddim statiku). Barra minn hekk, jekk iċ-ċirkwit periferali ma jkunx iddisinjat tajjeb, l-effiċjenza tagħha se titnaqqas ħafna. Bhalissa, m'hemmx ħafna modi għall-inġiniera biex itejbu l-effiċjenza. Hemm biss żewġ tipi hawn: teknoloġija ta 'traċċar tal-pakkett u teknoloġija Doherty.
L-essenza tat-teknoloġija tat-traċċar tal-pakketti hija li tissepara l-input f'żewġ tipi: fażi u pakkett, u mbagħad amplifikahom separatament b'ċirkwiti amplifikaturi differenti. B'dan il-mod, iż-żewġ amplifikaturi jistgħu jiffokaw fuq il-partijiet rispettivi tagħhom, u l-kooperazzjoni taż-żewġ amplifikaturi tista 'tikseb l-għan ta' utilizzazzjoni ta 'effiċjenza ogħla.
L-essenza tat-teknoloġija Doherty hija: bl-użu ta' żewġ transisters tal-istess tip, wieħed biss jaħdem meta l-input huwa żgħir, u jaħdem fi stat ta 'effiċjenza għolja. Jekk l-input jiżdied, iż-żewġ transistors jaħdmu simultanjament. Il-bażi għar-realizzazzjoni ta 'dan il-metodu hija li ż-żewġ transisters għandhom jikkooperaw ma' xulxin b'mod taċitu. L-istat tax-xogħol ta 'transistor wieħed jiddetermina direttament l-effiċjenza tax-xogħol tal-ieħor.
Sfidi tal-ittestjar għall-RF PAs
L-amplifikaturi tal-qawwa huma komponenti importanti ħafna fis-sistemi tal-komunikazzjoni mingħajr fili, iżda huma intrinsikament mhux lineari, jikkawżaw fenomeni ta 'tkabbir spettrali li jinterferixxu mal-kanali li jmissu magħhom, u jistgħu jiksru l-istandards ta' emissjoni barra mill-banda mandatati mill-istatut. Din il-karatteristika tista 'saħansitra tikkawża distorsjoni fil-banda, li żżid ir-rata ta 'żball tal-bit (BER) u tnaqqas ir-rata tat-trażmissjoni tad-dejta tas-sistema ta 'komunikazzjoni.
Taħt il-proporzjon tal-qawwa quċċata għal medja (PAPR), il-format ġdid ta 'trażmissjoni OFDM se jkollu qawwa ogħla sporadika, jagħmlu l-PA diffiċli biex tiġi segmentata. Dan jiddegrada l-konformità tal-maskra spettrali u jżid l-EVM u l-BER fil-forma tal-mewġ. Biex issolvi din il-problema, inġiniera tad-disinn normalment inaqqsu deliberatament il-qawwa operattiva tal-PA. Sfortunatament, dan huwa approċċ ineffiċjenti ħafna, peress li l-PA tnaqqas 10% tas-saħħa operattiva tagħha u jitlef 90% tal-qawwa DC tagħha.
Most of today's RF PAs support multiple modes, firxiet ta 'frekwenza, u modi ta' modulazzjoni, tagħmel aktar oġġetti tat-test disponibbli. Eluf ta 'oġġetti tat-test mhumiex komuni. L-użu ta' teknoloġiji ġodda bħat-tnaqqis tal-fattur tal-crest (CFR), predistorsjoni diġitali (DPD) u tracking tal-pakketti (ET) jista 'jgħin biex jottimizza l-prestazzjoni tal-PA u l-effiċjenza tal-enerġija, iżda dawn it-teknoloġiji se jagħmlu biss it-test aktar ikkumplikat u jtawlu ħafna l-ħin tat-test. Disinn u ħin tat-test. Iż-żieda fil-bandwidth tal-RF PA se tirriżulta f'żieda ta' ħames darbiet fil-bandwidth meħtieġa għall-kejl tad-DPD (possibilment jaqbeż 1 GHz), tkompli tiżdied il-kumplessità tat-test.
Skond it-tendenza, sabiex tiżdied l-effiċjenza, Komponenti RF PA u moduli front-end (FEM) se jkunu integrati aktar mill-qrib, u FEM wieħed se jappoġġja firxa usa 'ta' meded ta 'frekwenza u modi ta' modulazzjoni. L-integrazzjoni ta 'provvista ta' enerġija ET jew modulatur fil-FEM tista 'tnaqqas b'mod effettiv ir-rekwiżiti ġenerali tal-ispazju ġewwa l-apparat mobbli. Iż-żieda fin-numru ta 'slots tal-filtri/duplexer biex tappoġġja firxa akbar ta' frekwenza operattiva se żżid il-kumplessità tal-apparat mobbli u n-numru ta 'oġġetti tat-test.
Mowbajl RF Modulu Amplifikatur tal-Enerġija (PA) Sitwazzjoni tas-Suq
Il-qasam tal-amplifikaturi tal-qawwa tat-telefon ċellulari bħalissa huwa komponent li ma jistax jiġi integrat fit-telefowns ċellulari. Prestazzjoni tat-telefon ċellulari, footprint, kwalità tas-sejħa, saħħa tat-telefon ċellulari, u l-ħajja tal-batterija huma kollha determinati mill-amplifikatur tal-qawwa.
Kif tintegra dawn l-amplifikaturi tal-qawwa ta 'meded ta' frekwenza u standards differenti huwa suġġett importanti li l-industrija ilha tistudja. bħalissa, hemm żewġ soluzzjonijiet: waħda hija l-arkitettura tal-fużjoni, li jintegra l-amplifikaturi tal-qawwa RF PA ta 'frekwenzi differenti; l-arkitettura l-oħra hija l-integrazzjoni tul il-katina tas-sinjal, jiġifieri, il-PA u d-duplexer huma integrati. Iż-żewġ skemi għandhom vantaġġi u żvantaġġi, u huma adattati għal telefowns ċellulari differenti. Arkitettura konverġenti, integrazzjoni għolja tal-PA, għandu vantaġġ daqs ovvju għal aktar minn 3 meded ta' frekwenzi, u vantaġġ ovvju fl-ispiża għall 5-7 meded ta' frekwenzi. L-iżvantaġġ huwa li għalkemm il-PA huwa integrat, il-duplexer għadu pjuttost ikkumplikat, u hemm telf ta 'qlib meta l-PA ikun integrat, u l-prestazzjoni se tkun affettwata. Għall-arkitettura tal-aħħar, il-prestazzjoni hija aħjar. L-integrazzjoni tal-amplifikatur tal-qawwa u d-duplexer jistgħu jtejbu l-karatteristiċi attwali, li jista 'jiffranka għexieren ta' milliamperes ta 'kurrent, li huwa ekwivalenti għall-estensjoni tal-ħin talk by 15%. għalhekk, insiders industrija jissuġġerixxu li meta jkun hemm aktar minn 6 meded ta' frekwenzi (eskluż 2G, jirreferu għal 3G u 4G), tiġi adottata arkitettura konverġenti, u meta inqas minn 4 huma użati meded ta 'frekwenza, PAD, soluzzjoni li tintegra PA u duplexer, jintuża.
-
-
-
-
