Mówimy o wzmacniaczu mocy COFDM PA
Jako profesjonalny dostawca bezprzewodowych transceiverów wideo i danych, wielu klientów pyta o wzmacniacze mocy, które zwiększają zasięg nadajników bezprzewodowych i wzmacniają siłę sygnału bezprzewodowego. Można powiedzieć, że wzmacniacz mocy jest przeszkodą, której wielu inżynierów RF nie jest w stanie uniknąć. Funkcjonować, Klasyfikacja, wskaźnik wydajności, skład obwodu, technologia poprawy wydajności, tendencja rozwojowa... Czy wiesz wszystko, co musisz wiedzieć o wzmacniaczach mocy RF?? Przyjdź na lekcje makijażu!
Dwie kluczowe specyfikacje dla RF PA: moc i liniowość
We wzmacniaczach mocy RF, efektywność energetyczna (PAE) definiuje się jako stosunek różnicy między mocą sygnału wyjściowego i mocą sygnału wejściowego do poboru mocy przez zasilacz prądu stałego, mianowicie:
PAE = (PRFOUT - PRFIN)/PDC = (PRFOUT - PRFIN)/(VDC*IDC)
Funkcje wzmacniacza mocy RF RF PA
Wzmacniacz mocy o częstotliwości radiowej RF PA jest główną częścią systemu transmisyjnego, a jego znaczenie jest oczywiste. W obwodzie wstępnym nadajnika, moc sygnału RF generowana przez obwód oscylatora modulującego jest bardzo mała, i musi przejść przez szereg etapów wzmocnienia-bufora, pośredni stopień wzmocnienia, oraz końcowy stopień wzmocnienia mocy w celu uzyskania wystarczającej mocy RF przed podaniem promieniowania do anteny. W celu uzyskania odpowiednio dużej mocy wyjściowej częstotliwości radiowej, należy zastosować wzmacniacz mocy o częstotliwości radiowej. Wzmacniacze mocy są często najdroższe, najbardziej żądny władzy, i najmniej wydajne elementy instalacji stacjonarnej lub terminala.
Po modulator generuje sygnał o częstotliwości radiowej, sygnał modulowany częstotliwością radiową jest wzmacniany do wystarczającej mocy przez RFPA, przeszedł przez pasującą sieć, a następnie emitowane przez antenę.
Zadaniem wzmacniacza jest wzmacnianie treści wejściowej i wysyłanie jej na wyjście. Wejście i wyjście, które nazywamy "sygnały," są często wyrażane jako napięcia lub moc. Dla "system" np. wzmacniacz, jego "składka" jest podniesienie pewnego poziomu tego, co to jest "pochłania" i "wydajność" do świata zewnętrznego. Ten "wkład w poprawę" jest "oznaczający" istnienia wzmacniacza. Jeśli wzmacniacz może mieć dobrą wydajność, wtedy może wnieść większy wkład, co odzwierciedla jego własne "wartość". Jeśli na początku występują pewne problemy "projekt mechanizmu" wzmacniacza, następnie po rozpoczęciu pracy lub pracy przez pewien okres czasu, nie tylko nie będzie w stanie żadnego zapewnić "składka", ale trochę nieoczekiwane "wstrząsy" może wystąpić. "Zaszokować" jest katastrofalne dla świata zewnętrznego lub samego wzmacniacza.
Klasyfikacja wzmacniacza mocy RF RF PA
Według różnych warunków pracy, wzmacniacze mocy są klasyfikowane w następujący sposób:
Częstotliwość robocza wzmacniaczy mocy RF jest bardzo wysoka, ale pasmo częstotliwości jest stosunkowo wąskie. Wzmacniacze mocy RF zazwyczaj wykorzystują sieci selekcji częstotliwości jako obwody obciążenia. Wzmacniacze mocy RF można podzielić na trzy typy stanów pracy: ZA (ZA), b (b), i C (do) zgodnie z bieżącym kątem przewodzenia. Kąt przewodzenia prądu wzmacniacza klasy A wynosi 360°, który jest odpowiedni do wzmacniania małych sygnałów o niskiej mocy. Kąt przewodzenia prądu wzmacniacza klasy B wynosi 180°, a kąt przewodzenia prądu wzmacniacza klasy C jest mniejszy niż 180°. Both Class B and Class C are suitable for high-power working conditions, and the output power and efficiency of Class C working conditions are the highest among the three working conditions. Most RF power amplifiers work in Class C, but the current waveform of Class C amplifiers is too distorted, so they can only be used to amplify power by using a tuned circuit as a load resonance. Due to the filtering ability of the tuning loop, the loop current and voltage are still close to sinusoidal waveforms with little distortion.
In addition to the above working states classified according to the current conduction angle, there are also Class D (re) amplifiers and Class E (mi) amplifiers that make electronic devices work in the switching state. Sprawność wzmacniaczy klasy D jest wyższa niż wzmacniaczy klasy C.
Wskaźnik wydajności wzmacniacza mocy częstotliwości radiowej RF PA
Głównymi wskaźnikami technicznymi wzmacniacza mocy częstotliwości radiowej RF PA są moc wyjściowa i wydajność. Poprawa mocy wyjściowej i wydajności jest głównym celem projektowym wzmacniacza mocy o częstotliwości radiowej. Zwykle we wzmacniaczu mocy RF, częstotliwość podstawowa lub określona harmoniczna może zostać wybrana przez obwód rezonansowy LC w celu uzyskania niezakłóconego wzmocnienia. ogólnie rzecz biorąc, prawdopodobnie istnieją następujące wskaźniki w ocenie wzmacniaczy:
- osiągać. Jest to stosunek wejścia do wyjścia i reprezentuje wkład wzmacniacza. Dobry wzmacniacz ma wnosić tyle samo "wydajność" w miarę możliwości w swoim "zakres własnych możliwości".
-częstotliwość pracy. Oznacza to nośność wzmacniacza dla sygnałów o różnych częstotliwościach.
- przepustowość pracę. Określa to, jaki zasięg może uzyskać wzmacniacz "brać w czymś udział". Dla wzmacniacza wąskopasmowego, nawet jeśli własny projekt nie stanowi problemu, jego wkład może być ograniczony.
-stabilność. Każdy tranzystor ma potencjał "obszary niestabilności." Plik "projekt" wzmacniacza musi wyeliminować te potencjalne niestabilności. Istnieją dwa rodzaje stabilności wzmacniacza, potencjalnie niestabilny i absolutnie stabilny. Te pierwsze mogą wydawać się niestabilne w pewnych warunkach i środowiskach, podczas gdy ten ostatni może zagwarantować stabilność w każdych okolicznościach. Kwestia stabilności jest ważna, ponieważ niestabilność oznacza "oscylacja", gdy wzmacniacz wpływa nie tylko na siebie, ale także generuje niestabilne czynniki.
- Maksymalna moc wyjściowa. Wskaźnik ten określa "pojemność" wzmacniacza. Do "duże systemy", mamy nadzieję, że będą w stanie wygenerować większą moc kosztem pewnego zysku.
-efektywność. Wzmacniacze muszą zużywać określoną ilość "energia" a także osiągnąć określoną ilość "składka". Stosunek jego udziału do zużycia to sprawność wzmacniacza. Dobry wzmacniacz to taki, który wnosi więcej i zużywa mniej.
- liniowy. Liniowość charakteryzuje prawidłową reakcję wzmacniacza na dużą liczbę wejść. Pogorszenie liniowości oznacza, że wzmacniacz "zniekształca" lub "zniekształca" wejście w obecności nadmiaru wejścia. Dobry wzmacniacz nie powinien tego wykazywać "zakręcony" Natura.
Skład obwodu wzmacniacza mocy RF RF PA
Istnieją różne typy wzmacniaczy. Uproszczony, obwód wzmacniacza może składać się z następujących części: tranzystory, obwody polaryzacji i stabilizacji, oraz obwody dopasowujące wejście i wyjście.
1. Tranzystor
There are many kinds of transistors, including transistors with various structures that have been invented. Esencjonalnie, a transistor works as a controlled current or voltage source by converting the energy of an empty direct current into a "useful" wydajność. 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; na przykład, their response speed is different, which determines how wide and high it can work In the frequency band; na przykład, the impedances facing the input and output ports are different, and the external response capabilities are different, which determines the difficulty of matching it.
2. Bias and stabilization circuit
Biasing and stabilization circuits are two different circuits, but because they are often difficult to distinguish and the design goals converge, they can be discussed together.
The operation of the transistor needs to be under certain bias conditions, which we call the static operating point. This is the foundation of the transistor and its own "pozycjonowanie". Each transistor has a certain positioning for itself, and different positioning will determine its own working mode, and there are also different performances in different positioning. Some positioning points have small fluctuations, which are suitable for small signal work; some positioning points have large fluctuations, which are suitable for high-power output; niektóre punkty pozycjonowania mają mniejsze zapotrzebowanie, czyste uwolnienie, i nadają się do cichej pracy; niektóre punkty pozycjonowania, Tranzystory zawsze oscylują pomiędzy nasyceniem a odcięciem, w stanie przełączającym. Odpowiedni punkt polaryzacji jest podstawą normalnej pracy.
Obwód stabilizacyjny musi znajdować się przed obwodem dopasowującym, ponieważ tranzystor potrzebuje obwodu stabilizującego jako części siebie, a następnie kontaktuje się ze światem zewnętrznym. W oczach świata zewnętrznego, tranzystor z obwodem stabilizującym to a "Całkiem nowy" tranzystor. To daje pewność "ofiary" aby zyskać stabilność. Mechanizmy stabilizujące obwód zapewniają płynną i stabilną pracę tranzystorów.
3. Obwód dopasowujący wejście i wyjście
Celem obwodu dopasowującego jest wybór akceptowanego trybu. Dla tych tranzystorów, które chcą zapewnić większe wzmocnienie, podejście polega na akceptowaniu i udostępnianiu wszystkich informacji. Oznacza to, że poprzez interfejs obwodu dopasowującego, komunikacja pomiędzy różnymi tranzystorami jest płynniejsza. Do różnych typów wzmacniaczy, obwód dopasowujący nie jest jedyną metodą projektowania "zaakceptowane w całości". Niektóre małe lampy z małym prądem stałym i płytką podstawą są bardziej skłonne do pewnego blokowania podczas odbioru, aby uzyskać lepszą wydajność szumową. jednak, z blokowaniem nie można przesadzać, w przeciwnym razie będzie to miało wpływ na jego wkład. Dla niektórych gigantycznych lamp mocy, musisz zachować ostrożność podczas wyprowadzania, ponieważ są bardziej niestabilne, i w tym samym czasie, pewna rezerwa pomaga im w większym wysiłku "niezniekształcony" energia.
Realizacja stabilności wzmacniacza mocy RF RF PA
Każdy tranzystor jest potencjalnie niestabilny. Dobre obwody stabilizujące można połączyć z tranzystorami, tworząc a "praca ciągła" tryb. Realizację obwodów stabilizacyjnych można podzielić na dwa typy: wąskopasmowe i szerokopasmowe.
Wąskopasmowy obwód stabilizacji zużywa pewną ilość wzmocnienia. Ten stabilny obwód jest realizowany poprzez dodanie pewnych obwodów zużycia i obwodów selektywnych. Obwód ten pozwala tranzystorowi przekazywać tylko niewielki zakres częstotliwości. Kolejną stabilizacją łączy szerokopasmowych jest wprowadzenie ujemnego sprzężenia zwrotnego. Obwód ten może pracować w szerokim zakresie.
Źródłem niestabilności jest pozytywne sprzężenie zwrotne, a koncepcja stabilności wąskopasmowej polega na ograniczeniu części pozytywnych sprzężeń zwrotnych. Oczywiście, to również tłumi wkład. Negatywne opinie, dobrze zrobione, ma wiele dodatkowych, satysfakcjonujących zalet. Na przykład, Ujemne sprzężenie zwrotne może uniemożliwić dopasowanie tranzystorów, żadne z nich nie musi być dopasowane, aby dobrze współdziałać ze światem zewnętrznym. Dodatkowo, wprowadzenie ujemnego sprzężenia zwrotnego poprawi wydajność liniową tranzystora.
Technologia poprawy wydajności wzmacniacza mocy RF RF PA
Sprawność tranzystora ma teoretyczne ograniczenie. Limit ten zmienia się w zależności od wybranego punktu odchylenia (statyczny punkt pracy). Dodatkowo, jeśli obwód peryferyjny nie jest dobrze zaprojektowany, jego wydajność zostanie znacznie zmniejszona. Obecnie, inżynierowie nie mają wielu sposobów na poprawę wydajności. Są tu tylko dwa rodzaje: technologię śledzenia kopert i technologię Doherty.
Istotą technologii śledzenia kopert jest rozdzielenie danych wejściowych na dwa typy: faza i otoczka, a następnie wzmocnij je oddzielnie za pomocą różnych obwodów wzmacniających. W ten sposób, oba wzmacniacze mogą skupić się na swoich odpowiednich częściach, a współpraca dwóch wzmacniaczy może osiągnąć cel, jakim jest wyższe wykorzystanie wydajności.
Istotą technologii Doherty’ego jest: przy użyciu dwóch tranzystorów tego samego typu, tylko jeden działa, gdy wejście jest małe, i pracuje w stanie wysokiej wydajności. Jeśli wejście wzrośnie, oba tranzystory pracują jednocześnie. Podstawą realizacji tej metody jest milcząca współpraca obu tranzystorów. Stan pracy jednego tranzystora będzie bezpośrednio determinował wydajność roboczą drugiego.
Wyzwania testowe dla RF PA
Wzmacniacze mocy są bardzo ważnymi elementami systemów komunikacji bezprzewodowej, ale są one z natury nieliniowe, powodując zjawiska wzrostu widmowego, które zakłócają sąsiednie kanały, 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, zakresy częstotliwości, and modulation modes, making more test items available. Thousands of test items are not uncommon. Zastosowanie nowych technologii, takich jak redukcja współczynnika szczytu (CFR), cyfrowe zniekształcenia wstępne (DPD) i śledzenie kopert (ET) może pomóc zoptymalizować wydajność PA i efektywność energetyczną, ale te technologie tylko skomplikują test i znacznie wydłużą czas testu. Czas projektowania i testowania. Zwiększenie szerokości pasma RF PA spowoduje pięciokrotny wzrost szerokości pasma wymaganej do pomiarów DPD (prawdopodobnie przekracza 1 GHz), dalsze zwiększanie złożoności testów.
Zgodnie z trendem, w celu zwiększenia wydajności, Komponenty RF PA i moduły front-end (MES) będą ściślej zintegrowane, a pojedynczy FEM będzie obsługiwał szerszy zakres pasm częstotliwości i trybów modulacji. Zintegrowanie zasilacza lub modulatora ET z FEM może skutecznie zmniejszyć ogólne wymagania dotyczące przestrzeni wewnątrz urządzenia mobilnego. Zwiększenie liczby gniazd filtrów/duplekserów w celu obsługi większego zakresu częstotliwości roboczych zwiększy złożoność urządzeń mobilnych i liczbę elementów testowych.
Wzmacniacz mocy modułu RF do telefonu komórkowego (ROCZNIE) Sytuacja na rynku
Wzmacniacze mocy do telefonów komórkowych to obecnie komponent, którego nie można zintegrować z telefonami komórkowymi. Wydajność telefonu komórkowego, ślad stopy, jakość rozmów, siła telefonu komórkowego, i żywotność baterii są określane przez wzmacniacz mocy.
Sposób integracji wzmacniaczy mocy pracujących w różnych pasmach częstotliwości i w różnych standardach jest ważnym tematem badanym w branży. Obecnie, są dwa rozwiązania: jedną z nich jest architektura fuzyjna, który integruje wzmacniacze mocy RF PA o różnych częstotliwościach; drugą architekturą jest integracja wzdłuż łańcucha sygnałowego, to jest, PA i duplekser są zintegrowane. Obydwa schematy mają zalety i wady, i są odpowiednie dla różnych telefonów komórkowych. Architektura konwergentna, wysoka integracja PA, ma oczywistą przewagę wielkości na więcej niż 3 pasma częstotliwości, i oczywista przewaga kosztowa 5-7 pasma częstotliwości. Wadą jest to, że chociaż PA jest zintegrowany, duplekser jest nadal dość skomplikowany, i występują straty przełączania, gdy PA jest zintegrowany, i będzie to miało wpływ na wydajność. Dla tej ostatniej architektury, wydajność jest lepsza. Integracja wzmacniacza mocy i dupleksera może poprawić charakterystykę prądu, co pozwala zaoszczędzić dziesiątki miliamperów prądu, co jest równoznaczne z wydłużeniem czasu rozmów o 15%. W związku z tym, znawcy branży sugerują, że gdy jest ich więcej niż 6 pasma częstotliwości (z wyłączeniem 2G, mowa o 3G i 4G), przyjęto architekturę konwergentną, a kiedy mniej niż 4 wykorzystywane są pasma częstotliwości, PODKŁADKA, rozwiązanie integrujące PA i duplekser, Jest używane.