Các hệ thống truyền thông di động tốc độ dữ liệu cao cần các bộ khuếch đại công suất RF (PA) cung cấp hiệu suất năng lượng cao, giúp giảm chi phí vận hành của mạng.

Đây là một thách thức, vì các sơ đồ điều chế phức tạp được sử dụng trong các tiêu chuẩn tế bào mới nhất có tỷ số công suất đỉnh / trung bình cao (PAR), do đó yêu cầu hiệu suất trung bình cao từ các máy phát của PA. Nhiều kiến trúc PA có một 'điểm ngọt' mà tại đó chúng hoạt động hiệu quả nhất và hoạt động ở hiệu suất thấp hơn nhiều so với vị trí đó. Đạt được hiệu suất trung bình cao do đó có nghĩa là xây dựng các kiến trúc PA hiệu quả trên nhiều điều kiện hoạt động.

Chúng ta đã thấy một số cách tiếp cận đầy hứa hẹn để xây dựng các PA như vậy, sử dụng các bóng bán dẫn GaN trong các kiến trúc Doherty và out-phasing. Chúng tôi nghĩ rằng có thể đạt được hiệu quả cao hơn nếu cách mà sóng hài cao hơn của tín hiệu truyền được kết thúc có thể được kiểm soát hiệu quả hơn mà không làm tăng kích thước hoặc độ phức tạp của bảng PA.

Cách tiếp cận của chúng tôi sử dụng bóng bán dẫn GaN phù hợp hài hòa và kiến trúc không tương thích tải (QLI) để đạt được hiệu quả của bộ khuếch đại Class-E trong gói RF chuẩn. Cách tiếp cận này cung cấp hoạt động hiệu quả cao. Mặc dù cách mà các kiến trúc Doherty và out-phasing PA điều chỉnh tải của chúng.

Như một lời nhắc nhở, Hình 1 cho thấy một kiến trúc Doherty PA được đơn giản hóa.

Hình 1: Kiến trúc Doherty PA được đơn giản hóa

Hình 2 Kiến trúc PA lệch pha đơn giản

Xây dựng các PA hiệu quả hơn bằng cách sử dụng các kỹ thuật QLI
Chúng tôi sử dụng một thực hiện hữu hạn tự cảm của một bộ khuếch đại Class-E để đạt được hiệu quả cao từ một cấu trúc mạch đơn giản. Nhiều chế độ hoạt động phát sinh khi quan hệ giữa các phần tử mạng tải và các tham số đầu vào thay đổi như một hàm của hệ số cộng hưởng q = 1 / ω√LC, thông qua L và C, như trong Hình 3.

Hình 3: Lớp đẳng cấp bán tải không nhạy cảm loại E PA, với cuộn cảm kháng DC hữu hạn L và phần LC lowpass (L1C1) và các dạng sóng liên quan

Tại q = 1.3, PA đi vào chế độ vận hành Class-E mang lại hiệu quả tốt nhất trên một loạt các điện trở tải - theo yêu cầu cho các hệ thống sử dụng điều chế tải động.

Trong các gói RF chuẩn, kích thước và các ràng buộc chi phí chỉ cho phép các cấu trúc liên kết mạng đơn giản phù hợp. Một tụ điện loạt đặc biệt khó thực hiện trong nội bộ. Do đó, chúng tôi bắt nguồn một phần LC được truyền thấp giống hệt nhau về mặt chức năng (L1C1), như thể hiện trong nửa dưới của Hình 3.

Vì các sóng hài cao hơn được kết hợp bên trong gói, hệ thống tải trọng cơ bản thông thường là đủ tốt để đạt được trở kháng tối ưu cho hiệu suất tối đa, công suất đầu ra tối đa và back-off (ví dụ, 6dB). Dữ liệu đo được cho thấy công suất và hiệu suất tối đa được căn chỉnh trên trục thực của biểu đồ Smith của bộ khuếch đại. Hiệu suất đỉnh được bảo toàn trong khi công suất đầu ra giảm cho phần tăng thực của tải, cho thấy trở kháng hài bậc hai cần thiết để đạt hiệu suất cao nhất trong điều chế tải không bị ảnh hưởng. Thuộc tính này rất hữu ích để tăng hiệu quả trung bình của các khối Doherty và out-phasing.

Áp dụng kỹ thuật QLI vào thiết kế Class E Doherty PA
Đo lường tải của chúng tôi về sức mạnh và hiệu quả của thiết bị đóng gói cho thấy rằng nó có một vòng quay tín hiệu λ / 4. Việc quay nội bộ này có thể được tính đến trong thiết kế mạng tải của Doherty PA, vì vậy không cần thiết phải bổ sung các đường bù ở đầu ra. Trở kháng tải cơ bản cần thiết tại các gói dẫn cũng đủ cao để cho phép bộ kết hợp Doherty được kết nối trực tiếp mà không cần thêm mạng phù hợp.

Thực tế là các sóng hài cao hơn được kết thúc bên trong gói có nghĩa là mạng tải cho Doherty PA có thể đơn giản, nhỏ gọn và không cần kết hợp hài hòa cao hơn. Hơn nữa, thiết bị chính được thiên vị trong chế độ Class-AB trong khi thiết bị đỉnh là thiên vị trong chế độ Class-C cho dòng tĩnh của chúng để đảm bảo hoạt động Doherty thông thường, do đó khi điều khiển cứng, thiết bị sẽ vào Class-E như hoạt động.

Áp dụng kỹ thuật QLI vào thiết kế PA hỗn hợp đầu vào kép, hỗn hợp
Thiết kế out-phasing chế độ hỗn hợp được thể hiện trong Hình 4 (b). Chireix bồi thường đã được kết hợp trong hai chi nhánh bằng cách điều chỉnh độ dài điện của họ bằng ± Δ, thay vì thêm một khu vực tiêu thụ shunt susceptance. Giá trị của Δ xác định góc bù hao phí yêu cầu.

Đối với hoạt động lệch pha chế độ hỗn hợp, kết hợp giữa điều khiển pha và công suất đầu vào được sử dụng để đạt hiệu suất tiêu hao / PAE tối đa so với công suất tắt nguồn. Cấu hình biến tần để đạt được đáp ứng hiệu quả tốt nhất được lưu trữ trong bảng tra cứu. Điều này có nghĩa là PA lệch pha có thể tránh được hiệu suất sắc nét / độ lệch cuộn ở các góc lệch pha lớn hơn và do đó duy trì hiệu suất dòng cao.

Kiến trúc QLI PA trong thực tế
Chúng tôi đã thử nghiệm hai kiến trúc PA này bằng cách sử dụng thiết lập đo lường đầu vào kép có thể quét cả giai đoạn đầu vào và biên độ của tín hiệu. Các thiết bị không được đẩy vào nén cao, để tránh quá nóng khi vận hành với sóng liên tục. Điều này có nghĩa là công suất đỉnh với các tín hiệu điều chế ít nhất là 1dB cao hơn công suất ra được đo tĩnh. Một cách tiếp cận đa thức bộ nhớ chung chuyển mạch vector đã được sử dụng để tuyến tính hóa. Chiến lược méo mó kỹ thuật số được tối ưu hóa tối ưu nên cung cấp sự tuyến tính tốt hơn nữa.

Kết luận

Công trình này cho thấy rằng có thể xây dựng các PA dựa trên hiệu suất cao, điều chế tải bằng cách kết thúc các sóng hài cao hơn bên trong gói RF. Cách tiếp cận này cũng có nghĩa là các mạng kết hợp điện có thể đơn giản và nhỏ gọn.

Prev:Chuyển phát sóng nâng cấp thành một lợi thế TV chung tiếp theo

Tiếp theo:Làm thế nào để phát sóng đài phát thanh FM của riêng bạn với một Raspberry Pi

Để lại lời nhắn

Danh sách tin nhắn

Comment Đang tải ...

danh mục sản phẩm

sản phẩm Thẻ

Fmuser Sites

Làm thế nào để xây dựng các bộ khuếch đại công suất RF hiệu quả hơn bằng cách kết thúc các sóng hài trong gói

Để lại lời nhắn

Danh sách tin nhắn