Yüksek veri hızına sahip mobil iletişim sistemlerinin, ağların işletme maliyetlerini azaltmaya yardımcı olmak için yüksek enerji verimliliği sunan RF güç amplifikatörlerine (PA) ihtiyacı vardır.

Bu, en son hücresel standartlarda kullanılan karmaşık modülasyon şemalarının, vericilerin KA'larından yüksek ortalama verim talep eden yüksek-ortalama-güç oranlarına (PAR) sahip olmasından dolayı bir zorluktur. Birçok PA mimarisi, en verimli şekilde çalıştıkları ve bu noktadan çok daha düşük verimlerde çalıştıkları bir “tatlı noktaya” sahiptir. Yüksek ortalama verim elde etmek, çok çeşitli çalışma koşullarında verimli olan PA mimarileri oluşturmak anlamına gelir.

Doherty'de GaN transistörleri ve son aşamalı mimarileri kullanarak bu gibi KA'ları inşa etmek için umut verici yaklaşımlar gördük. İletilen sinyalin daha yüksek harmoniklerinin sona erdirildiği yolun, PA panosunun büyüklüğünü veya karmaşıklığını arttırmadan daha etkili bir şekilde kontrol edilebildiği durumlarda, daha büyük verimlerin elde edilmesinin mümkün olduğunu düşünüyoruz.

Yaklaşımımız, standart bir RF paketinde bir Sınıf-E amplifikatörünün verimliliğini elde etmek için harmonik olarak eşleştirilmiş GaN transistörlerini ve yarı yüke duyarlı (QLI) bir mimari kullanmaktadır. Yaklaşım, yüksek verimli çalışma sunar. Doherty ve son aşamalı PA mimarilerinin yüklerini modüle etmelerine rağmen.

Bir hatırlatma olarak, Şekil 1 basitleştirilmiş bir Doherty PA mimarisini gösterir.

Şekil 1: Basitleştirilmiş bir Doherty PA mimarisi

Şekil 2 Basitleştirilmiş bir aşamalı PA mimarisi

QLI teknikleri kullanarak daha verimli KA'lar oluşturma
Basit bir devre yapısından yüksek verim elde etmek için bir Class-E amplifikatörün sonlu-endüktans uygulamasını kullanırız. Yük ağ elemanları ile giriş parametreleri arasındaki ilişki, Şekil 1'te gösterildiği gibi, q ve 3 / ω√LC, L ve C arasındaki rezonans faktörünün bir fonksiyonu olarak değiştiğinden çok sayıda çalışma modu ortaya çıkar.

Şekil 3: Sonlu DC besleme indüktörü L ve düşük geçişli LC bölümü (L1C1) ve ilgili dalga formları ile yarı yük duyarsız Sınıf E PA

Q = 1.3'da, PA, dinamik yük modülasyonu kullanan sistemler için gerekli olan geniş bir yük direnci aralığında en iyi verimi sağlayan bir Class-E işletim moduna girer.

Standart RF paketlerinde, boyut ve maliyet kısıtlamaları sadece basit eşleşen ağ topolojilerine izin verir. Bir seri kapasitörün dahili olarak uygulanması özellikle zordur. Bu nedenle, Şekil 1'in alt yarısında gösterildiği gibi, fonksiyonel olarak özdeş, transforme edilmiş düşük geçişli LC kesitini (L1C3) türettik.

Daha yüksek harmonikler paketin içinde eşlendiğinden, geleneksel bir temel yük çekme sistemi maksimum verim, maksimum çıkış gücü ve geri dönüş için optimum empedansı elde etmek için yeterlidir (örn. 6dB). Ölçülen veriler, maksimum çıkış gücünün ve verimliliğinin, amplifikatörün Smith şemasının gerçek ekseninde hizalandığını gösterir. Yük kuvveti, yükün artan gerçek bir kısmı için azalırken, yük modülasyonu sırasında pik verimi elde etmek için gerekli olan ikinci harmonik empedansın etkilenmediğini gösteren tepe verimliliği korunur. Bu özellik Doherty ve son aşamalı KA'ların ortalama verimliliğini artırmak için çok yararlıdır.

QLI tekniklerinin bir Sınıf E Doherty PA tasarımına uygulanması
Paketlenmiş cihazın güç ve verimine ait yük çekme ölçümlerimiz, bir λ / 4 dahili sinyal rotasyonuna sahip olduğunu göstermektedir. Bu iç rotasyon, Doherty PA'nın yük ağının tasarımında dikkate alınabilir, bu nedenle çıktıda kompanzasyon hatları eklemek gerekli değildir. Paket kablolarında gerekli olan temel yük empedansı, Doherty birleştiricisinin doğrudan ilave bir ağ olmadan doğrudan bağlanmasına izin verecek kadar yüksektir.

Paket içinde daha yüksek harmoniklerin sonlandırılması, Doherty PA için yük ağının basit, kompakt ve daha yüksek harmonik eşleşmeye ihtiyaç duymayacağı anlamına gelir. Dahası, ana cihaz, klasik Doherty çalışmasını sağlamak için sessiz akımları için tepe-cihaz modunda ön-ayarlı iken, ana cihaz, Sınıf-AB modunda önyargılıdır, böylece, hareket ettirildiğinde, cihaz, Sınıf-E benzeri bir işleme girecektir.

QLI tekniklerinin çift girişli, karma modlu outfaging PA tasarımına uygulanması
Karışık mod çıkış aşamalı tasarımı Şekil 4 (b) 'de gösterilmiştir. İki dalda Chireix kompanzasyonu, elektrik alan uzunluklarını, alan tüketen bir şant kabulünü eklemek yerine, ± Δ ile ayarlayarak birleştirilmiştir. Value değeri, gerekli kademeli dengeleme açısını belirler.

Karışık mod çıkış fazı işletimi için, güç boşaltma ile maksimum drenaj / PAE verimliliği elde etmek için bir faz ve giriş gücü kontrolü kombinasyonu kullanılır. En iyi verimlilik yanıtını elde etmek için sürücü profili bir arama tablosunda saklanır. Bu, aşamalı PA'nın daha büyük çıkış fazlarında keskin bir verim / kazanç kaybından kaçınabileceği ve böylece yüksek hat verimliliğini koruyabileceği anlamına gelir.

QLI PA mimarileri pratikte
Bu iki PA mimarisini, hem giriş fazını hem de sinyalin genliğini tarayabilen bir çift girişli ölçüm sistemi kullanarak test ettik. Sürekli dalgalarla çalışırken aşırı ısınmasını önlemek için cihazlar yüksek sıkıştırmaya itilmemiştir. Bu, modüle edilmiş sinyalleri olan en yüksek gücün statik ölçülen çıkış gücünden en az 1dB daha yüksek olduğu anlamına gelir. Doğrusallaştırma için bir vektör anahtarlı genel bellek polinomu yaklaşımı kullanıldı. Optimize edilmiş bir dijital ön bozulma stratejisi daha iyi doğrusallaştırma sağlamalıdır.

Sonuç

Bu çalışma, RF paketindeki yüksek harmonikleri sonlandırarak yüksek verimli, yük modülasyonu bazlı PA'lar oluşturmanın mümkün olduğunu göstermektedir. Bu yaklaşım aynı zamanda güç birleştiren ağların basit ve kompakt olabileceği anlamına gelir.

Önceki:Yayın Yükseltmelerini Bir Sonraki Genel TV Avantajına Dönüştürme

Sonraki:Bir Raspberry Pi ile Kendi FM Radyo İstasyonu Nasıl Yayınlanır

Mesaj bırakın

İleti listesi

Yorumlar Yükleniyor ...