ระบบสื่อสารข้อมูลเคลื่อนที่ที่มีอัตราข้อมูลสูงจำเป็นต้องใช้เครื่องขยายสัญญาณคลื่นความถี่วิทยุ (RF) ซึ่งมีประสิทธิภาพในการใช้พลังงานสูงเพื่อช่วยลดต้นทุนการดำเนินงานของเครือข่าย

นี่คือความท้าทายเนื่องจากรูปแบบการปรับสัญญาณที่ซับซ้อนที่ใช้ในมาตรฐานโทรศัพท์มือถือรุ่นล่าสุดมีอัตราส่วนพลังงานสูงสุดต่อกำลังเฉลี่ยสูง (PAR) ซึ่งจะส่งผลให้ความต้องการประสิทธิภาพโดยเฉลี่ยสูงจาก PA ของเครื่องส่งสัญญาณ สถาปัตยกรรม PA จำนวนมากมี "จุดหวาน" ที่พวกเขาทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุดและทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพต่ำกว่าจุดนั้น การบรรลุสมรรถนะเฉลี่ยที่สูงจึงหมายถึงการสร้างสถาปัตยกรรม PA ที่มีประสิทธิภาพในทุกสภาพการใช้งาน

เราได้เห็นแนวทางที่มีแนวโน้มในการสร้าง PA ดังกล่าวโดยใช้ทรานซิสเตอร์ GaN ในสถาปัตยกรรม Doherty และ out-phasing เราคิดว่ามันเป็นไปได้ที่จะมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้นหากวิธีการที่สัญญาณฮาร์โมนิกที่สูงขึ้นของสัญญาณที่ส่งจะถูกยกเลิกสามารถควบคุมได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่ต้องเพิ่มขนาดหรือความซับซ้อนของบอร์ด PA

วิธีการของเราใช้ทรานซิสเตอร์ GaN ที่จับคู่กันอย่างกลมกลืนและสถาปัตยกรรมแบบ QLI เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพของเครื่องขยายสัญญาณ Class-E ในแพคเกจ RF มาตรฐาน วิธีการนี้นำเสนอการดำเนินงานที่มีประสิทธิภาพสูง แม้จะมีวิธีการที่ Doherty และสถาปัตยกรรม PA แบบ out-phasing ปรับเปลี่ยนการโหลดของพวกเขา

เพื่อเป็นการเตือนความจำรูปที่ 1 แสดงสถาปัตยกรรม Doherty PA แบบง่าย

รูป 1: สถาปัตยกรรมแบบ Doherty PA แบบง่าย

รูป 2 สถาปัตยกรรมแบบ PA แบบ out-phasing แบบง่าย

สร้าง PA ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นโดยใช้เทคนิค QLI
เราใช้เครื่องขยายสัญญาณ Class-E เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงจากโครงสร้างวงจรง่ายๆ โหมดการทํางานหลายรูปแบบเกิดขึ้นเนื่องจากความสัมพันธระหวางโครงสรางเครือขายโหลดกับตัวแปรอินพุทแตกตางกันตามสมการของคาเรโซแนนซ q = 1 / ω√LCถึง L และ C ดังแสดงในรูป 3

รูป 3: Class E PA ที่ไม่ได้รับโหลดแบบกึ่งเฉียบพลันโดยมีตัวเหนี่ยวนำกระแสไฟตรง DC และส่วนของ LowPass LC (L1C1) และรูปแบบที่เกี่ยวข้อง

ที่ q = 1.3 PA จะเข้าสู่โหมดการทำงาน Class-E ซึ่งให้ประสิทธิภาพที่ดีที่สุดในช่วงความทนทานต่อการโหลดที่หลากหลายตามที่กำหนดไว้สำหรับระบบที่ใช้การปรับแรงดันแบบไดนามิก

ในแพคเกจ RF มาตรฐานขนาดและค่าใช้จ่ายจะอนุญาตให้มีรูปแบบเครือข่ายที่ตรงกันเท่านั้น ตัวเก็บประจุแบบเป็นชุดเป็นสิ่งที่ยากที่จะใช้ภายใน ดังนั้นเราจึงได้รับส่วน LC แบบ low-pass แบบเปลี่ยนผ่าน (L1C1) เหมือนกันในรูปครึ่งล่างของรูปที่ 3

เนื่องจากระบบฮาร์มอนิกที่สูงขึ้นจึงถูกจับคู่กันภายในแพ็คเกจระบบการดึงน้ำหนักพื้นฐานทั่วไปจะดีพอที่จะทำให้ได้สมรรถภาพที่ดีที่สุดเพื่อให้ได้สมรรถนะสูงสุดกำลังการผลิตสูงสุดและการสำรองข้อมูล (เช่น 6dB) ข้อมูลที่วัดได้แสดงให้เห็นว่ากำลังส่งออกสูงสุดและประสิทธิภาพสอดคล้องกับแกนจริงของกราฟ Smith ของเครื่องขยายเสียง ประสิทธิภาพสูงสุดจะถูกรักษาไว้ในขณะที่กำลังส่งออกลดลงสำหรับส่วนที่แท้จริงที่เพิ่มขึ้นของภาระซึ่งแสดงให้เห็นว่าอิมพีแดนซ์ที่สองที่สอดคล้องกันเพื่อให้ได้สมรรถนะสูงสุดระหว่างการปรับกำลังรับแรงจะไม่ได้รับผลกระทบ คุณสมบัตินี้มีประโยชน์มากในการเพิ่มประสิทธิภาพโดยเฉลี่ยของ Doherty และ PA

การใช้เทคนิค QLI ในการออกแบบ Class Doherty PA
การวัดกำลังรับน้ำหนักและประสิทธิภาพของอุปกรณ์บรรจุภัณฑ์แนะนำให้มีการหมุนสัญญาณภายในλ / 4 การหมุนภายในนี้สามารถนำมาพิจารณาในการออกแบบเครือข่ายโหลดของ Doherty PA ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องเพิ่มบรรทัดการชดเชยที่เอาท์พุท อิมพีแดนซ์โหลดขั้นพื้นฐานที่จำเป็นในการนำไปวางแพคเกจยังสูงพอที่จะทำให้สามารถเชื่อมต่อเครื่องเชื่อมแบบโดเฮอร์ตี้โดยตรงได้โดยไม่ต้องมีเครือข่ายการจับคู่พิเศษ

ความจริงที่ว่า harmonics ที่สูงขึ้นจะถูกยกเลิกภายในแพคเกจหมายความว่าเครือข่ายโหลดสำหรับ Doherty PA สามารถทำได้ง่ายกะทัดรัดและไม่จำเป็นต้องจับคู่ฮาร์โมนิกที่สูงขึ้น นอกจากนี้อุปกรณ์หลักยังมีความลำเอียงในโหมด Class-AB ในขณะที่อุปกรณ์ Peak มีความลำเอียงในโหมด Class-C สำหรับกระแสที่หยุดชะงักเพื่อให้มั่นใจได้ว่ามีการใช้งานแบบ Doherty แบบเดิมดังนั้นเมื่อขับเคลื่อนอย่างหนักอุปกรณ์จะเข้าสู่ Class-E เช่นการใช้งาน

การนำเทคนิค QLI ไปใช้กับการออกแบบ PA แบบผสมผสานแบบ dual-input และ mixed-mode
การออกแบบออกเฟสแบบผสมผสานแสดงในรูปที่ 4 (b) การชดเชย Chireix ได้ถูกรวมอยู่ในสองสาขาด้วยการปรับความยาวไฟฟ้าโดย±Δแทนการเพิ่มความสามารถในการแบ่งแยกแบบพื้นที่ ค่าของΔกำหนดมุมชดเชยการชดเชยออกที่จำเป็น

สำหรับการทำงานแบบ phasing แบบผสมการใช้เฟสและการควบคุมพลังงานอินพุทร่วมกันจะใช้เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุดในการระบาย / PAE และการปิดเครื่องสำรอง โปรไฟล์ไดรฟ์เพื่อให้ได้ผลตอบสนองที่มีประสิทธิภาพสูงสุดจะถูกเก็บไว้ในตารางการค้นหา ซึ่งหมายความว่า PA out-phasing PA สามารถหลีกเลี่ยงการเพิ่มประสิทธิภาพ / เพิ่มความสามารถในการรับแรงกดที่มุมออกขนาดใหญ่และเพื่อรักษาประสิทธิภาพในการจัดไลน์ไว้ให้สูงขึ้น

สถาปัตยกรรม QLI PA ในทางปฏิบัติ
เราได้ทดสอบสถาปัตยกรรม PA สองรูปแบบโดยใช้การตั้งค่าการวัดค่าอินพุทแบบคู่ซึ่งสามารถกวาดทั้งระยะอินพุทและความกว้างของสัญญาณ อุปกรณ์เหล่านี้ไม่ได้ถูกบีบอัดสูงเพื่อหลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไปเมื่อทำงานกับคลื่นต่อเนื่อง ซึ่งหมายความว่ากำลังไฟฟ้าสูงสุดที่มีสัญญาณมอดูเลตเป็นอย่างน้อย 1dB สูงกว่ากำลังจ่ายไฟฟ้าที่คงที่ ใช้หลักการพหุนามของหน่วยความจำทั่วไปแบบเวกเตอร์ที่ใช้สำหรับ linearization กลยุทธ์การบิดเบือนก่อนบิดเบือนแบบดิจิทัลที่ดีที่สุดควรมีการทำให้เป็นเส้นตรงที่ดียิ่งขึ้น

สรุป

งานนี้แสดงให้เห็นว่ามีความเป็นไปได้ที่จะสร้าง PAs ที่มีประสิทธิภาพสูงและใช้คลื่นความถี่วิทยุโดยการยกเลิก harmonics ที่สูงขึ้นภายในแพคเกจ RF วิธีนี้ยังหมายความว่าเครือข่ายการรวมพลังสามารถทำได้ง่ายและกะทัดรัด

ก่อนหน้า:การเปลี่ยนการกระจายข้อมูลออกอากาศเป็นประโยชน์จากทีวีทั่วไปถัดไป

ถัดไป:วิธีการออกสถานีวิทยุ FM ของคุณด้วย Raspberry Pi

ฝากข้อความ

รายการข้อความ

ความคิดเห็นกำลังโหลด ...