« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « טכניקות דיכוי ב Rf Amplifier עיצוב עיצוב

הבנה של דיסטורציה הרמונית ב-RF Amplifiers

מערכות תקשורת אלחוטיות מודרניות - מרשתות סלולריות 5G ו-Wi-Fi 7 ל-erospace מכ"ם וקישורים לווייניים - דרישה לטוהר בולט מראשית RF שלהם מסתיימת. Power amplifiers (PAs), העורכים של המערכות הללו, מציגים באופן לא ליניארי שמניפסטו כדרים לא רצויים של מערכת הפעלה (Ricial Relance) או מערכת הפעלה לקויה (Ricialed) הם מספר רב יותר של תדריבית של תדריבית (Ricial Retradows) כגון: RPTSD) של מערכת הפעלה לקויה-Ricial) של מערכת הפעלה (Ricial Relance) או מערכת הפעלה (Ricial Relance) של מערכת הפעלה (Ricial Relance) של מערכת הפעלה לקויהחלת תפקוד לקויהת תפקוד מערכת הפעלה של מערכת הפעלה של מערכות הפעלה של מערכות הפעלה של מערכות הפעלה של מערכות הפעלה של מערכות הפעלה מחדש של מערכות הפעלה (Ricial) או מערכת הפעלה מחדש של מערכות הפעלה לקויה (Ricial Retecastedial Retefectial Retetial Reteactortial Retedows) של מערכת הפעלה) של מערכת הפעלה) של מערכות הפעלה (

מאמר זה חוקר את הסיבות השורשיות של הדור הרמוני, המדדים המרכזיים המשמשים לכמת עיוות, ומגוון של טכניקות מעשיות לדיכוי הרמוניות.זה גם בוחן את מהנדסי ה- Trading-offs המסחר חייב לנווט ואת הכלים המשמשים כדי לאמת עיצובים, מתן מדריך מקיף לתרגול מהנדסי RF.

הסיבה השורשית: התנהגות לא ליניארית במגבר

בלב של הדור ההרמוני שוכנת הפונקציה העברת הלא ליניארית של המכשיר הפעיל, בדרך כלל טרנסיסטור. amplifier אידיאלי יהיה תגובה ליניארית מושלמת, כלומר אות הפלט הוא העתקה בקנה מידה מדויק של אות קלט. עם זאת, ריאלי בעולם האמיתי מציגים אי-לינאריות במוליכים שלהם, תפוקה לינארית, ו capacitances. כאשר אות סינוס טהור הוא לא מיושם על ידי התקן מקורי (אופטי), אלא גם על ידי חומרים אחרים, אך ורק על ידי חומרים מסוכנים, אך ורק על ידי התדירות גבוהה יותר, אך ורק על ידי התפוקה, אך ורק על ידי התדירות גבוהה יותר, אך ורק על ידי התדירות גבוהה יותר (Dicfonic, אך ורק על ידי חומרים).

ציות ומשמעת שלב

הלא-לינאריות העיקריות הן עיוות של אמפיר (AM-AM המרה) ועיוות שלב (AM-PM ההמרה) מתאר כיצד רווח של מחסחסיצות המגבה ככוח האות הקלט עולה. AM-PM מתאר כיצד השינוי בשלב דרך השינויים המגברים עם כוח.שני ההשפעות לתרום ישירות לעיוותים הרמוניים ומשתנים.

השפעה של Amplifier Class

Class A amplifiers, הטיות כדי לבצע את זרם עבור כל מחזור האות (360 מעלות זווית התנהגות), הם טמאים ביותר ליניארי אבל סובלים מיעילות ניקוז נמוך מאוד (בדרך כלל 50 אחוזים במיטב, כמעט נמוך יותר) כמו מהנדסים לדחוף יעילות גבוהה יותר במכשירים מופעלים מופעלים סוללות וסביבות מבוזרות תרמי, הם עוברים למחלקה B (180 התנהגות), C (

השפעות זיכרון

התאמתם של הלא-לינאריות סטטיים הם אפקטים של זיכרון.אלה הם וריאציות תלויות בתדר בהתנהגות הלא-לינארית של המגבר הנגרמת על ידי קבועי זמן תרמיים ואחסון אנרגיה חשמלית ברשתות ההטיות והתאמה של מעגלים.אפקטים זיכרון הירומאליים מתרחשים כאשר הצומת של הרנסנסטור תלוי בעוצמתו המיידית של האות קלט, המאמת את המאפיינים לאורך זמן, מתעוררות אפקטים של זיכרון חשמלי מאפקטים של שינוי דרמטי של תופעות לוואי, במיוחד, משום שגורם לאפקטים של תופעות לוואי פתאומי, במיוחד, משום שמשתנים באופן דרמטי, משום שמשתנים על גבי זמן אחד, במיוחד, כימותק, על גבי תדריחות זמנים קשים על גבי עיוותים של עיוותים של עיוותים של עיוותים של שינוי דרמטי של עיוותים של שינוי דרמטי של אימותים של אותות אלה, במיוחד על גבי זמן אחד, משום שגורמים, באופן דרמטי של התדרים על גבי זמן אחד, באופן מפתיע, באופן מפתיע, על גבי תדריימים של אותות העיוותים על גבי תדריכים על גבי תדרים של עיוותים של עיוותים על גבי תדרים של עיוותים של עיוותים על גבי זמן אחד, באופן מפתיע, באופן מפתיע, על גבי תדריכים על גבי תדריכים על גבי תדר

מפתח למשמעת הרמונית

מהנדסים מסתמכים על מדדים סטנדרטיים כדי לכמת ולהשוואה בין ליניאריות של מגברים. פשוט אומר "דיכוי הרמוני טוב" אינו מספיק לתכנון ייצור; מטרות חייבות להיות ספציפיות, מרשימות וקשורות לדרישות המערכת.

Total Harmonic Distortion (THD)

THD הוא היחס של הסכום של כל התדרים הרמוניים לכוח של התדר הבסיסי.בעוד נפוץ מאוד במערכות אודיו ומערכת כוח נמוך, היישום שלה ב RF הוא לעתים קרובות מוחלף על ידי יותר ספציפי של מטרי פסים פסים.עם זאת, זה נשאר מדד שימושי עבור פס צר או יישומי טון בודדים לספק דמות מהירה של ערך עבור ספקטרום.

נקודת מבט שלישית (OIP3) והתאמה בין-ממדית (IMD)

אחד המדדים הקריטיים ביותר בעיצוב RF מודרני, IP3 צופה לינאריות של המגבר כאשר מטפלים בטונים מרובים.כאשר שני אותות או יותר מוגדלים בו זמנית, הלא-לינאריות מייצרים מוצרי אינטגרציה.המוצרים השלישי מסדרה (IMD3) בתדרים 2f1 - f2 ו 2f2 - f1 הם בעייתיים במיוחד משום שהם נופלים ישירות בפס ולא יכולים בקלות לסנן את הטכניקות של דלקתיות גבוהה יותר.

Adjacent Channel Power Ratio (ACPR)

ACPR הוא המדד הסטנדרטי לסימנים מודרניים המתואמים דיגיטלית.זה מודד את היחס של הכוח בערוץ הרצוי לעוצמה הדליפה לתוך ערוצים סמוכים בשל regrowth ספקטרלי מלא לינאריות. ACPR הוא דרישה רגולטורית מרכזית לסטנדרטים כמו 4G LTE ו- 5G NR, ומשפיע ישירות על יכולת של רשת סלולרית.

טכניקות שיטתיות לדיכוי הרמוני

אסטרטגיית דיכוי הרמונית חזקה מעסיקה שכבות מרובות של הגנה, מטפל בבעיה ברמת המכשיר, רמת המעגל, ואת רמת המערכת. Relying על טכניקה אחת היא לעתים קרובות לא מספיק עבור יישומים תובעניים.

משחק והרמוניה

רשת ההתאמה של התפוקה היא קו ההגנה הראשון שעוצב באופן מסורתי להעברת כוח מקסימלית ברש"פ היסודי, המודרנית גבוהה יעילות גבוהה לשימוש בכוונון הרמוני כדי לעצב את המתח ואת הגלפורים הנוכחיים.זה כרוך בהצגת זיהומים ספציפיים (או מעגלים קצרים או פתוחים) לדיכוי הגלים הטרנסנדנטלי ישירות בתדרים 2nd ו 3rdonic.לדוגמה, מחלקה F מדגימה את המכות 24% להורדת דיוק קצר לדרגה 3, כדי להשיג יעילות אחידה של רמת דיוק אחידה.

אדריכלות מתקדמת

מסננים נמוכים (LPF) ופילטרים של הלהקה (מסננים לאנץ) ממוקמים בפלט גל המגבר כדי לדכא הרמוניות שאריות לאחר דור.מסננים מחוסנים, באמצעות מיקרוסטריפ או מבני פסליין, נפוצים מאוד בתדרים גלי מיקרוגל בשל אובדן נמוך וטיפול כוח גבוה שלהם.העיצוב של LPF עבור 5G דורש לעתים קרובות שיקולים זהים של פילטרים, כגון PFD) או ירידה סטנדרטית (LPO) כדי לבדוק את הפחתת קבצים סטנדרטיים) או טיפול ידני.

המונחים: Feedback Linearization

אנליזה של אנליזה כוללת הוספת מעגל לא ליניארי לפני המגבר העיקרי שיוצר מוצרי עיוות משלימים.כאשר האותות משלבים ברש"פ הראשי, עיוותים ביטול.שיטה זו מוגבלת רוחב פס ומציע דיכוי צנוע (5-10 dB) אבל הוא פשוט יחסית. Digital Predistortion (DPtime), המשמש באופן נרחב בתחנות הבסיס המודרניות, את האות, באופן דיגיטלי משוחזר במאפיינים של מוטציות (D) אך הוא לעתים קרובות יותר יעיל יותר, אך הוא אפקט DPTB.

Envelope Tracking (ET)

ET היא טכניקה ברמת מערכת שבה מתח האספקה של המגבר הוא דינאמי מודולה לעקוב אחר המעטפה של אות RF מודולומד.זה שומר את המגבר הפועלים ליד נקודת היעילות העליונה שלה עבור אחוז גדול הרבה יותר של הזמן, ולא לבזבז כוח כמו חום כאשר האות ampude הוא נמוך. על ידי שמירה על המגבר באזור ליניארי יותר לאספקת, מתח ET צמצם כעת את השבבים הסטנדרטיים של ET הוא נמוך.

ניווט של תכנון מסחר-offs

המגבר האידיאלי הוא ליניארי לחלוטין, יעיל ללא אינסוף, ואינו עולה דבר.למעשה, כל טכניקת דיכוי הרמונית מטילה עונש שיש לנהל בקפידה.

יעילות לעומת קורנטיות

זהו המגבר העיקרי של מסחר. a מגבר בעל נטייה מוטה עמוקה A מגבר הוא מאוד ליניארי אבל שורף כוח DC משמעותי (יעילות נמוכה) מגבר מחלף יש יעילות גבוהה אבל מסתמך לחלוטין על סיום הרמוני מושלם כדי להשיג לינאריות. Back-off (operating amplifier היטב מתחת לנקודת הדחיסה 1B) הוא שיטה רבת כוח כדי להפחית את הפגיעות השליליות.

Bandwidth and Modulation שֵם

רשתות דיכוי הרמוניות, במיוחד גמגמות טונינג הרמוניות ומסננים מסדר גבוה, הן פס צר מטבעו. A סינון מותאם לדכא את ה- 2nd הרמוני ב-28 GHz יהיה יעיל ב -30 GHz.עיצוב לפעולה רחבה (למשל, מערכות לוחמה אלקטרונית המכסות מספר רב של octas) דורש טכניקות חדשניות שאינן מופצות או נודדות של אותות לחץ על מנת לדרגה גבוהה יותר (Digitala) כמו גם לחץ גבוה יותר (Dance) כמו ספקטרום רגיש מאוד).

ניהול וכוח יד

מסננים ורשתות התאמה לזיהומים יש אובדן תאורה סופי.הפסד זה מופיע ישירות כמו חום, העלאת הטמפרטורה של הצומת של הטרנזיטור ואת הטמפרטורה של הרכיבים הפסיביים.הבריחה המילולית, סחף התנגדות, והשפלה חומרית הם חששות אמיתיים שיש לטפל בהם באמצעות עיצוב תרמי ובחירת רכיב. מסנן המשמש 10 בסיס המערכת הפלסטינית חייב לטפל באופן משמעותי זרמים גבוהים יותר מאשר אחד המשמש השפעה נמוכה, ניתוח של אבטחה, של אבטחה נמוכה, ובחירה מרחוק.

עלויות ומורכבות

טכניקות מתקדמות כמו DPD או ET דורשות סיליקון נוסף, פיתוח תוכנה, ובדיקות קפדניות. עבור יישום בעלות גבוהה, נמוך כמו לחיצת צרכנים, עלויות אלה חייבות להיות מאוזנות בזהירות נגד היתרונות של ביצועים. פתרון סינון פשוט יותר, בעוד פוטנציאל פחות יעיל, עשוי להיות האפשרות היעילה ביותר מבחינה כלכלית קיימא.ה מלאה של חומרים (BOM) הוא לעתים קרובות הגורם המכריע בעיצובים מסחריים RF.

אימות באמצעות סימבול ומדיעה

בשל המורכבות הקיצונית של דינמיות לא לינאריות ואת הרגישות של סיום הרמוני, להסתמך רק על עיצוב אנליטי הוא מסוכן. המודרנית עיצוב RF זורם הרבה על סימולציה מתוחכמת ומדידת מעבדה סופית.

איזון הורמונלי

איזון הרמוני (HB) הוא טכניקת סימולציה סטנדרטית הזהב עבור מעגלים RF לא ליניאריים.בניגוד סימולטורים זמן-דומיין (כמו SPICE) אשר נאבקים עם רכיבים תלויים בתדר (קווים של הרשאות, מסננים ברמה גבוהה), HB עובד בתחום העומס התדירות.זה מטפל אלגנטית בתערובת של טונס במעצבים לא לינאריים, צופה את השלב המדויק של החלפת ופעולות של נזקי ראייה ומוצרים סטנדרטיים אלה הם המאפשרים לתרגול יעיל של חומר ניקוי אופטימיטיבי, ו- ADR.

אלקטרומגנטי (EM) Co-Simulation

ההשפעות הטפיליות של הפריסה הפיזית הופכות דומיננטיות בתדרי גלי מיקרוגל ומילימטר.דמיית סכימטית פשוטה לא יכולה ללכוד את ההפיכה בין קווים, את החדירה הטפילית של דרך, או את ההפסדים במצע. EM co-simulation, שבו המבנים הפסיביים (מסנן, התאמת רשתות, שידור) מדומים ב- 3D שדה פתרון (למשל, לאחר מכן, כלומר, כלומר, הוא מרכזי של רשתות ריצוף קריטי, הוא שילוב של גולגולת) עם סימולציה של גולגולת (שלב קריטי, הוא קריטי, כלומר, כלומר, הוא קריטי, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, הוא שילוב של תאים מתקדמים, הוא שילוב של תאים קריטי של תאים לא יעילים, עם גולגולת) עם גולגולתיים (מתאים קריטיים).

המונחים: putll and Source-Pull Measurements

בעוד סימולציה היא חזקה, ההוכחה היא במדידות.ד. מערכות טעינה-פודל מאפשרות למהנדסים לשנות באופן שיטתי את הדחף המוצג למכשיר תחת מבחן (DUT) בתדרים פונדמנטאליים וההרמוניה.על ידי סחף את המכשולים הללו ודידדת כוח פלט, יעילות והרמוניה, מהנדסים יכולים למצוא את האופטימום האמיתי "מתוק" עבור הטרנזיסיסטורים הספציפיים שלהם בתנאים ריאליים.

שימוש בציוד ניסויים מודרני

Measuring הרמוניs דורש ציוד בדיקה חזק כדי למנוע הצגת חפצים מדידה. מנתחים באיכות גבוהה עם טווחי תדר רחב (למשל, עד 50 GHz או יותר) הם הכרחיים כדי לצפות הרמוניים מסדר גבוה. Vector Network מנתחrs (VNAs) עם יכולות מדידה לא לינאריות (למשל, Keysight PNAX) יכול לספק תמונה מלאה של תמונות של DUT VAMDs, כולל תופעות לוואי מורכבות של VAMD ו-AMD.

מסקנה

דיכוי הרמוני בעיצוב מגבר RF הוא משמעת רב שכבתית המשתרעת על פיסיקה המכשיר, טופולוגיה מעגלית וארכיטקטורה מערכתית.אין כדור קסם יחיד. עיצובים מוצלחים מסתמכים על הבנה עמוקה של התנהגות לא ליניארית, יישום קפדני של כוונון הרמוני וסינון, וניווט זהיר של הסימולציות הצבאיות בין לינאריות, יעילות, רוחב פס, ועלות.