האתגר של קוארמיות ב-RF Power Amplifiers

מערכות תקשורת מודרניות, מתחנות בסיס סלולריות 5G ועד לטרפדים לווייניים, דורשות נאמנות יוצאת דופן על פני רוחב פס רחב.בלב של משדרים אלה הוא מגבר כוח RF (PA), מרכיב אשר באופן חד-משמעי סחר באפקטיביות עבור יעילות עבור לינאריות.כפי שכוח הפלט מתקרב לאזור החייאה של המגבר, אפקטים לא לינאריים כגון AM-AM ו-AM-PM-AM-PM-S-S-S-S-S-I-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S

הבנה של RF Amplifier non-Linearity

כדי לעצב predistortion יעיל, עליך לאפיין לראשונה את ההתנהגות הלא ליניארית של המגבר כוח.לא לינאריות נובעות מהתכונות הטבועות של מכשירים פעילים (כגון GaN HEMTs או LDMOS transistors) ומדינמיקה מעגלית הטיה.שני הצורות הדומיננטיות הן שינוי חד-פעמי (AM-D) המרהיפוי-אל-פא (AM) המתאר את הפלט הלא- AM-AM-AM-AM) כאשר הפלט-AM-AM-AM-AM-AM- אמפול-AM-AM-AM-AM-AM- דחוס הוא דחיסהת.

השפעות זיכרון ותפוצה רחבה

עם אותות רחבים מודרניים (למשל, 100 MHz מצטבר המוביל עבור 5G NR), אפקטים זיכרון הופכים קריטיים. אלה להתבטאות כאי-לינאריות עצמאית היסטוריה: התפוקה בכל רגע תלויה לא רק בקלט המיידי, אלא גם על ערכים קודמים של אותות.זיכרון עולה מזמני זמן תרמיים, אחסון אנרגיה ברשתות הטיה (במיוחד עיוותים מוטים), ומלכודת המלכודת המלכודת של המלכודת, אשר עלולה להתעלם ממגבלות הרגולציה המחמירידות מרחוק (ה) של תאים קשים מאוד).

עקרונות של שקיפות

(הופנה מהדף [[1924]]]]]] [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]

בפועל, ההסתה היא משוערת ומתאמת מכיוון שהתכונה של הרש"פ נעה עם טמפרטורה, מתח אספקה והזדקנות.התמדה מוצלחת דורשת מודלים מדויקים של הרש"פ כולל זיכרון, הסתגלות בזמן אמת, ויישום חזק בתחום הדיגיטלי או האנלוגי.

שיטות למניעת הריון

ניתן לסווג את ההעדפות על ידי תחום חומרה (אולוג לעומת דיגיטלי) ועל ידי מנגנון הסתגלות (Open-loop vs. Fitive Close-loop) כל גישה מציעה שינויים נפרדים רוחב פס ליניארי, מורכבות, צריכת חשמל ועומק ביטול אמין.

המונחים: אנליסט Predistortion

אנליסטים היו שיטות לינאריזציה הראשונות פרוסות.עיצוב אנלוגי קלאסי משתמש גנרטור מעוקב: זוג דיוודה שאקי מייצר אי-לינאריות מסדר שלישי אשר מבטל את מוצרי IM3 של הרש"פ.שלב ורמת אמפולד נקבעת עם דרישות וקטורים משופרים (אך predistoritis יכול להיות קומפקטי ושפל -ideal עבור מערכות מורשת צר - הם סובלים מאפקטים קצרים עבור תיקון, אך הם לא יכולים להיות יעיל יותר מ-preprepreative טמפרטורה, אבל הם יכולים להיות יעיל יותר, אך הם יכולים להיות קומפקטיים סטנדרטיים, אך הם יכולים להיות פשטני אבטחה, אבל הם יכולים להיות קומפקטיים עם תכונות טיפול ידניים, אבל הם מציעים טיפול ידניים, אבל הם יכולים להיות קומפקטיות, אבל predisensance, אבל קומפקטיות, אבל predisensance מוגברת, אבל קומפקטיות, אבל הם יכולים להיות קומפקטיות, אבל קומפקטיות, אבל קומפקטיות, אבל predisensated עם תכונות לחץ רוחב פסרטיבות, אבל predisensated, אבל predisensated, אבל הם יכולים להיות קומפקטיות, אבל הם יכולים להיות קומפקטיות, אבל הם יכולים להיות קומפקטיות, אבל predistor.

Digital Predistortion (DPD)

נטייה דיגיטלית ממנת את הכוח של FPGA, ASIC, או DSP מהיר במהירות גבוהה כדי ליצור אות בסיס predistorted לפני הסגירה ל- RF.ה predistorter הוא בדרך כלל מיושם באמצעות מודל פולינומי (ללא או עם זיכרון) אשר coefficients שלהם הם הערכה הסתגלות באמצעות משוב מהתפוקה הפלסטינית.

  • (ב) ⁇ :0) ⁇ (הופנה מהדף מוזר בלבד): לוכד את AM-AM/AM-PM אך מתעלם מהזיכרון המתאים רק לסימנים צרים.
  • (FLT:0) מזכר פולינומאלי FLT:1 (למשל, "Hammerstein" או "Wiener" גרסאות): מציג גרסאות מעומעות של קלט כדי להסביר את השפעות הזיכרון.
  • (FLT:0) זיכרון פולינומאלי (GMP)אנדרל 1: כולל תקופות בין עיכובים שונים ומעטפות, המציע דיוק גבוה יותר עבור הרש"פ הלא לינארית עם זיכרון משמעותי.
  • (FLT:0)Volterracio סדרה 1FLT: המודל המקיף ביותר, אך עם עלות חישובית גבוהה.מודלים של וולטררה (כמו הפחתה דינמית) משמשים במחקר ומערכות מתקדמות.

estimation coefficient נעשה באמצעות לפחות קוהרס (LS), recursive לפחות-squares (RLS), או אלגוריתמים של אלגוריתמים.נתיב תצפית משוב ללכוד את הפלט של הרש"פ (לאחר פיזור ו- ADC) ומיישר אותו עם אות קלט; שגיאות שוכנות מצטמצם כדי לעדכן קידודים מתקדמים.

המונחים: Predistortion

נטייה הסתגלות משלבת predistortion דיגיטלית עם ניטור רציף ועדכון coefficient.ההתאמה יכולה להיות מבוססת על למידה ישירה (מינימום טעות פלט פלט) או למידה עקיף (דוגמת הרש"פ באופן ישיר) למידה עקיף, באמצעות ענף "אימון", להימנע מתיישרות הצורך במודל נפרד של הרש"פ ואומץ נרחב.

יישום Predistortion for Ultra-Linear Performance

קביעת נטייה במערכת הייצור כוללת מספר שלבים הנדסיים ממושמעים.כאן אנו מתווה זרם עבודה טיפוסי עבור DPD.

שלב 1: לגוון את המגבר

הזיה המותקנת מתחילה עם גנרטור אות וקטורת מנתח (או מנתח רשת וקטור לא ליניארי, NVNA) הרשות הפלסטינית מונעת עם אות רחב מודולה (למשל, 5G NR 100 MHz גלפורציה) בעוד לכידת קלט ופלט של מוצרי קידוד עם טווח זיכרון סימטריה.

שלב 2: מודל ה-NPA Nonlinearity

הנתונים של Raw-domain משמשים כדי להפיק מודל התנהגותי.עבור DPD, בחירת המודל תלויה עומק זיכרון וסדר לא לינארי.גישה טיפוסית היא להתאים תחילה לפולינומאלי (הזמנה עד, למשל, 9) ולאחר מכן להוסיף תנאי זיכרון אם השגיאה ה-L LTEGual היא מעל לכלי החילוץ של דגם MATL אוAB (באמצעות חבילות הדמיה כגון LT:0) במניעת אימות עבודה כולל של תקן: 0.

שלב 3: יישום ה-Predistorter

המודל המוערך הוא ממפה על אדריכלות דיגיטלית.על FPGA, השלבים predistorter הוא בדרך כלל טבלת מבט (LUT) עבור רווח תלוי amplitude ותיקון שלב, ואחריו תגובה אימפולס סופי (FIR) מסנן את דרישות הבדיקה הדרושות (LUT) כדי לענות על מגבלות זמן 1D (Lps) נוצר על ידי המעטפה המיידית של אות הבסיס גבוה יותר, עבור ביצועים פולינומטרים (מהירות הערכה) עבור יעילות של דגם הפחתת APTD) בדרך כלל (Fight) עבור יישום 1Dipliusing)

שלב 4: Integrate Feedback and Fitation

נתיב משוב זוגות מדגם קטן של הפלט הרש"פ באמצעות נופי כיוון (בדרך כלל - 30 dB הפיכה) להאכיל אותו למקלט התצפית.המקבל חייב להיות לינאריות מספיק כדי להימנע מלהציג את עיוותו שלו; טכניקה ידועה היא להשתמש מסנן קבוצתי כדי להסיר רעש רחוק-out-out.הפלט הנתפס הוא ללא הרף מפלט נמוך או בסיסי ו-DPDICCD-D-RPD מופעלת רק על ידי הסתגלות מהירה, אך ורק לאחר מכן, עיבוד קבוע של זמן-RLS-RECT (RECT) ו-RECTDPTSD, אך ורק אלגוריתם מופעל, אך ורק אלגוריתם מופעל, אך ורק לאחר מכן, הוא יעיל יותר, אך ורק אלגוריתם יעיל יותר, הוא יעיל יותר, אך ורק אלגוריתם מופעל, אך ורק לאחר מכן, הוא יעיל יותר, הוא יעיל יותר, אך ורק אלגוריתם יעיל יותר, לאחר מכן, הוא יעיל יותר, לאחר מכן, הוא מתואם, לאחר מכן, הוא מתואם של אלגוריתם, הוא מתואם, הוא מסוגל להתאמה מהירה של אלגוריתם, אך ורק אלגוריתם, אך ורק אלגוריתם, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, הוא מתואם, לאחר מכן, הוא יכול להיות יעיל יותר, כאשר הוא מתואם, הוא מ

היתרונות של טכניקות למניעת הריון

יישום predistortion (במיוחד הסתגלות DPD) מניב שיפורים משמעותיים ומשמעותיים בביצוע מערכת RF:

  • <חזק>העברת אותות: שיפורים AC> ACPR של 15-25 dB הם שגרתיים, EVM לעתים קרובות טיפות מ > 10% ל <2% עבור מודולים מורכבים.
  • (FLT:0) ,Enhanced Spectral Efficiency:BuildFLT):1 היכולת להשתמש במודולציה מסדר גבוה (למשל, 1024-QAM) הופכת להיות אפשרית ללא הרחבה של הערוץ, עלייה ישירה של נתונים באמצעות ערכת צאן.
  • (FLT:0) Higher Power Output: FLT:1 הרש"פ יכולה להיות מגבה פחות מנקודת השעבוד שלה; עלייה של 3-6 dB בכוח התפוקה הנתונה היא טיפוסית, שיפור ישיר בתקציב הקישור והכיסוי.
  • (FLT:0)Imrovated System Reliability: ההרחבה 1 (בשיתוף הרשות הפלסטינית בנקודה הטיה יעילה יותר (למשל, Class AB בהתאוששות קלה) והסתמכות על DPD עבור לינאריות, טמפרטורות צומת ירידה, צמצום לחץ המכשיר והעלאת תוחלת החיים.
  • (FLT:0Simplified Analog Design: FIRLT:1 , כי הטרף לתקן לא לינאריות, הרש"פ עצמה יכולה להיות מיועדת ליעילות גבוהה יותר (למשל, Class F או inverse Class F) ולא לינאריות גבוהה, אשר לעתים קרובות סוחרת מ 5 עד 10% יעילות.

שיקולים ומעשים

בעוד ההימנעות היא חזקה, היא לא מהנדסי פנאצה צריכים לנווט כמה מגבלות מעשיות.

הגבלת Bandwidth Limitation

נתיב התצפית DPD חייב ללכוד לפחות 3× 5× רוחב הפס האות כדי להכיל את מוצרי עיוות משמעותיים (למשל, עבור אות 100 MHz, שרשרת תצפית רוחב פס של 500 מהרץ הוא טיפוסי) זה דורש מאוד מהיר ADCs (1–3 Gsps) ו- מעבד גבוה FPGAs, הגדלת צריכת החשמל ועלות.

מורכבות לעומת תיקון

ביטול עמוק יותר דורש הזמנות פולינומיות גבוהות יותר ומונחי זיכרון ארוכים יותר, אשר מגדילים את מספר המזהמים - לפעמים לתוך מאות. overfitting יכול לגרום לאי יציבות; יותר מכך, המערכת חייבת לעקוב אחר התנאים משתנים. אלגוריתמים הסתגלות כמו RLS יקרים חישוביים; יישום ב FPGA דורש מתפצלות זהה וניהול משאביםכפל.

Peak-to-Average Power Ratio (PAPR)

למגוון אותות מבוססי DM יש גבוה PAPR, מה שגורם לרשות לפעול עם טיולים מיידיים גדולים לתוך שיעבוד. Predistortion יכול לתקן עבור שיאים אלה, אבל אות התיקון עצמו עשוי להגדיל את המעטפה העליונה, פוטנציאל להניע את הרש"פ עוד לתוך משכן או מעל לטווח ליניארי של predistorter. Crest factor (CFR) לעתים קרובות precedes DPD in theשרשרת להעביר זה כדי להקטין את זה.

המונחים: path Linearity

דמותו של המקלט ההתבוננות, ליניאריות וטווח דינמי מגבילים ישירות את ביטול הביטול האפשרי.שרשרת משוב תת-אופטימית מציגה עיוותים משלה שהאלגוריתם ההסתגלות מפרש כאי-הלינאריות של הרש"פ, המוביל לתקני תגמול לא נכונים.

מגמות עתידיות ב Predistortion

כמו סטנדרטים אלחוטיים לדחוף לעבר רוחב פס רחב יותר (עד 800 MHz עבור mmWave) ו-Aggregation המוביל, טכניקות טרום-הסתה מתפתחות.

Machine Learning DPD

predistorters מבוסס רשת (למשל, באמצעות LSTM או CNN אדריכלות) נלמדים על יכולתם מודל אפקטים מורכבים זיכרון עם פחות פרמטרים מאשר סדרת וולטרה. יישום מעשי FPGA של רשתות כאלה נשאר מאתגר בשל עצלות ומגבלות משאבים, אבל חומרה מיוחדת (למשל, אריחי AI של שיlinx) הופכת בזמן אמת במונחי אמת במונחי הקצוב.

המונחים:

שילוב החוזקות של מוצרי הדבקה אנלוגיים ודיגיטליים הוא צובר עניין. An אנלוגי predistorter יכול לספק תיקון קוהרזה של מוצרים בין-מודולציה מסדר שלישי (הפחתת הטווח הדינמי של DPD), בעוד DPD קנסות קנסות עבור זיכרון ותנאים גבוהים יותר. גישה זו מפחיתה את דרישת רוחב הפס התצפית ומפחיתה את דרישות מהירות ADC/DAC.

מהירויות דיגיטליות של DPD

מעקב אחר Envelope (ET) מתאים את מתח האספקה של הרש"פ בזמן אמת לשיפור היעילות.עם זאת, ET מציג לא ליניאריות נוספות תלויות בדרך המעטפה. Predistortion ניתן להרחיב כדי מודל מערכת ET+PA המשולבת כתפקוד דינמי 2-input non-Liנארי (מתח חתף ואספקה), המציע דרכים חדשות להעצמת לינארית לא יעילה.

מסקנה

ההסתברות נותרה תקן הזהב להשגת ביצועים אולטרה-לינאריים RF מבלי להקריב יעילות.ממעגלים האנלוגיים המוקדמים של דיאוד מעוקב ועד למניעים הדיגיטליים המותאמים של ימינו הפועלים על 100 מהרץ+ גלפור, הטכניקה התבגרה לביקוש מרכזי לכל טרנסצ'ינקטים מתקדמים יותר.מהנדסים אשר שולטים באופייזציה של הרש"פ, מודלים התנהגותיים והתאמה הם מערכות עיצוביות שקודמות ל- 5Gibentrydance Active Active Active Active Active Management, אשר ימשיכו לענות על פני תעשיית התקשורת המתקדמים יותר, ו- AI.

(ב) [ה] [ה]] לקראת הדוגמאות המעשיות של ה-FLT:1 [ה], [הסדרה] של מכשירי אנטנאלוג על DPDIRFLT:2 והסקר המקיף ב-FLT 3IET, מיקרוגלים, אנטנות והפצת תפוצה:5FLT:5LT:5