Modern iletişim sistemleri giderek daha fazla sıkışıp ve öngörülemeyen spektrum ortamları içinde çalışır. Yakın zamanda hücresel ağlarda yağmur yağdırması için, RF kanalı sürekli flux. Power Amplifiers (PAs), geleneksel olarak tek bir zirve gücü noktası için optimize edilmiş, şimdi yüksek verimlilik ve lineerliği geniş bir dinamik dizi boyunca sunmak için beklenen. Değişkenler Güçlendiriciler (VNTAs), üst düzey bir kontrol sistemi olarak ortaya çıktı.
Değişkenler için Imperative RF Front Ends
Değişken kazanım olmadan, transceiver sabit bir çıkış gücünde çalışmaya zorlanır, verimsiz ve potansiyel sinyal bozulmasına yol açar. VGPAs için birincil sürücü, kullanıcı bu esneklik olmadan kuleye yakın olduğunda geri dönmelidir.Bir mobil eller, taban istasyonuna mesafe birkaç derece değişebilir.
Ayrıca, 256-QAM ve 1024-QAM gibi modern modulationlar, 5G NR'de sıkıştırma seviyesini ayarlamak için son derece hassastır (SDRs) ve donanım parçasının birden çok grup ve standartlar (örneğin, 5G NR), PA'nun en uygun şekilde sinyal ve önyargı ayarlarını yerine getirmesi için sistemden yararlanmalıdır.
VGPA Design için Mimari ve Yarı iletken Seçimleri
En iyi VGPA mimarisi uygulama gereksinimleri tarafından dikilir: bant genişliği, çıkış gücü, verimlilik ve entegrasyon seviyesi. Tek bir topoloji veya işlem egemen değildir ve her biri eşsiz ticaret-offlar sunar.
Topoloji Seçimi: Dağıtılmış, Dengelenmiş ve Geri Bildirim
ultra geniş bant uygulamaları (örneğin, elektronik savaş, test ekipmanları), [[0) dağıtılmış yükselteçler), çok fazla bağlantıya sahip olan geçiş hatlarıyla paralel olarak birçok kazanırlar.Güvenlik noktalarına göre kontrol edilebilir.
[[Döneticileri [Döneticileri] [Döneticileri] giriş ve çıktıda 90 derece hibrit çift (Lange çiftleri) kullanıyor. Bu mimari, paralel şubelerin kazanılmadığı sürece mükemmel bir giriş ve çıkış kaybı sağlar.
[FONT:0]Resist ve geri bildirim topolojileri[[Döneticileri) oldukça entegre transceivers (örneğin, CMOS ve SiGe BiCMOS) ile geri bildirim, öngörülebilir bir kazanç blokunu tasarlamak için daha kolay hale getirir.
Süreç Teknolojisi: GaN, GaAs ve Silikon Temel Çözümleri
Yarı iletken sürecin seçimi, VGPA'nın nihai performans zarfını tanımlar.ETHFLT:0)Gallium nitride (GaN)), yüksek verimlilik için yüksek verimlilik sağlamak için Doherty konfigürasyonları daha fazla kullanılabilir, ancak yüksek ısı flux nedeniyle yüksek ısıtıcı bir şekilde ısıtılabilir.
[FONT:0)Gallium Arsenide (GaAs))[Gallium Arsenide (GaAs)[Gallium Arsenide (GaAs)[Gallium)[Gallium)[Döneticiler)[GDönergeler için bir iş ayarlı ve küçük hücreli PA’ler için bir çalışma masasına göre yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte ve verimlilik sağlar.
[FONT=0]CMOS ve SiGe BiCMOS [DÜT:1], en yüksek entegrasyon seviyelerini sağlarken, CMOS, düşük gerilim ve yüksek substrat kayıplarından muzdariptir, enerji dek demetlerini, dijital kontrol mantığını ve 5Gformers üzerinde PA ile önyargılı nesilleri entegre etme yeteneği, daha iyi bir zemin sunar.
Linearity-Efficiency Trade-off'u geri döndürün
VGPA tasarımındaki en büyük meydan okuma, tüm kazanımlar devletlerinde olağanüstü doğrusallığı ve yüksek gücü yeniden inşa ediyor. Sabit bir PA, arkadan çalıştırıldığında dramatik verimlilik kaybına yol açacaktır. iyi tasarlanmış bir VGPA bunu azaltmalıdır.
Dinamik Distortion Mechanisms
Değişkenler genellikle aktif cihazın önyargı noktasını değiştirir. quiescent'ı değiştirmek (Gm) ve cihaz kapasitesi[Döneticileri)[Döneticileri)[Döneticileri değiştir] (Gm) ve cihaz şarj edicileri. AM-PM özellikle VGPAsla sorunludur (amplitude-to-amplitude)[değiştir | kaynağı değiştir]
Yüksek performanslı Back-Off Operasyon Teknikleri
İki teknik, yüksek PAE'yi geri yüklemede standart haline geldi: [Üye Olmayanlar:0)Doherty mimarisi[[DÜye Olmayanlar ve ALES:2).
[FONT=0]Doherty PA[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSTR:0)Doherty PA[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜNÜDÜDÜDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜN
[FONT:0)En Geliştirme İzleme[[Dönetici:0) Yaygın olarak eller PA'da kullanılır (GaAs ve CMOS). Akışın yüksek hızlı, verimli DC-DC dönüştürücü (palı) ve tedarik modunun küçük olduğunda, gerilim düşük, tasarruf gücüdür.Bu teknik, yüksek veri toplama oranlarını önlemek için yükselir.
Kapsamlı Oyun Kontrolü Uygulama Teknikleri
Kesin, istikrarlı ve hızlı değişken kazanç uygulamak sağlam bir kontrol stratejisi gerektirir. Analog ve dijital kontrol arasındaki seçim, karar, hız ve gürültü bağışıklığı için sistem gereksinimlerine bağlıdır.
Analog Oyun Kontrolü: Bias Yön ve VVAs
[FONT=0]Bias direksiyonu [[Dönetici:0)) en doğrudan yöntemdir.Farklı olarak, PA transistörünün kapı veya temel gerilimi (Vgs veya Vbe) ile, mevcut ve Gm değişti. Bu yöntem basit ama düşük önyargı seviyelerinde lineerliği önemli ölçüde azaltılabilir.
[FONT=0)Doltage Değişken Attenuators (VVAs)[Dönetici:0)[Döneticileri)[Döneticileri)[Döneticileri değiştir] ve tüm kontrol gerilimine göre yüksek doğrusallıkta VVA’leri kontrol altına almak için VVA’yı tasarlar.
Dijital Oyun Kontrolü: DSAs and Switched Hücreler
[FONT:0) Dijital Adım Attenuators (DSAs)) Doğru, tekrarlanabilir bir şekilde gürültüye bağışıklık sağlayan adımları sunar. (PI veya T-pads) veya geçiş kapasiteleri ve sıcaklık istikrarı sağlarken DSAs sonlu bir adım boyutunu ortaya koyar (örneğin, 0,5 dB veya 0,5 dB) ve geçiş sırasında geçici glitches kullanılarak yapılır.
PA cephesi sona ermektedir, [[0) Bu hücreleri dijital mantıkla veya devre dışı bırakmakla, bu teknik CMOS ve SiGe süreçleri arasında çok etkilidir ve tüm kanal zincirinin tamamının aktarılmasına izin verilir. Ana zorluklar, sürekli bir giriş / maç durumlarını dijital olarak çevirmek ve farklı yüklerin üstesinden gelmek için sürekli bir giriş/andır.
Kapalı-Loop, Sıcaklık ve Süreç için Geri Bildirim
Açık-loop VGPA, gerçek çıkış gücünü ve gerilimi veya dijital kodu dinamik olarak ayarlamayı garanti edemez.Bu tür kapalı-loop AGC sistemi. döngü bant genişliği dikkatli bir şekilde seçilmelidir: moderatörü / C, modulation'ı bozmaktan kaçınmak için yeterince hızlı.
Sistem-Level Entegrasyonu ve Adaptif Uygulamaları
5G NR ve Massive MIMO Beamform
Bir Massive MIMO anten dizi (örneğin, 64T64R), her iletiyi yayınlayarak kanaldaki kendi VGPA'ya ihtiyaç duyar. Bu VGPAs, basit güç geri yükleme ve fazı sağlamak için tam olarak kalibre edilmelidir. Hızlı bir şekilde ayarlama yeteneği, doğrulama için zaman ayarlayıcı seviye ve kirişler arasında herhangi bir kazanç gerektirir. VGPAs in this space has its own VGPA.
Yazılım-Defined Radios and Cognitive Systems
SDRs, VGPAs'ye farklı frekans gruplarına ve modulation türlerine adapte olmak için VGPA'ya güveniyor.A VGPA'da bir SDR'de performanslarını geniş bir frekans aralığı üzerinde tutmalı (örneğin, 100 MHz to 6 GHz) Bu, dikkatli geniş kapsamlı bir şekilde eşleşen ve frekans-kompens elde etmek için kontrol gerektirir.
Uydu ve Radar Sistemleri
SATCOM'da, yol kaybı hava koşulları (kırık sola) önemli ölçüde değişir (kırık soğuma). A VGPA, ağır yağmur sırasında güç artırmak ve net gökyüzü koşullarındaki müdahaleyi sürdürmek için güç tasarrufu sağlar ve radar sistemleri için VGPA, VGPA, sürücüye yakın ve çok fazla hedefle baş etmek için darbe şekillendirme ve dinamik aralık kontrolü sağlar.
Modern Tasarım Akışı ve Simülasyon Challenges
Güçlü bir VGPA tasarlamak, tek noktadan çoklu devlet analizine simülasyon metodolojisinde bir değişim gerektirir.
[FONT:0]Load-Pull ve Source-Pull Analysis[[DÜT:1) birden fazla kazanılmış durumda, sadece zirve gücü değil, 0 dB'de verimlilik için en uygun engel, tüm eyaletlerde tatmin edici bir şekilde farklı olmalıdır.
[FONT:0)En Geliştirme ve Transient Simülasyonlar[Dönetici:0) Kapalı AGC sistemleri için gereklidir.Kongre zamanı, döngü istikrarı ve kontrol döngüsü arasındaki etkileşim, RF taşıyıcı ve kontrol döngüsü arasındaki etkileşim, RF analog blokların ve kumanda mantığının Cadence Virtuoso veya Keysight ADS gibi araçlarda toplanması gerekir.
[FONT=0] ⁇ ve Reliability Analysis[[Dönetici:0)[Dönetici:0))[Döneticileri elde etmek için yüksek bir başarı durumunda çalışan güç dağılımı, yüksek oranda kendi ısıtımı deneyimleyebilir ve güvenilirlik azaltır. Elektro-migration (EM) kuralları her bir konfigürasyonda zirve RMS akımları için kontrol edilmelidir.
Future Trends: AI, Calibration ve Advanced Integration
Bir sonraki VGPAs nesli istihbarat ve entegrasyon tarafından tanımlanacaktır.ETHFLT:0)Makine Öğrenme (ML) ve AI[Dönetici 1) herhangi bir senaryo için uyarlanabilir önyargı kontrolüne uygulanır.
[FOD) [FOD) [FOD) [FONTD) [FONTD) [FONTT:0) Dijital Pre-Distortion (DPD)[D)[D)[D)[D)[D)[D) ], PA modülünün ayrılmaz bir parçası haline gelir. Yüksek hızlı DACs ve FPGA'ler, veri akışını kesmek için kesintiye uğratılır.
[FONT:0) İleri paketleme[[Dönetici:0))[Ücretsiz paketlemeler [Dönetici:0) İleri paketlemeler [Dönetici: 0 3) ve hatta güç yönetimi IC. Bu, RF cephesinin maliyetini azaltır.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Değişken kazançla güç yükselteçleri, yarı iletken fiziğin, analog devre tasarımı ve sistem düzeyindeki mimarinin kesiştiği bir çok disiplin meydan okumasıdır. sinyal koşullarını değiştirmek için dinamik olarak adapte olma yeteneği artık lüks değil, ancak RF spektrumu daha kalabalık ve veri talepleri arttıkça, VGPA, GaN gibi gelişmiş süreçlere devam edecek, akıllı dijital kontrol döngüleri ve AI odaklı optimizasyonlar ve bir sonraki nesilde gerekli olan performansı ve esnekliği sunmak için.