Doherty Amplifier Architecture

Doherty yükselticisi, ilk olarak William H. Doherty tarafından 1936 yılında Bell Telefon Laboratuvarlarında düşünülmüş, Doherty yükselticisinin temel varsayımı zariftir: yüksek güç yayın vericileri için gelişmiştir, bu mimari şimdi 4G ve 5G tabanlı güç yükselteçleri üzerinde verimli bir şekilde çalışmakta ve özellikle de üst düzey dinamik bir dizide güç seviyeleri üzerinde önemli ölçüde iyileştirici bir şekilde geliştirilmektedir: iki farklı yükseltici hücre kullanır - ana (karrier) yükseltici ve bir üst düzey yükselteçme (a yardımcı) yükseltici-işmanlık yükselteçmiş-işte çalışmak.

Geleneksel Sınıf AB yükselteçleri, düşük güç seviyelerinden sadece ana yükselticinin aktif olduğu veya sinyalin arttığını garanti ederken, üst düzey yükselticinin ortaya çıktığı ve tüm aralıkta yüksek verimliliği sürdürmenin gerekli olduğu işletim durumunu yerine getiriyorlar.Bu yetenek, düşük güç seviyelerinin sadece ana yükselticiliğinin aktif, aktif veya yakınında, sinyalin artışları ile Doherty yükselticisinin geri çekilmesini sağlar.

Main Versus Peaking Amplifier

Ana yükselteç genellikle Sınıf AB'de (veya bazen Sınıf B) düşük güç seviyelerinde iyi lineerlik sağlamak için önyargılıdır. Normal işlem sırasında sinyal gücünün çoğunluğunu ele almak ve diğer üst düzey yükselteçli yükselteçlere katkıda bulunmak için tasarlanmıştır.

Ağama Ağamı

Doherty amplifikünün çalışması, düşük güçte (peaking) bir kesintidir, genellikle ana yükselticinin çıktısına yerleştirilen çeyrek dalga geçişi hattıdır. Bu ağ, ana yükselteçli değişiklikler tarafından görülen yanlışlığı değiştirir, her zaman yükseltici ağının düzgün bir şekilde yerine getirilmesi için tasarlanmıştır.

Neden Doherty Amplifiers 4G ve 5G Ağları için Temeldir

3G'den 4G LTE'ye geçiş ve şimdi 5G NR, bu tür sinyal reaksiyonlarının yakınında çalışabilmesine izin verdi. Erken hücresel standartlar sürekli geliştirme modları kullandı (örneğin, GSM'nin GMSK) bu, güç yükselteçleri iyi verimlilikle yakın bir şekilde çalıştırmaya izin verdi.

Yüksek Peak-to-Average Power Oran

5G NR sinyalleri, özellikle 256-QAM veya daha yüksek modülasyon siparişlerini kullananlar, Doherty amplifikatörünün 6-10 dB'de yüksek verimlilik sağlama yeteneğinin, geleneksel Sınıf AB'nin doğrudan bu gereksinimini ele aldığını gösteriyor. Birçok makrocell dağıtımlarında, ortalama çıkış gücü, üst düzeyin% 20-40'ı, Doherty yükselticisinin en verimli şekilde çalıştığı bölgeye karşılık geliyor.

Back-Off Power Levels'ta Verimlilik

Geri yüklemedeki verimlilik, temel istasyon güç yükselteçleri için bir Sınıf AB yükselteçinin belirlenmesidir.Doherty mimarisi, tam güçte 78.5% teorik bir verimlilik elde eder ve hala ana yükselteçin% 60-65'i 6 dB'de tekrar ayarlandığında, yüksek verimlilikte bir Sınıf AB yükselticisinin% 30-35'i aynı geri yükleme uygulamaları ile yapılır.

Linearity Gereksinimler

Verimlilik kritik olsa da, sinyal lineerliği uzlaşmaz olamaz. Doherty yükselticisi, üst düzey yükselticinin geçiş davranışı nedeniyle bazı doğrusal olmayanlığı tanıtabilir ve iki yol arasında yanlış bir uyum elde edebilir. Ancak, DPD ile ilgili olarak gelişmiş doğrusallaştırma teknikleri ile (DPD), Doherty yükselteçleri 5G maskesi için gerekli olan ⁇ saflaştırmaları elde edebilir.In fact, çoğu ticari 5G baz istasyonları Doherty son aşamalarını DPD ile birlikte alan programlanabilir kapı dizileri (FPGA) veya uygulama-özelleştirilmiş devreleri ile birleştirir.

Modern Base Stations'taki Uygulama Meydanları

Yaygın kabul edilmesine rağmen, Doherty yükselteç, 4G ve 5G baz istasyonları için tasarlarken RF mühendislerinin gezinmesi gereken teknik zorluklardan oluşan bir dizi sunar. Bu zorluklar, 5G ve ötesindeki milimetre dalga gruplarına daha akut hale gelir.

Band Wide Limitations

Geleneksel Doherty yükselteçleri, 200-400 MHz veya daha fazla kaplanabilir, bu, birçok dengeleme hattının kullanımı dahil olmak üzere Doherty yükselteçlerinin genişliğini genişletmek için birçok teknik geliştirdi.

Network Kompleksi Kombinasyon

Kombinasyon ağı aynı anda tersleme, doğru faz hizası ve düşük ekleme kaybı sağlamalıdır. Herhangi bir sapma sonuçları derece yüksek verimlilik veya lineerlik.In milimetre- dalga frekansları (e.g., 28 GHz, 39 GHz for 5G), çeyrek dalga geçişi hatları son derece küçük hale geldi - birkaç milimetrenin siparişi - ve parasitik etkiler önemli hale gelir. Bu, yüksek çözünürlükte paketleme tekniklerinin kullanımı ve gelişmiş paketleme tekniklerinin kullanılması.

Termal Yönetim

70'li drenaj verimliliğine rağmen, sadece yüksek güç patlaması sırasındaki ısınıcısı ve doğrusal olmayan sıcaklık dağılımı hala önemli ısıyı dağıtmalıdır. Base istasyonu sürekli olarak çalışır, yüksek güç kırıcıları için optimize edilen yüksek güç yüksek çözünürlükte farklı termal stres deneyimler.Doherty hücrelerinin fiziksel düzeni, diğer aşırı ısıtmalı yüksek çözünürlüklerden birini önlemek için iki yükselteç arasında ısınır.

Gelişmiş Doherty Architectures ve Mitigation Techniques

Klasik Doherty topolojinin doğal sınırlamalarını aşmak için, araştırmacılar ve endüstri gelişmiş varyasyonların bir ev sahibi oldu. Bu yenilikler, Doherty yükselteçlerinin 4G ve 5G temel istasyonlarının talep edilen özelliklerini karşılamak için, rekabetçi maliyet ve büyüklüğü korumak için izin veriyor.

Asymmetric and Multi stage Doherty

Bir symmetric Doherty yükselteçinde, ana ve üst düzey yükselticiler aynı cihaz büyüklüğüne ve çıkış gücüne sahiptir. Ancak, yükleme modulama etkisi, 5G'nin aşırı PAPR'si için idealdir. Çok aşamalı Doherty konfigürasyonu, genellikle% 1.5 ila 2 kat daha büyük ölçüde daha yüksek giriş seviyelerinden daha yüksek verimsiz bir şekilde genişletilebilir.

Dijital Predistortion

Dijital predistortion (DPD) temel istasyonlarda Doherty yükselteçleri için temel bir arkadaş haline geldi. DPD, amplifikatör olmayan davranışın ters bir modelini yaratarak ve temel bilgisayar destekli bir kanal değiştiricisi ile birlikte işlem yapan DPD, yüksek çözünürlükte otomatik olarak kontrol edilebilir.

GaN ve Diğer Wide Bandgap yarı iletkenleri kullanın

Galyum nitride (GaN) yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek frekanslarda (HEMT) modern Doherty yükselteçleri için önemli bir olasılıktır. GaNük yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte kullanılan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte kullanılan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte kullanılır.

Future Trends and Innovations

Kablosuz endüstri 5G Advanced ve sonunda 6G'ye doğru hareket ettiği gibi, Doherty yükseltici mimarisi muhtemelen diğer verimlilik-enhancing teknikleri ile entegrasyon ve yeni frekans rejimlerine adapte olmaya devam edecektir.

En Geliştirme İzleme İzleme ile Entegrasyon

En Geliştirme (ET), özellikle sabit bir gerilimden elde edilen güç yükselticisinin tedarik gerilimini gerçek zamanlı olarak takip etmek için ayrı bir tekniktir, bu nedenle bazı araştırmacılar, ISPA’nın (doherty amplification ile birlikte) sistemleri ile bir araya geldiğinde, temel yükseltici tedarikin özellikle sabit bir gerilimden sağlandığında, geniş bir güç aralığında %75'den fazla verimlilik sağlar.

Massive MIMO ve BeamInfo'da Doherty

Massive MIMO baz istasyonları, verici yoldaki çok verimli Doherty yükselteçleri ile her biri kendi transceiver zinciri ile. Power amplifikatörler büyük MIMO sistemlerindeki güçlendiricileri, genellikle 28 GHz ve 39 GHz'de yüksek verimli Doherty yükselteçleri kullanmaya yol açıyor.Forsight Technologies has published design methodology for Dohertyifiers at milimetre[TFL-based Dohertyifiers in the shampleptöreleri doğrudan doğru entegre edilmiş ve düşük maliyetli bir şekilde gösterebilen 30 radyo verimliliği gösterir.

6G'ye doğru

6G, alt-THz aralığına (100-300) zorlamak ve daha geniş bant genişliği (multiple gigahertz) ihtiyaç duyduğu için, Doherty mimarisi, 6G için gerekli olan büyük bant genişliğine dayanan son derece kısa ve kayıp hale gelebilir.Yeni topolojiler, yüksek çözünürlükte olan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte olan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte sabitler ile tamamen dijital kirişlere dayanan.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Doherty yükselteç mimarisi, 4G ve 5G sinyallerine hükmeden en etkili yeniliklerden biri olduğunu kanıtlamıştır ve karmaşıklık kısıtlamaları ve tasarım karmaşıklığı gibi gelişmiş teknikler, akıllı olarak iki yükselteçli sistem yükleme yöntemiyle birleştirilerek, yüksek güç tabanlı istasyonlarda varsayılan olarak, 4G ve 5G sinyalleri için varsayılan seçimi elde eder. Kablosuz sistemler daha geniş bant genişliğine doğru gelişmeye devam ederken, yüksek frekanslara ve büyük MIMO dizilerine göre gelişmiş teknikler devam edecektir.