Yazılım savunmalı Radyoda Büyülü Talepler
Yazılım tanımlı radyo (SDR), sabit donanımdan yeniden yapılandırılabilir bir yazılımdan sinyal işleme değiştirerek modern kablosuz iletişimi değiştirdi. Bu esneklik, SDR platformun çoklu dalgaformları, frekans grupları ve standartları desteklemesine izin veriyor - HF taktik bağlantılarından milimetre-yoğu 5G'ye kadar - özellikle de yüksek lineer PA tasarımındaki yeniliklerin kırılması ve daha fazla ısıtılması için tasarlanmış bir şişeyi yönetmesine izin veriyor.
PA'nun bir SDR'deki önemi aşırı devletsiz olamaz. Sistem DC gücünün çoğunluğunu verimlilik veya lineer olmayan şekilde kullanmalıdır ve büyük ölçüde genel sinyal sadakatini belirler.SDRs taşıyıcıya doğru iten, bilişsel radyo ve dinamik spektrum erişimine doğru itmek, PA sürekli olarak performansları verimlilik veya lineer frekansı aralıkları sağlamalıdır. Aşağıdaki bölümler, temel zorlukları inceler ve büyük ölçüde en son tasarım yenilikleri inceler ve SDR için geniş bant PA teknolojisini inceler.
Geniş bantlı Güç Amplifier Design
Geniş bir bant üzerinde iyi performans gösteren bir PA tasarlamak, karmaşık bir elektrik, termal ve fiziksel kısıtlamalar içerir. birincil teknik engeller şunlardır:
Linearity ve Signal Fidelity
SDR sistemleri genellikle 64-QAM veya OFDM gibi karmaşık modülasyon şemalarını kullanıyor, bu da yüksek zirveli güç oranlarına sahip (PAPR) ve bant bozulmasından kaçınmak için, PA neredeyse lineer bir bölgede faaliyet göstermelidir. Geniş bir frekans aralığında lineer amplifikasyonu zor çünkü transistörlerin kazanç ve faz özelliklerini sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık gerektirir.
Band genişleyen Across the Band Wide
Yüksek verimlilik, ısı dağılımını azaltmak ve taşınabilir SDR'lerde batarya hayatını genişletmek için gereklidir.Bu, doymamış bir PA zirvesinin verimliliği, ancak verimlilik yüksek-PAPR sinyalleri için keskin bir şekilde düşüyor. Wideband operasyonu bileşikleri bu: Bir frekansta en iyi olan eşleştirme ağları, birçok kanalda verimliliğini sağlamak için çok fazla bağlantı verimliliğini azaltabilir.
Wideband Impedance Matching
Bir PA, transistörün çıktısını yüke karşı eşleştirdiği zaman maksimum güç sunar (genellikle 50 ULL). Bununla birlikte, transistörlerin optimum yük dürtüleri, intrinsic parasitics nedeniyle frekans ile değiştirilir. Geniş bir frekans aralığındaki düzeltmeyi sağlayan bir eşleştirme ağı tasarlayın.
Dense Wideband PAs'ta Termal Yönetim
Geniş bant PA'lar genellikle istenen bant genişliğini örtmek için birçok aşama veya cihazlar kombinasyonu gerektirir, ısı yoğunluklarını azaltır, güvenilirlik, düşük verimlilik ve transistörlerin performans özelliklerini değiştirir. Modern SDR modülleri giderek kompakttır, küçük odayı ısı parçaları için terk etmek için ısı tasarımı, gelişmiş substratlar kullanarak, ısıya dayanıklı malzemeler kullanarak, ısıya dayanıklı malzemeler kullanarak entegre edilmelidir.
Geniş bant SDR Güç Amplifiers için Yenilikçi Tasarım Yaklaşımları
Araştırmacılar ve mühendisler yukarıdaki zorluklara değinmek için birkaç güçlü teknik geliştirdiler. Bu yenilikler karşılıklı olarak özel değildir; çoğu zaman en iyi geniş bant PAs birden çok yaklaşımla birleştirir.
1. Broadband Ağları Eşleştirmek ve Topolojileri Dağıttı
Konvansiyonel dar bant eşleştirmesi basit bir LC ağ veya tek bir bölüm dönüştürücü kullanır. Geniş bant operasyonu için tasarımcılar çok fazla bölümlü dürtülü transformatörler ( Chebyshev veya binomial transformatörler gibi) frekans üzerinden yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş dönüşüm ağları sağlarlar ve iyi giriş / bağlantıları kullanarak, yüksek çözünürlükte dağıtılırlar.
Son araştırmalar aynı zamanda, parasitik tepkileri iptal etmek için aktif devre kullanan, teorik olarak sonlu bant genişliğine izin veren, ancak, istikrar ve gürültü sorunları çok sınırlı pratik kabul görmüşlerdir.In most SDR applications, pasif multi-bölüm veya dağıtılmış eşleştirme işhorse kalır.
2. Gallium Nide (GaN) Transistor Teknolojisi
Hiçbir yenilik GaN-on-SiC transistörlerinden daha geniş bir etkiye sahip değildi. GaN'nin yüksek elektron hareketliliği ve yüksek arıza gerilimi, operasyona çok daha yüksek yük gerilimleri sağlar (28 V ila 50 V veya daha fazlası) geleneksel GaAs veya silikon LDMOS cihazları üzerinde daha fazla yüklenebilir.Bu sonuçlar daha yüksek bir şekilde geniş bantlama ile daha fazla.
3. Geniş bant Linearizasyon için Dijital Predistortion (DPD)
DPD, PA'nun doğrusal olmayan bir şekilde kullanımı için giriş sinyalini yerine getirmek için lineer bir tekniktir.DPD, PA'nun davranışını (tipik olarak hafıza polinomlarını veya sinir ağları kullanarak), o zaman önce, önbellekli bir şekilde ayarlayan ve standart bir DPD bandında daha fazla standart olmayan bir işlem için standart bir işlem yapan bir sistemdir.
4. En Geliştirme İzleme (ET) için
En Geliştirmede PA'nun tedarik gerilimini gerçek zamanlı olarak takip etmek için modülasyonlar takip etmek, RF sinyalinin zarfını takip etmek için daha zor hale getirir.Bu, geri yükleme güç seviyelerine rağmen, ET 4G elleme PA'da başarıyla dağıtılırken, frekans üzerinden geniş bant SDR'ler uygulama daha da zor.Bu, her zaman RF sinyalini takip etmek için RF kanal genişliğini korumak için çok daha genişledi.
5. Geniş bant Destekleriyle Doherty Architecture with Wideband Support
Klasik Doherty PA, geri yüklemede verimliliği artırmak için temel bir yükselteç ve üst düzey yükselteçli yükselteç kullanır.The mainifier works in classEU, while the toping amplifikatör yüksek güç seviyelerinde ortaya koyarken, Doherty yükselteçleri tam bir bağlantıya sahip olan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunuyor.
Vaka Çalışması: Pratik 2-6 GHz Wideband GaN PA SDR Modül
Bu kavramları gerçeğe dönüştürmek için, bir savunma müteahhitinden son bir tasarım örneği düşünün: 2-6 GHz geniş bant GaN PA modülü, çok fazla emisyonlu bir SDR ile elde edilen modüle göre, 1 dB sıkıştırma aşamasında, tüm bant boyunca% 35'i çalıştırıyor. Broadband eşleştirmesi, yüksek çözünürlükte bir ısıtılmış bir ısı kontrol cihazı kullanarak, yüksek çözünürlükte bir ısıtılmış bir ısı kontrol cihazı kullanıyor.
Sonraki Nesil Geniş Bant PAs için Malzemeler ve Teknolojiler
Daha yüksek frekanslara ve daha geniş bantlara doğru sürekli zorlama, malzemeleri araştırma yapmaya devam ediyor. PA performansını daha da geliştirmek için vaat eden birkaç teknoloji:
GaN-on-Diamond Substrates
SiC'yi sentetik elmasla değiştirerek, termal iletkenliği neredeyse iki katına çıkar (2000 W/mK vs. ~400 W/mK SiC için) Bu, GaN transistörlerinin termal runaway olmadan çok daha yüksek enerji kesintilerine izin verir.
AlGaN /GaN HEMTs with Optimized Buffer Katmanları
Epit aksiyel büyümedeki ilerlemeler elektron hareketliliğini geliştirdi ve tuzak dezenfelerini azalttı, daha düşük hafıza efektlerine ve geniş bantlarda daha iyi lineerliğe yol açtı. Karbon kaynaklı tamponlarla cihazlar ve Fe-doped yarı-insulating substratları şimdi ticari olarak mevcuttur.
Ferroelektrik ve Akustik Dalga Teknolojileri
Roman ince film ferroelektrik malzemeleri (örneğin, BaSrTiO3, gerilime uygun olmayan kapasitörler, birçok frekans kanalını umut eden gerçek zamanlı uyaraklama ağı, PA yükünü frekans değişiklikleri olarak ayarlayabilir, maxing verimliliği hala araştırma aşamasındadır, ancak gelecekteki bilişsel SDR’ler için büyük bir söz verebilir.
Kompakt PA'lar için Termal Yönetim Yenilikçileri
Güç kesintileri arttıkça, termal yönetim sınırlı bir faktör haline gelir. Üç teknik geniş bant PA modüllerinde traksiyon kazanıyor:
- [FONT:0)Embedded Microfluidic Soğutma: Kanallar doğrudan transistörlerin yakınında bulunan substratlara bağlı olarak ısıyı çıkarmalarına izin veriyor. Bu, 30-50°C tarafından 30- Güç radar sistemlerinde görüldüğü gibi, mikrofluidic soğutma, yüksek güç radar sistemlerinde görülen ısınmış ısınıyor.
- [FONT:0] CVD Diamond ile yayılmaya devam ediyor: Kimyasal buhar ayrıştırma (CVD) elmas tabakaları GaN wafers'in geri kalanına yetişebilir veya bağlanabilir. Elmas'ın olağanüstü ısı iletkenliği daha sonra ısıyı azaltır, sıcak noktaları azaltır.
- [FONT:0]Thermoelektrik Soğutmaları (TECs): ), Entegre Peltier soğutucuları, çevresel, verimlilik ve lineerliği geliştirmek için aktif olarak PA cihazı serinleyebilirler. Ancak, TECs ekstra güç tüketiyor ve karmaşıklık ekliyor; sabit yüklemeler için en uygun olanıdır.
Entegrasyon Trendleri: Sisteme Doğru-Geçmiş Geniş Bant PAs
SDR üreticileri, ayrı ayrı bir PA modüllerinden tamamen entegre sistem-in-package (SiP) çözümlerinden hareket ederler ve hatta DPD motorunu tek bir substrata taşırlar. Geniş bant operasyonu için, bu, dijital ve analog bölümler arasında dikkatli bir elektromanyetik izolasyon gerektirir, çünkü analog cihazlardan oluşan basitleştirilmiş ambalaj teknolojileri [Döneticileri, Gaişleri, Gaişleri aracılığıyla, Gaişman ve Si CMOS'un tek bir entegrasyonu ile bütünleme yapar.
Future: AI-Optimized PA Design ve Cognitive Control
İleriye bakıldığında, makine öğrenimi geniş bant PA tasarımını etkilemeye hazırlanmaktadır. AI algoritmaları, işlem varyasyonları ile ilgili performansları optimize edebilir ve hatta PA önyargısını sinyal istatistiklerine dayanarak gerçek zamanlı olarak adapte edebilir.SDRs için, bilişsel PA, işletim frekansı, sıcaklık ve güç seviyesini, o zaman otomatik olarak bağlantı kurmalı devreleri ayarlayabilir ve eşleşen devreleri otomatik olarak her noktada erişilebilir hale getirir.
Başka bir umut verici alan, dijital işlemcilerdeki güç yönetimi için optimize edilmiş bir alandır. Örneğin, 4 W çıktı için dört adet W ünitesi hücresi kullanabilir veya bir 10 W patlama için birleştirilebilir.Bu, farklı dalgalamaları için optimize edilebilir.Bu, analog olarak dijital işlemcilerde güç yönetimine karşılaştırılabilir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Yazılım tanımlı radyonun sürekli evrimi, dijital geri dönüş olduğu kadar esnek olan güç yükselteçleri talep ediyor.Geçmiş on yıl boyunca, geniş bantlı cihazlarında yenilikler, GaN transistasyon, dijital predistorasyon, izleme ve gelişmiş termal paketleme, büyük ölçüde AI- adaptasyon performansı, sadece bir tek bir octave şimdi en küçük hıza meydan okumanın daha küçük olacağını gösteriyor.