Geri bildirim Ağlarının Rolü Enhancing Rf Amplifier Stability Ve Linearity

Radyo Frekansı (RF) yükselteçleri modern kablosuz iletişimin arka kemiğidir, radar ve yayın sistemleri. birincil işlevi, sinyal bütünlüğü korumak için zayıf sinyallerin gücünü artırmaktır. Ancak, iki kalıcı zorluk - en iyi ve lineerlik - çok düşük çözünürlükte bir yükseltici yükseltici yükseltici, doğrusal olmayan bir davranışın doğrulayıcısı, geri bildirim ağlarının her iki problemlere de güçlü bir çözüm sunabileceğine dair temelleri araştırır.

RF Amplifiers'taki geri bildirim Ağlarını Anlayın

Geri bildirim ağları, yükselticinin çıktı sinyalinin bir kısmını örnekleyerek çalışır ve girişe geri beslemektedir. Bu kapalı devre konfigürasyonu değiştiricinin transfer özelliklerini birleştirir, elde edilen kesin kontrole izin verir, bant genişliğine, bozulmaya ve stabiliteye izin verir.

Tipik bir geri bildirim ağı pasif bileşenlerden oluşur -resistörler, kapasitörler ve bazen indüktörler - belirli bir topolojide yer alan ve en yaygın topolojiler içerir seri-shunt (giriş) geri bildirim ve shunt-e-cevaplar (şimdi) geri bildirimde bulunur, geri bildirim sinyali, girişten gelen girişin yükünü azaltmak ve bant genişliğini artırmak için gereken bir gerilimdir.

Geri bildirim faktörü, genellikle LR olarak ifade edilir, çıktı sinyalinin miktarını girişe geri verir. kapalı-loop kazanı yaklaşık 1/LR, yüksek çözünürlükte daha az hassas hale getirir. Bu özellik özellikle RF devrelerinde değerlidir, kilör parametrelerin sıcaklık, önyargı ve frekans ile değişebilir.

Stability İyileştirmenin Mekanikleri Geri Bildirim

RF amplifikasyonunda, devre istenmeyen salınımlar veya kendi kendini korumak sinyalleri sergileyemediği anlamına gelir. Oscillations, parasitic kapasitances tarafından yaratılan olumlu geri bildirimlerden ortaya çıkabilir veya uçarak yükseltilebilir. geri bildirim ağları, yükseltilebilirlik sağlar ve yükseltilebilirlik koşulları sağlar.

Stabiliteyi değerlendirmek için önemli bir araç, döngü kazançlarını (ALR) karmaşık uçakta inceler. Olumsuz geri bildirimler için, döngü kazanç noktası -1 + j0. Geri bildirim ağları kontrol edilen faz geçişini ve ölçümlemeyi sağlar.

Pratikte, istikrar analizi genellikle bir Smith grafiğinde istikrar çevrelerinin kullanımını içerir. Bu daireler kaynağın bölgelerini arsa ve kararsız hale getirmelerine neden olan dış geri bildirimleri yükler. Geri bildirim ağları bu çevreleri tüm pasif sonlandırmalar için koşulsuz olarak stabil hale getirebilir.Bu, transistörlerin iç geri bildirimlerini azaltarak elde edilir (geri kazanılır).

Ek olarak, geri bildirim ağları, düşük frekanslı kazanç nedeniyle parasitik osilasyonları bastırmaya yardımcı olur.Örneğin, küçük bir dizi geri bildirim yolunda direnen yüksek frekanslı rezonanslar, düşük frekanslı kazançlarını önemli ölçüde etkilemeden geri verebilir.

Olumsuz Geri bildirim ile Linearity

Linearity, bir amplifikatörün bir çıktı üretme yeteneğini açıklar ve çeşitli giriş noktalarının eksperatif kanalları ve degrad sistemi performansına müdahale edebilir, özellikle QAM veya OFDM gibi modern dijital modulation şemaları.

Olumsuz geri bildirimler, giriş sinyali ile varyasyonu azaltarak transfer fonksiyonunu lineerize eder. Açık-loop bir RF amplifikasyonun elde edilmesi, transkondüktör ve çıkış iletim değiştiricisi gibi transkriptiğe göre sıra dışı kalır. olumsuz geri bildirim uygulandığında, kapalı-loop kazancı yaklaşık 1 / hafifçe yükselir ve bu açık-loop kazanır.

Bu lineerizasyon etkisi, üçüncü siparişin geri bildirim noktasını karşılaştırarak ölçülmektedir (OIP3) ve birçok tasarımda, daha yüksek döngü, intermodülasyon bozulmasında daha büyük bir azalmaya yol açıyor. Ancak, lineerliğin gelişimi azaltılan kazanç maliyetinden gelir - sistem gereksinimlerine göre dengeye dayalı bir ticaret-off.

Geri bildirim ayrıca, yükselticinin transfer fonksiyonunu daha sabit hale getirerek harmonik bozulma özelliği de geliştirir. Örneğin, iki ton testi üçüncü sipariş intermodülasyonu (IM3) ürünler, orta geri bildirimle 10-20 dB'nin tipik bir iyileştirilmesini gösterir. Bu, kablo TV yükselteçleri ve hücresel temel istasyonlar gibi sistemlerde kritiktir ve birçok kanalda sinyal açıklıklarını korumak için düşük bir kesinti zorunludur.

RF Devrelerdeki Geri Bildirim Ağları için Tasarım

RF amplifikasyonu için etkili bir geri bildirim ağı tasarlamak, frekans yanıtını, faz geçişini, bileşeni parasitiği ve düzeni sağlamak için dikkatli bir dikkat gerektirir.Bu faktörlerden her biri iyi niyetli bir geri bildirim devresini doğru şekilde yönetilmediğinde bir istikrarsızlık kaynağı haline getirebilir.

Frekans Yanıtı ve Band genişlik

Geri bildirim ağı tüm işletim bant genişliğine karşı amaçlanan cevabı korumalıdır. Düşük frekanslarda, konseratör ve önyargı ağları istenmeyen zaman sabitlerini tanıtabilir. yüksek frekanslarda, geri dönüşteki parasitik geri dönüşler belirli bir frekansın üzerinde olumlu olmasına neden olabilir, osilasyonlara yol açar.

Faz Geçiş ve Açıklama

Önemli bir tasarım hedefi, geri bildirimde bulunan bir aşamaya geçilmesinden geri bildirim sinyalinin önyüklemesini engellemektir (180° değişim) döngünün hala bir birlik üzerinde olduğu frekansın üzerindedir. Bu durum olumsuz geri bildirimleri olumlu geri bildirimlere dönüştürür, osilasyona neden olur.

Kazanılan Derece

Geri bildirim bileşenlerinin kalitesi ve parasitik özellikleri doğrudan performansa sahiptir. Yüzeyin en düşük parasitik değerlere sahip olan bileşenlere sahiptir - küçük paketlerdeki ince film dirençleri ve çok katmanlı seramik kapasitörler gibi - ve simülasyonda parasitörler kendi kendine bağlı frekansları değiştirir.

Margin ve Loop League

Güçlü negatif geri bildirim (yüksek döngü kazancı) lineerlik ve istikrar toleransını geliştirir, ancak kapalı-loop kazanır. Weak feedback kazanır, ancak daha az bozulma artışı sunar. Seçim uygulamaya bağlıdır: düşük-noise yükseltici (LNA) bir alıcıdan önce, bir güç yükselticisi (PA) daha önemli olabilir.

Layout and Parasitics

RF frekanslarında, geri bildirim ağının fiziksel düzeni, şematik olarak önemlidir. Traces ek indükasyon ve kapasitance tanıtıyor ve ortak nokta sorunları azaltır. Ortak bir uygulama, transistör terminalleri en aza indirmek için mümkün olduğunca yakın olan geri bildirim bileşenleri yerleştirmektir. Symmetrical düzenleri de geri bildirim sinyalini dengelemeye ve ortak nokta sorunlarını azaltmaya yardımcı olur.

Elektromanyetik (EM) modellemeyi içeren simülasyon araçları, bu etkileri yakalamak için gereklidir. Tipik bir tasarım akışı S-parametreleri kullanarak bir şematik simülasyonla başlar, sonra geri bildirim ağının EM simülasyonuna geçişler bu parasitik elementlerin stabiliteyi doğrulaması için yapılır.

RF Amplifiers için Gelişmiş Geri Bildirim Teknikleri

Temel direnç geri bildirimin ötesinde, birkaç gelişmiş teknik talep edilen uygulamalar için gelişmiş performans sunar.

Dual Feedback Loops

Bazı yükselteçler iki geri bildirim yolu kullanıyor: Düşük frekanslı bir yanıt ile düşük frekanslı stabilite için optimize edilmiş bir yanıtla ve yüksek frekanslı tazminat için başka bir çift-loop yaklaşımı tek bir geri bildirim ağından daha geniş bant genişliği ve daha iyi lineerliğe ulaşabilir. Örneğin, düşük frekanslı bir döngü yüksek frekanslı yüksek frekanslı bir miktar sağlarken, yüksek frekanslı bir miktar yüksek frekanslı bir miktar mikrodalga frekanslarda stabiliteyi korumak için küçük bir kapasitör kullanır.

Aktif geri bildirim

Aktif geri bildirimde, geri bildirim ağı aktif bir cihaz içeriyor - transistör veya operasyonel yükselteç gibi - bu teknik entegre devre RF yükselteçlerinde yaygındır, ki, çip transistörleri dışsal bileşenler olmadan geri bildirimde bulunabilir. Aktif geri bildirimler çok yüksek lineerlik sağlayabilir, ancak karmaşık ve güç tüketimi ekliyor.

Adaptif Geri Bildirim

Adaptif geri bildirimler ağ dinamik olarak giriş sinyali seviyesine veya işletim koşullarına dayanan geri bildirim faktörü ayarlar. Örneğin, bir güçlendiricisi, düşük güçteki geri bildirim ağlarını en üst güçte geri kazanıp, baskıya karşı geri bildirimde geri bildirimde bulunabilecek bir çözüm ağı kullanabilir. Bu yaklaşım hem lineer hem de verimlilik değişken olarak uygulanabilir.Adaptive feedback is often using variable attenuators or digital control circuits, and it is a key Technique in follow and Dohertyifiers.

RF Sistemlerinde Geri Dönüşüm Ağlarının Pratik Uygulamaları

Geri bildirim ağları, modern iletişim altyapısında kullanılan neredeyse her RF amplifikasyonunda bulunur.

[FONT=0]cellular temel istasyon güç yükselticileri[Döneticileri)[FONT:0)))))))))) 64-QAM ve 256-QAM gibi karmaşık modülasyonlar için sıkı doğrusal olmayan bir temel istasyon PA, direnç gösteren spektrumlu bir geri bildirim ve besleme oranı (ACPR) korumak için lineer bir kombinasyon kullanır.

[FONT=0]GÖRÜŞÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜN

Inurite iletişim sistemleri[Döneticiler:0)[Döneticiler), sinyallerin uzun mesafelere seyahat ettiği ve en az bozulma ile birlikte, geri bildirim ağlarının yüksek sipariş modları için gerekli olan lineerliği sürdürmesine yardımcı olması gerekir. Seyahat- dalga tüp yükselteçleri (TWTAs) genellikle dış geri bildirimleri içerir, ancak sağlam devlet güç yükselteçleri (SSPAs) giderek artan bir şekilde GaN veya GaAs'ye entegre edilir.

[[InÜyesel ve ölçüm ekipmanları [DÜDÜDÜSÜSÜSÜSÜSTRİYE, TÜBİTAK ve vektör ağ analizörleri, RF amplifikatörler ile geri bildirim ağlarının doğru ölçümler için gerekli düz kazanç ve düşük bozulma sağlar. Örneğin, geniş bir ara frekansı (IF) bir spektrumda yükseltici, ±0.1 dB'nin düzlüğünü yüzlerce megahertz'in üzerinde tutan bir geri bildirim ağı kullanır.

Daha Fazla Öğrenme için Dış Kaynaklar

RF yükselteçlerinde geri bildirim ağlarını derinleştirmek isteyen okuyucular için aşağıdaki kaynaklar mükemmel teorik temeller ve pratik örnekler sunar:

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Geri bildirim ağları, modern iletişim sistemlerinin titiz taleplerini karşılamak için vazgeçilmez araçlardır. Bir radar alıcı veya uydu vericisi, faz geçişleri için hesaplamalar ve bileşen parasitics için muhasebe, mühendisler, iyi tasarlanmış geri bildirimler ağlarının önemini tasarlayabilirler - bu bir temel yetenek her RF tasarım için.