Güç Ampiifier Etkisi Signal Linearity ve Back-off Spectral yarık

Güç yükselteç (PA) kablosuz iletişim sistemlerinde temel bir bileşendir, doğrudan bir PA'nun erişimi, kalitesi ve verimliliği, daha yüksek veri oranlarının peşinde, modern modulation şemaları - 256-QAM ve OFDM gibi - genişletici yüksek üst düzey iletişim bağlantı noktaları için önemlidir (PAPR).

Güç Ampiifier Operasyon ve Back-Off

Amplifier Transfer Karakteristik

Geri çekilmek için, bir tanesi PA'nun transfer eğrisini görselleştirmek zorundadır, bu arsa giriş gücüne karşı çıktı gücüdür. Bu eğri düşük güç seviyelerinde oldukça lineerdir.Demir gücü yükselirken, yükseltici 1 dB sıkıştırma noktası olarak bilinir (P1dB).

Psat'ın üzerinde veya Psat'ın en iyi şekilde üretim ve DC-to-RF dönüşüm verimliliğini en iyi şekilde işletmektedir.Ancak, P1dB veya Psat gibi belirli bir miktar (measured in dB) tarafından belirlenen bir sinyal gücünün kasıtlı olarak azaltılması, PA'nun öncelikle lineer bölgesinde çalışmasını sağlamak için, P1dB veya Psat gibi.

Back-Off (OBO) ve Giriş Back-Off (IBO)

Back-off genellikle iki şekilde tanımlanır, ancak Çıktı Back-Off (OBO) sistem tasarımı için en alakalı metriktir. OBO, dB'nin doygunluk gücü ve ortalama çıkış gücü arasında tanımlanır: 0OBO = Psat (dBm)[FLT)).

Gerekli OBO, sinyal istatistikleri tarafından ağır bir şekilde yönlendiriliyor, özellikle de Peak-to-Average Power Oran (PAPR) Standart bir LTE veya 5G NR sinyali, 8-12 dB'nin zirvesini kesmek için, ortalama güç P1dB veya Psat'ın altında birkaç dB set olmalıdır.

Signal Linearity üzerindeki etkisi

AM/AM ve AM/PM Dönüşüm

Bir PA lineer aralığının ötesinde yönlendirildiğinde, giriş sinyalinin anlık amplitüdüne bağlı olarak amplitüd ve faz bozulmaları tanıtılır. Bu, AM/AM dönüşümü (kendi sıkıştırması) ve AM/PM dönüşümü (faz değişimi) ile karakterize edilir.

İdeal bir PA'da, çıktı amplitüdün girişinin mükemmel bir kopyası ve faz değişimi süreklidir. Gerçek bir PA'da, giriş gücü satışa doğru yükselirken, çıkış sinyalinin sıkıştırılması ve çıktının aşaması, yeterli geri ödeme yaparak, işletim noktası transfer eğrisinin iki katına çıkarılmıştır.

Hata Vector Magnitude (EVM) Degradasyon

Hata Vector Magnitude (EVM), doğrulanmış takımların ideal pozisyonlarından sapmalarını ölçen kapsamlı bir modulation-domain metricdir. İletişim standartları katı EVM sınırları (örneğin, < % 64-QAM, < % 3,5 256-QAM için).

PA back-off ve EVM arasındaki ilişki doğrudan. Yetersiz geri çekilme anında sinyal zirveleri sıkıştırmaya, takımyıldız puanlarını sıkıştırıp döndürmeye neden olur, doğrudan EVM. A tasarımcı EVM özelliklerini önemli bir performans olarak karşılamalıdır[Dönlendirme işlemi yaparken, gerilim ve sıcaklık (PVT) varyasyonları.G mükemmel EVM ama fedakarlık aralıkları ve verimliliği.ASIFLT:0) Modern 5G NR testi, EVM'yi genel olarak işaret kalitesi için önemli bir performans olarak vurgular.[FLT)

Intermodulation Distortion (IMD)

Belki de doğrusal olmayanlığın en zararlı etkisi Intermodulation Distortion (IMD) Bir PA çok ton sinyali ile yönlendirildiğinde, doğrusal olmayanlar girişin toplam ve farkı frekanslarında şaşırtıcı tonlar üretir.

Odd-order intermodülasyon ürünleri, özellikle üçüncü sipariş (IMD3), taşıyıcı frekansına yakın oldukları için sorunludur ve kolayca filtrelenemeyeceklerdir. Üçüncü Order Intercept Point (IP3) lineerity için temel bir değerdir.

İyi bilinen bir baş kuralı var: her 1 dB geri çekilme için, IMD3 ürünleri bu ticaretle ilgili olarak 3 dB tarafından geliştiriliyor. Bu, IMD. Modern lineerizasyon teknikleri için baskı yapmak için inanılmaz derecede güçlü bir araç sunuyor, örneğin Digital Pre-Distortion (DPD), bu ticaretten rahatlamak için tasarlanmıştır.

Spectral yarı ve Düzenleme

Spectral Regrowth ve Adjacent Channel Power Oran (ACPR)

Spectral saflık, aktarılan enerjinin tahsis edilen frekansı kanalıyla nasıl sınırlandırıldığını ifade eder. doğrusal olmayan bir PA dijital olarak ayarlanmış bir sinyal, bozulma ürünleri sinyal bant genişliğinin ötesine uzatılır.Bu, ⁇ regrowth olarak bilinir.

Adjacent Channel Power Oran (ACPR) bunu ölçmek için kullanılan standart ölçümdür. Doğrudan bitişik kanal müdahalesi) olarak tanımlanır. Doğrudan komşu kullanıcılarla müdahaleye neden olur.

Spectral Maskeyi Toplantı

Dünya çapındaki düzenleyici organlar, tıpkı FCC ve ETSI gibi, ⁇ maskeleri olarak bilinen katı emisyonlar sınırlarını uygular. Bir verici, tüm frekans dengeleri arasındaki maskenin altında tutmalıdır.

Back-off, uyumluluk sağlamak için ilk savunma hattıdır. PA'dan geri dönüp, ağır olmayan eşitsizlikler kaçınılır, dramatik olarak YEŞİ'yi azaltırken, bu iyi ⁇ saflığını garanti eder, sık sık sık filtreleme ve DPD ile daha ileri enerji seviyelerinde çalışırken maskeyi bir araya getirir.

Zavallı Spectral'in Maliyeti

Yetersiz bir verici çalışma, düzenleyici iyilerin ötesinde sonuçlar doğurmaktadır. ⁇ maskesini ihlal eden bir verici, bitişik gruplarda çalışan alıcılar için gürültü kaynağı olarak hareket eder.Bu, hassaslığı ve aralıklarını etkili bir şekilde azaltır.

Verimlilik Cezası ve Modern Optimizasyon Stratejileri

Derin geri çekilmeden kaçınmak için rasyonel olan basit: 03.D:0) Güç verimliliği geri çekilme ile ilgilidir[DDDDDDD) P1dB'de çalışan bir PA% 45-50'ye kadar% 6'ya ulaşır ve verimlilik genellikle% 10 dB'ye kadar düşer ve verimlilik% 10 dB'ye kadar düşebilir.

Mimari Çözümleri: Doherty Power Amplifier

Doherty PA, Sınıf AB'de en yaygın olarak kabul edilen bir çözümdür, Sınıf C'de verimlilik düşüşü azaltmak için modern makro-telif temel istasyonlarda en yaygın olarak kabul edilir.

Düşük güç seviyelerinde (yüksek geri çekilme), sadece ana yükselteç aktiftir. giriş gücü arttıkça, zirve yükseltici ortaya çıkıyor, Doherty güç yükselteçlerinin temellerine göre yüksek verimlilik sağlar).

Tedarik Modulation: En Geliştirme İzleme (ET)

Bir başka yaklaşım, PA'nun tedarik gerilimini gerçek zamanlı olarak modüle etmektir.In an En Geliştirme İzleme (ET) sisteminde, yüksek hızlı bir DC-DC dönüştürücü, tedarik gerilimini zarfı takip etmek için ayarlar.

Zar düşük olduğunda, tedarik gerilimi düşer, DC güç tüketimini azaltır. zarf zirveleri olduğunda, tedarik gerilimi, patlamanın kesintiye uğramasını engellemek için artırılır.Bu, PA'nın üst düzey verimlilik için sıkıştırma noktasına yakın çalışmasını sağlarken, tedarik takibi geri dönüş aralıkları sırasında kaybı ele alır. ET yaygın olarak modern akıllı telefon PA'larda batarya hayatını uzatmaya kullanılır.

Dijital Pre-Distortion (DPD): Ticaretin Elini Altırmak

Dijital Pre-Distortion (DPD), mükemmel lineerliği sürdürmek için bir PA'nun daha zor (daha az geri çekilmesi) yönlendirilmesine izin veren güçlü bir sinyal işleme tekniğidir.Ana fikir, PA'nın dijital alanda "geri" bir model oluşturmaktır.

DPD motoru giriş sinyalini önceden ayırt eder. Bu sinyal doğrusal olmayan PA'dan geçerken, bozulmalar iptal edilir, yüksek derecede lineer bir çıkıştan ayrılır. DPD, PA'nın lineer işletim aralığını etkin bir şekilde genişletir.

Uygulamada, DPD kullanan bir sistem, yüksek güç üssü istasyon PA'nun yerine PA'dan geri dönebilir. Bu, aynı veya daha iyi ACPR ve EVM performansına ulaşmada çok daha yüksek verimlilik sağlar.Doherty mimarlıklarının ve DPD'nin kombinasyonu yüksek güç üssü PA'nun standart çözümüdür.

Pratik Sistem-Level

Crest Faktörü Azaltma (CFR) ve Peak Cancellation

CFR, yüksek riskli dB'ye karşı yapılan herhangi bir modern vericide kritik bir DSP bloğudur. Bu doğrudan PA için gerekli olan en yüksek zirveleri ve filtreleme ile ortaya çıkan GFO'nun 12 dB'den 7-8 dB'ye kadar sinyalini azaltabilir ve filtreleyebilir.Bu doğrudan PA için gerekli olan performansı azaltır, genel sistem verimliliğini artırmak için.

Termal Yönetim ve Cihaz Stresi

Operasyon arka seviyesi doğrudan yükselticinin termal profiline dikilir. Derin arka tarafta bir PA çalıştırın, RF çıktı gücü düşük olduğundan daha düşük (ortalama) RF çıktı ve verimlilikle kıyaslanır, yani cihaz en yüksek ısıyı üretmekten kaçınır.Bu, transistörde en kötü senaryoda "hot spotting"e yol açabilir.

Özel uygulamalar için teknoloji karşılaştırması

Link Bütçe ve Sistem Mimarisi

Gerekli geri çekilme, bağlantı bütçesi tarafından yönlendirilen bir sistem seviyesindeki seçimdir. Bağlantı bütçesi, belirli bir veri oranı için en güvenli yol kaybı tanımlar. Yüksek veri oranları daha yüksek SNR gerektirir, bu da EVM'yi daha pahalı lineerleştirme gerektirir.

Sistem mimarı bu faktörleri dengelemelidir: uzun menzilli makro-telif, maksimum çıktı gücü ve verimliliğin maliyeti, Doherty ve DPD gibi gelişmiş mimarileri lehinedir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Güç yükselteç kavramı arkadan RF sistemi tasarımında en önemli parametrelerden biri olmaya devam ediyor. Sinyal sadakati (linearity and ⁇ saflığı) ve operasyonel verimlilik arasındaki doğal çatışmayı gezinmek için kullanılan temel knob.

5G-Advanced ve 6G'ye doğru ilerlerken, daha yüksek bant genişliği ve modulation kompleksleri ile, PA lineerliği üzerindeki talepler daha aşırı olacaktır. derinleştirilmiş güçlendirici yapılar (LMBA) ve modulation:0) ile uğraşmak için yöntemler tutarlıdır.[Dönetici:) Hedef, tüm modern iletişim kurma konusunda daha az maliyetli bir şekilde şarj edici noktaya kadar yakın olacaktır.