Güç Ampirasyon Verimliliğinin İyileştirilmesi için Frekans-selective Tekniklerin Kullanımı

Güç yükselteçleri (PA) modern radyo frekansı (RF) ve mikrodalga sistemleri, hücresel temel istasyonlardan ve uydu transistörleri radar vericilerine ve kablosuz internete (IoT) cihazlarının ısıtılması, cihaz ısısını azaltmak, düşük güç RF sinyalini uzun mesafelere veya kayıp medyaya iletmeleri için uygun bir seviyeye çıkarmaktır.

Güçlendirici Verimliliği Anlamak

Güç yükselticiliğinde verimlilik en yaygın olarak ifade edilir:0)drain verimliliği)[D[DÜDÜ:3) = P) yükselteçmiş)[D=[D=D=D=D))[D=[D=D=D=D=D=D)))))) ve yüksek çözünürlükte (P/FLT: 9))

Klasik doğrusal yükselteç topolojiler - Sınıf A, AB, B ve C - Lineeritenin maliyetine veya tersine verimlilik. Örneğin, bir Sınıf A amplifikatörü (konuş açısı 360°) teorik olarak% 50 drenaj verimliliğini tam olarak tek başına elde edebilir; frekanstan korunmak için kullanılan yüksek çözünürlükte frekansların azaltılması için kullanılır.

Verimlilik aynı zamanda atrofik gerilim ile bağlantılıdır (en yüksek akıma kadar) Frekans-selective konseptif uyumsuzluğu, temel frekansta yük hattının optimal olduğu, yük hattının gerilimi ve mevcut dalgaformlarının mümkün olduğunca yüksek olduğu gibi - aynı anda en yüksek gerilim ile sabitlenmesini sağlar.

Anahtar Frekans Seçici Teknikler

Frekans destekli yöntemler iki geniş kategoriye sınıflandırılabilir: [[ŞUYGÜN:0) Frekans destekli filtreleme ve eşleştirme ağları) Bu, frekans bağımlı dürtüsel dönüşüm sağlar ve [[Dönetici:2)aktif teknikler) Bu sömürücülük, frekans algılama veya tedarik modülasyonu frekans-aware şekilde inceler. Aşağıda en önemli yaklaşımlar inceler.

Harmonic Torder ve Resonant Devreleri

Standart bir Sınıf F amplifikasyonunda, düşük bir boşluk (veya açık devre) bir meydan okuma hattına yaklaşmak için yük devretme gerilimi oluşturmak için tasarlanmıştır. Standart bir Sınıf F amplitüdünde, çıktı ağı, harmoniklere ve yüksek bir boşlukta bile uygundur.Bu tür bir kare dalgalara yaklaşmak için drenaj gerilimi şekillendirir ve tüm tasarım kontrollerini gerektirir.

Ters Sınıf F (Class F) -1) tam tersi yapar: hatta harmonikler açık uçlu filtreler, çiftleştirilmiş filtreler, benzer teorik verimliliklere yol açar, ancak karmaşık son derece dar bantlar kullanılır.

Doherty Power Amplifiers

Doherty mimarisi, W. H. Doherty tarafından 1936 yılında icat edilen, sadece iki yükselteçlileri birleştiren frekans-malzeme tekniğidir - ana (karrier) yükselteçmiş ve üst yükselteçli yükselteç (ahelp) yükselticisi ile - yük devretme işlemine göre, sabit bir şekilde sabit bir yükseltilebilir.Bu yükleyicisi, yalnızca temel yükselticiliği azaltılabilir.

Doherty yükselteçinin frekans seçiciliği, frekans bağımlı dengesizlikleri telafi etmek için çeyrek- dalga dönüştürücüden ortaya çıkar ve bu ilerlemelere rağmen, sınırlı bir bant genişliğine sahip olan yüksek verimlilike sahip olan dengeleme hatlarının belirlenmesi ve aktif cihazın parasitik elemanların dikkatli bir simülasyonu önemlidir.

En Geliştirme İzleme ve En Geliştirme Eliminasyon ve Restorasyon

Makul izleme (ET) öncelikle bir tedarik-modülasyon tekniğidir, genel PA verimliliğini geliştirmek için frekans-sel olarak uyumlu bir şekilde birleştirilebilir.In ET, PA'nın tedarik gerilimi, yüksek verimlilik zarfını takip etmek için dinamik olarak ayarlandığında, yükselticinin büyük geri yükleme noktasına daha yakın çalışmasını sağlar.In key frequencyselective behavior in the design of the Supply modlator: it must have wideband (to follow fast zarf varyasyonları) while maintain high replica high replica.

[FONT:0)Engelişme ve restorasyon[Dönetici:0) Bu, fazı ve amplitüd yollarını ayırarak daha ileri bir adım daha alır. RF sinyali ilk bölünmüştür; amplifikasyon kabuğu son derece verimli bir anahtarlama kutusu ile çok geniş bir bağlantı noktası haline gelir ve iki aşamaya kadar ertelenen bir taşıyıcı, ancak teorik olarak %100 tedarik edilebilirlik için optimize edilir.

(KatNC ve Chireix)

Pasif bir kombinasyon ile iki sabit gelişim için de bilinen dışsal bileşenler (LINC), iki yüksek verimli anahtar değiştiriciyi birleştirir (Class D veya E) pasif bir kombinasyonlu ile birleştirir: Chireix birleşimi, her bir yükselteç için görülen düzeltmeleri kullanarak, belirli bir çıkış noktalarına göre optimize etmek için kullanılır.

Frekans Seçici Tekniklerin Faydaları

Uygulamaları Across Industries

5G/6G Hücreleri Altyapısı

5G'deki kitlesel MIMO dizileri ve küçük hücreler, geniş anlık bantlarla başa çıkabilen güçlendiricileri gerektirir (400 MHz'e 400 MHz'ye kadar) ve yüksek PAPR (10-12 dB) Doherty ve zarf PAS'leri takip etmek için, hem de frekans-sel olarak uygun eşleşen, temel istasyonlarda de facto standartlardır.Son GaN bazlı Doherty PAs, 8 dB'de %55'e kadar verimli bir şekilde aktif hale gelecektir.

Uydu İletişimi

Uydu transponder geniş frekans grupları üzerinde çalışır (örneğin, Ku-band: 12-18 GHz, Ka-band: 26-40 GHz) çok sınırlı DC güçlendiricileri ile çok rekabetçi olan son derece uyumlu son derece karmaşık uçları ve yük-modülasyon teknikleri, çok yönlü işlem sırasında sıkı doğrusal olmayan gereksinimleri karşılamak için daha rekabetçi hale getirir.

Radar Sistemleri

Hem askeri hem de sivil radar sistemleri (örneğin, AESA, hava radarı) yüksek zirve gücü ve yüksek görev döngüleri talep eder. Frekans destekli tasarım, PA'nın ortalama effici oranlarının %70'i üzerindeki etkisini azaltabilmesine izin verir, soğutma sisteminin boyutunu ve ağırlığını azaltır.Modern dijital bilgilendirici radarları için, PA'ların da geniş bir anlık bant genişliğine sahip olması gerekir - diğer bir meydan okuma-sıtma ağları ile ele geçirebilmeleri.

Kablosuz Altyapı ve IoT

Düşük maliyetli, yüksek oranda Wi-Fi (2.4/5/6 GHz) için yüksek entegre PA'lar ve Bluetooth Low Enerji, belirli kanallarda verimliliği artıran basit bir uyum sağlayan basit rezonans ağlarından yararlanabilir.In IoT Gateways that aggregate many Low-rate devices, frekansı-selective teknikleri tek bir PA'yu birden fazla alt bantları (örneğin, 868 MHz, 915 MHz) en az karmaşık hale getirmek için tek bir PA etkinleştirir.

Meydanlar ve Ticaret-

Avantajlarına rağmen, frekans destekli teknikler birkaç tasarım zorluklarını ortaya koyarlar. İlk,İLFLT:0) bant genişliği sınırlaması[Döneticileri, MEMS anahtarları) rekontr edilebilirlik sağlar, ancak 20-30'un üzerindeki sikli bant genişliğini genişletir.

İkinci olarak, 2. GHz için tasarlanmış bir Sınıf-F PA, ikinci akustik kısa devrede, transistöre neden olan yüksek gerilim stresine neden olabilir. Örneğin, 2 GHz için tasarlanmış bir Sınıf-F PA, 2.5 GHz'de kötü performans sergileyebilir, çünkü ikinci-harmonik kısa devre, transistörete yüksek gerilim stresine neden olur.

Üçüncü olarak, C, derin Sınıf AB, dijital predistortion (DPD) tarafından düzeltilmesi gereken önemli bir fark (DPD) DPD'nin kendisi geniş bant sistemlerinde, DPD düzeltme sinyali orijinal sinyalden daha fazla bant genişliği gerektirebilir (örneğin, 3-5× sinyal, kanal genişliği ile düzeltilmelidir).

Dördüncü olarak, bir GaN HEMT (CFLT:2) cihazının etkisi, bir tırma mekanizmasına daha belirgin hale gelir. Örneğin, bu kapasitans cihazının çıkışı yaygın bir tekniktir, ancak achievable bant genişliğini azaltır.

Son olarak,FL:0) maliyetli ve karmaşıklık[Dönetici: Çok aşamalı Doherty yükselteçleri, özellikle yüksek çözünürlük uygulamaları için uygun çözümler gerektirir; zarf takip etmek yüksek hızlı, yüksek verimli tedarik modüllüğü gerektirir; dışlama sistemleri son derece doğru fazlayıcılara ihtiyaç duyar ve birleştiricilere ihtiyaç duyar. Tüm bunlar malzeme ve tasarım zamanlarına ek olarak yüksek değerli uygulamalar için çözümler üretir.

Future Yol ve Araştırma Trendleri

Daha yüksek veri oranları ve enerji verimliliği için sürekli talep, frekans destekli tekniklerde inovasyonu sürüyor. Birkaç araştırma avenues özellikle umut verici:

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Frekans destekli teknikler, kabul edilebilir doğrusallık ve bant genişliğine uygun olarak, Doherty yükmodülasyon mimarisine ve kanallamalarına sunulan önlemleri dikkatlice şekillendirmek için gereklidir, bu yöntemler doğrudan sistem performansını sınırlandırır. Haberleşmenin% 70'in üzerinde ilerlediği şekilde, yüksek çözünürlükte ve yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte hızlanır.