Dijital Signal Processing (DSP) kendisini büyük hücresel temel istasyonlara ve uydu vericilere kadar uzanan sistemlerde sağlam bir şekilde genişletmiştir. DSP, temel dinamikleri ve enerji korumalarını sağlamak için gerekli olan teknik özellikleri değiştirme ve uygulamadaki hataların yerine getirmenin ötesinde, gerçek zamanlı olarak doğrulayıcıları ve enerji koruma koşullarını keşfederek, bu talepleri doğru bir şekilde yerine getirmenin yollarını sunar.

Amplifier Systems'de Dijital İşaret İşlemeyi Anlamak

Onun özünde, DSP, ikili sayıların matematiksel manipülasyonunu içerir - sonra adanmış bir işlemci koşu algoritmaları tarafından işlenebilir, eşitleme, şekillendirme ve adaptif düzeltmeler yapılır.In the component is first digitized using an Analog-todigital dönüştürücü (ADC) Dijital gösterimi - ikili sayıların akışı - sonra, bu algoritmaların çalıştırılması, aynı zamanda şekillendirilmesi ve uyarlanabilir düzeltmeler.

DSP'nin gücü sadece onun hassas değil, aynı zamanda tekrarlanabilirlik ve esnekliğindedir. 32-bit sabit nokta ile uygulanan bir filtre, sabit olmayan bir sistem (gerçek zamanlı işlem) için her örneklemeyi zorlayan birkaç mikrosaniye içinde durdurmalıdır.

Örnekleme süreci, gürültüyü ve potansiyel aliasing'i tanıtıyor, bu yüzden 5G gibi geniş bant uygulamaları, örnekleme oranları 500 MSPS'nin ortak olduğu gibi yüksek çözünürlüklü veri dönüştürücüleri maliyet-malzemete, hatta en az iki kat daha yüksek faiz oranın en yüksek düzeyde olması gerektiği anlamına geliyor.

DSP Entegrasyonundan Anahtar Geliştirme

DSP'yi bir güç yükseltici mimarisine entegre etmek, analog tasarımların sınırlamalarını doğrudan ele alan birkaç farklı gelişmeyi ortaya koyar. Bu geliştirmeler dört ana alana gruplanabilir: gürültü ve bozulma, adaptif kontrol, verimlilik optimizasyonu ve lineerizasyon.

Gürültü ve Distortion Azalt

Geleneksel analog yükselteçler, termal gürültü, güç tedarik humundan muzdarip ve aktif cihazlar tarafından tanıtıldı. DSP, analog filtrelerle mümkün olmayan sofistike gürültü azaltma algoritmaları uygulayabilir.Örneğin, DSP, geri kalanını etkileyen gerçek zamanlı filtrelerle belirli müdahale frekansları ortadan kaldırır.In audioifiers, dijital geçit filtreleri dik bir eğim ve düşük bozulma ile grupları ayırabilir, her transdüserin optimal şekilde yönlendirilmesine izin verebilir.

Adaptasyon Kontrolü ve Gerçek Zamanlı Optimizasyon

Güç yükselteçleri genellikle farklı koşullar altında çalışır: Yüksüzlük değişiklikleri (örneğin, reaktif bir dürtü ile bir konuşmacı), eğrilik dalgalanmaları ve tedarik gerilimleri droops. Analog geri bildirimler döngüleri bir dereceye kadar telafi edebilir, ancak daha sonra bant genişliğine ve genellikle ek devrelere ihtiyaç duyar. DSP tabanlı adaptive control sistemleri monitörü anahtar parametreleri - güç, çıkış noktası, dinamik bir hıza - dinamik bir sabitleme noktası olarak sabitlenebilir.

Verimlilik İyileştirmeleri

Verimlilik, özellikle alüminyum sinyalin izlenmesi için birincil ölçümdür, cihazı zirveye yakın tutmalıdır. DSP tam olarak fazı ve amplitüdün yüksek verimliliklerini büyük bir çıkış gücü yelpazesine kadar korumak için DSP kullanır.DSP'ler hem ısıtımı hem de hızlanan yüksek çözünürlükte, DSP'ler ısıtımı ve hızdaki kayıpların arttırılmasına olanak sağlar.

Dijital Predistortion (DPD) ile doğrusallaştırma

Belki de güç yükselticileri için en etkili DSP tekniği dijital predistortion (DPD) Güç yükselteçleri, yükselteçli ve geçici yükselteçli yükselteçler oluşturma, düzenleyici ⁇ maskeleri karşılamak ve düşük miktar hata oranlarının dijital iletişimde olmasını sağlamak için en azamettir. DPD, yükseltici olmayan bir işleve ulaşmadan önce giriş sinyaline başvurarak çalışır. Toplam sistem - tam zamanlı yükselteçli artı yükselticisi - sonra lineer bir yanıt ile ilgili değişiklikler.

Gelişmiş DPD uygulamaları, yüksek çözünürlükte (DSP platformu, Volterra serisi veya sinir ağları kullanarak) hafıza etkilerini (veya bu modeller, iç içe geçmiş sinyal kanallarını (AM-HA) ve yüksek hız ADCs, DACs) ile çarpıtmayı başarabilir ve matrix arithmeticisinin arka segmentini yerine getirir.

Uygulama Stratejileri ve Zorluklar

DSP'nin bir güç yükselticisinde faydalarını gerçekleştirmek, donanım ve yazılım bileşenlerinin dikkatli bir şekilde seçilmesini gerektirir ve bu bölüm, mühendislerin gezinmesi gereken ticari bağlantıların belirlenmesini gerektirir.

Donanım Platformları

Dijital işlemci seçimi gerekli örnek oranı, algoritma karmaşıklığı ve geç bütçe tarafından yönlendirilir: Üç ana seçenek var:

  • [FONT:0) Dijital Signal Processors (DSPs))[DSP)[DSP)[DSP)[DSPS))[Dönetici işlemleri için optimize edilmiş genel amaçlı çipler. Programlamanın esnekliği ve kolaylaştırılması ancak geniş bant uygulamaları için en yüksek örnek oranları veya en düşük gecikme oranı elde edemezler.
  • [FONT=0]Field-Programlanabilir kapı Dizileri (FPGAs)) - Özel donanım paralelliğine izin vermek, yüksek kodlu DPD ve filtreleme için idealdir. FPGAs, saat döngüsüne birden çok örnek verebilir ve DAC/ADC arabirimleri için yüksek hızlı transceiverleri bütünleştirebilir.
  • [FONT=0)Sistem-on-Chips (SoCs)[Dönetici:0)[B][B][B][B][/FONT=C) ile birlikte, FPGA kumaşı ile bir işlemciyi birleştirin. örnekleri Xilinx Zynq ve Intel Stratix 10. SoCs her iki dünyanın en iyisini sunar: DSP algoritmaları programlanabilir mantık üzerinde çalışır.

Birçok modern güç yükselteç modülleri, özellikle 5G altyapısı için, SoCs'i özel DPD hızlandırıcı bloklarla kullanın. seste, düşük maliyetli DSP çipleri (örneğin, Analog cihazlar SigmaDSP, TI TLV320) s.

Yazılım ve Algorithm Development

DSP algoritmalarının güç yükselteçleri için geliştirme, optimizasyondaki davranışı modellemeyi (örneğin, MATLAB ve Simulink gibi araçlar) modellemeyi ve C kodu veya HDL'yi geliştirmeyi ve DPD katlarının güncelleme oranını doğrulamaktadır.DPD için, model parametrelerinin tanımlanması, dönüşüm algoritmaların belirlenmesi (örneğin, en az kareler) gömülü işlemcide çalışan C kodu veya HDL'yi uygulamaktadır. Gerçek zamanlı kısıtlamalar, DPD katlarının güncelleştirilmesini sağlar.DPD katlansepsiyonel izleme oranına göre, hızdaki hızdaki hızdaki hızdaki hızdaki hızlarda da hızlarda hıza kadar yavaş olmalıdır.

Ticaret: Latency, Power Beauty ve Maliyet

Her DSP operasyonu sinyal yolunda bazı gecikmeler getiriyor. Ses yükselteçlerinde, 10 m'lerin altındaki gecikme genellikle kabul edilebilir, ancak canlı ses takviyesi için, DSP motorlarının güç tüketiminin istenen miktarlar için yüksek gecikmelere karşı dengelenmesi gerekir ( birkaç mikrosaniye) çünkü yükselticiler genellikle donanımda kritik yolları uygulama kararından 20 W tasarruf ederken, DSP motorlarında yüksek oranda artış gösterir.

Test ve Geçerlilik

DSP-enhanced güç amplifikasyonu hem dijital hem de RF veya ses ölçümlerini gerektirir. RF için anahtar rakamlar bitişik kanal gücü oranını (ACPR), hata vektör büyüklüğü (EVM), ve vektör sinyali transistörleri kullanarak düzelme sistemleri kullanılarak ölçülmelidir (THD+N), intermodülasyon (IMD), ve sinyal-noise oranı (SNR).

Endüstri Uygulamaları

DSP'nin güç yükselteçleriyle evliliği, geniş bir endüstri yelpazesinde kabul gördü, her biri kendi özel gereksinimleri ve yararları ile.

Ampiifiers

Konserler ve stüdyolar için profesyonel ses yükselteçleri, DSP, yüksek seslenici yönetime izin verir: Bağlar, eşitleştirme, gecikme, limitli ve dinamik aralık sıkıştırma - tüm dijital olarak analog bileşeni olmadan ayarlanır. Ev tiyatro alıcıları DSP'yi özellikle oda düzeltmesi için kullanır (örneğin DSP'den faydalanır).DSP'den gelen geçiş modları ve ters filtreler için geri bildirim uygulanır.

Radyo Frekansı ve Kablosuz

Kablosuz altyapı -4G, 5G ve gelecekte 6G - sıkı doğrusallık özellikleri karşılamak için DPD'de ağırlığa sahiptir. Base istasyonu güç yükselteçleri, yüksek çözünürlüklü sinyalleri (örneğin, DSP'yi seyahat eden dalga tüp yükselticileri için genişleterek) DSP'yi genişletmelidir.

Yayınlama ve Radar

TV ve radyo için yayıncı vericiler, bitişik kanallarla müdahale etmekten kaçınmak için yüksek lineerlik gerektirir. DSP predistortion standarttır. Radar sistemleri, DSP ile kirişli güçlendiricileri kullanır ve ağırlık ile uyarlanabilir.In staged-array radarı, her anten elemanının kendi güçlendiricisi ve DSP modülüne sahip olabilir; dijital kontrol, kirişin direksiyon ve nulling için hassas amplifikasyon ve fazlama için ayarlanabilir.

DSP ve güçlendirici entegrasyonunun evrimi hızlı bir hızda devam ediyor. Birkaç trend daha performans geliştirmek ve yeni yetenekleri sağlamak için söz veriyor.

DPD için el sanatlarılı modeller yerine, DPD için geliştirilmiş olan modeller, eğitim verilerinden gelen yükselteçleri öğrenebilir ve DPD'ye dayalı olarak değişen koşulları daha sağlam bir şekilde değiştirebilir. FPGA-based inference motorları artık gerçek zamanlı operasyona izin veriyor. AI ayrıca en iyi verimlilik performansı ticari olarak seçebilir ve bir anomali tespit edebilir.

[FONT=0)Wide Bandgap yarı iletkenleri.[DK 1: 1) GaN ve SiC güç cihazları, silikon LDMOS'den daha yüksek bir kesinti gerilimi ve daha iyi verimlilik sunar. DSP daha geniş bant genişliğine ve daha yüksek lineerity gerekliliklerine sahip olmalıdır.

[FONT:0) Tam Dijital Güç Ampiksiyonları[Döneticileri 1), DSP'nin dinamik hata şekillendirmesinde yardımcı olabileceği “dijik güçlendiricisi” kavramıdır.

[FONT:0]Integration and Miniaturization.[DÜT:1] ADC, DSP ve küçük bir paketteki güç aşaması IoT ve giyilebilir uygulamalar için ortaya çıkıyor. Sisteme uygun paketleme (SiP) gibi Gelişmiş ambalajlar daha fazla azaltılacak boyutta ve güç tüketimi azaltacaktır.

Dijital predistorasyon ilkeleri hakkında daha fazla okuma için, TMS320C6x DSP) ile güçlendiricisi üzerinde uygulama notu (DPDS)) bulunabilir. A detailed applications overview can be found in theENFLT:2.For audioTexas Instruments application note on power lineization using TMS320C6x DSP).

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Dijital Signal Processing, yüksek performanslı güçlendirici tasarımında vazgeçilmez bir bileşene alternatif olarak taşındı. Doğru gürültü azaltımı, uyarlayıcı kontrol, dramatik verimlilik kazanımlar ve dijital predistor AI-güdümlü algoritmaları aracılığıyla, geniş bant genişliği yarı iletkenleri ve DSP uygulamaları daha az güçlendirici hale getirmeye devam ederken, DSP çipleri, FPGA'ları ve SoC'leri - geç saatlere kadar denge sağlayan çözümler - DSP'nin performansı ve performansı için daha uzun süre boyunca yükseltici sistemlere ve performansa devam ediyor.