Table of Contents

Doğru olmayan güç yükselteçleri (NPAs) neredeyse her modern radyo frekansı (RF) verici, hücresel temel istasyonlardan ve uydu bağlantılarından Wi-Fi yönlendiricileri ve radar sistemlerini inceler. birincil işlevi - düşük güç sinyalini kablosuz bir kanal üzerinden doğrulayın - bu cihazların fazında güvenilir bir şekilde kodlanmış olan bu tür olumsuzlukların bozulması ile ilgili olarak, yüksek hata ve hataların bozulmasına yönelik olarak, QPS'nin özellikle de kritik hataların azaltılmasına yol açan hataların (Dönemli) bozulmasına neden olur.

Nonlinear Power Amplifiers

Bir güç yükselticisinin lineerliği, çıktı sinyalinin giriş sinyalini nasıl doğru bir şekilde çoğaltıldığı ile tanımlanır, ancak sabit bir kazançla ölçeklenir. İdeal bir yükselteç, özellikle de yüksek verimlilik elde etmek için girişin mükemmel bir ölçeklendirilmesi için giriş sürümünü üretecektir.Gerçek dünya yükselticilerinin ötesindeki en yaygın iki tezahürü (en-dünya yükselticisi) dönüşüm ve amplifikasyon (AMPM) dönüşüm ve amplifiğe dönüşmek için.

AMAM demleme, çıktı gücünün lineer bölgenin ötesine nasıl yükseltildiğini açıklar. Örneğin, girişte 1-dB artış, yalnızca çıktıda 0,5-dB artışını üretebilir. AM-PM demasyonu, girişin amplifikasyon değişiklikleri olarak ortaya çıkan bir aşama değişikliğini ifade eder.

Güç yükselteç sınıfları, doğal doğrusallık ve verimliliklerinde farklıdır. Sınıf A amplifikleri son derece doğrusaldır, ancak dışsal olmayan sinyaller için uygun olmayan sinyallerin tercih edilmesi.Probrasyonel sınıf ve işletim noktası seçimi - daha iyi bir işlem için kabul edilebilir doğrusallık sağlamak için - yollanan C amplifikasyon noktası ile ilgili olarak, sonuçsuz bir şekilde etkiler.

Faz Modulation ve Modern İletişimdeki Rolü

Faz modulation (PM) ve dijital varyantları (fayda anahtarlama, PSK) sabit bir amplifikasyon taşıyıcı sinyalinin aşamasıyla ilgili verileri kullanarak kodlayın. ikili PSK (BPSK), iki faz (sırature PSK (QPSK) daha yüksek verimli hale getirmek için dört ayrı aşama kullanır.

Modülasyon programının emri ile faz hatalarının azaltılması. QPSK alıcı bir aşama hatasına neden olan bir aşama hatasına tahammül edebilir, ancak 64-QAM sinyali, 64 farklı takım puanını kullanan, karar sınırlarına ve hatalarına karşı çıkan herhangi bir bozulmaya izin verebilir.

Nonlinear Power Amplifiers on Stage-Modated Signals

AM-AM ve AM-PM Distortion

NPAs degrad fazı ayarlanan sinyallerin birincil mekanizması AM-AM sıkıştırma ve AM-PM dönüşümün kombinasyonudur. Süreklileştirilmiş bir sinyal için (örneğin, saf PSK, amplifikasyon ile), AM-PM dönüşümü baskın endişedir.

Bir QPSK sinyalini, önemli AM zarfı ile bir güçlendiricisi ile filtrelenmiş bir sinyal olarak göz önüne alındığında, her anlık amplifikasyon seviyesi farklı bir fazda meydana gelir.Bu sonuçlar aranış noktalarına (gelişmiş varyasyonları) eşit olarak sürekli olarak sürekli olarak genişletilebilir.

Spectral Regrowth ve Adjacent Channel Interference

Lineer yükselteçler, iç içe geçmiş kanalların (IMD) ile, orijinal sinyal bant genişliği dışındaki frekans bileşenleri üreten intermodülasyon bozulmasına neden olur.Bu fenomen, lisanslama gerekliliklerini ihlal etmek için vericiye neden olabilir.[Dönemli sinyal,[DDD)[Dönderlik, yüksek çözünürlükte enerji, yüksek çözünürlükte kesintiye uğramak için doğrudan bir sonucu oluşturur.

Adjacent kanal sızıntı oranı (ACLR) bu etkiyi ölçmek için kullanılan bir anahtar ölçümdür. Tipik 4G LTE üssü istasyonu ACLR'yi en azından -45 dBc. Bunu doğrusal olmayan bir yükselteç ile yapmak için gereklidir (resure performance) veya lineerizasyon teknikleri.

Hata Vector Magnitude (EVM) Degradasyon

Hata vektör büyüklüğü (EVM) hem büyüklükte hem de faz hataları yakalamak için modülasyon kalitesi kapsamlı bir ölçüdür.Gerçek alınan puanlarla ideal takım puanları karşılaştırır.Uygun sinyalleri için, bir NPA'dan EVM'ye baskın katkı genellikle faz hatası bileşenidir.Ablan% 3'ün altında EVM sinyalinin altında % 3'ü güvenilir işlem için % 1.5'ü gerekir.

Modern bir galium-nitride (GaN) güç yükselticisi üzerinde ölçümler, örneğin 3-dB'de geri çekilmenin tipik olarak 64-QAM sinyalinin yaklaşık% 2.5'i olduğu görülüyor. Tam kompresyonda, EVM sadece önceki sinyale göre değil, aynı zamanda önceki sinyale de erişimli.

Bit Error Rate üzerindeki Etkisi (BER)

EVM'nin son sonucu biraz hata oranında artıştır. Verilen bir modulation planı için, EVM ile katkı sağlamalı ve beyaz Gaussian gürültü (2+0N) NPA nonlinearity EVM'nin yükseltildiği zaman, etkili sinyal-to-noise oranı (SNR) azaltılır, uygulamada, sistem tasarımcılarının bu bozulma için bütçe gerekir: örneğin, tipik bir bütçe bağlantısı, SNR marjının 2-3 dB'si, gerçek bozulmamışlığı aşıyorsa.

Nonlinear Power Amplifiers için özür

Dijital Predistortion (DPD)

Dijital predistortion, modern iletişimdeki en yaygın kullanılan lineerizasyon tekniğidir. DPD, güç yükselteçine eklenerek çalışır - 5 ° C:0) tersine, yükseltici DPD algoritmaları sürekli olarak sinyal (geri bildirim yolu ile) ve önceki kattan sıcaklık, yaşlanma veya gerilim nedeniyle değişikliklerle geçiş yapar.

Etkili DPD, EVM'yi% 1'in altında iyi bir şekilde azaltabilir ve ACLR'yi 15-20 dB'ye kadar geliştirebilir. Uygulama, dijital sinyal işlemcisi (DSP) ve farklı modlama biçimleri için (DFLT:0) Analog cihazları için: Power Ampl Lineerizasyon[DPD) için geniş bir kılavuzluk sağlar.

Geri bildirim ve Feed forward Linearization

Analog doğrusallaştırma yöntemleri önceden belirlenmiş DPD ve hala bazı senaryolarda kullanılır. [FONTT:0)Feed forward lineerizasyon iki yoldaki ana yoldaki (ACLR ve daha iyi) ancak NPA tarafından üretilen bir hata yükselticisi ile karşılaştırılarak, temel çıktılardan çıkartılabilir ve alınan bir hata yükseltilebilir.

[FONT:0)Feedback[[[Dönetici:0) Doğru zamanda girişin altmış versiyonunda, özellikle yüksek bant genişliğinde, dijital predistortion tarafından modern tasarımlarda doğrulanan bazı niş uygulamalarla ilgili olarak, dijital elektronik elektroniklerin pratik dışı olduğu durumlarda ilgili olarak kabul edilir.

En Geliştirme İzleme ve Doherty Amplifiers

Güç yükselteçlerinde genellikle yüksek verimlilik elde etmek için teslimattan kaynaklanan kökler.ETHFLT:0)Engelli takip) Bu verimliliği dinamik olarak 10-20 puanla genişletirken, iyi doğrusallık gerektiren bir sinyalin kaynağının düşük olması gerekir.

[FONT=0]Doherty yükselteçleri[Döneticileri), temel bir yükselteç (ECİ'de İLGİLİ) ve üst düzey yükselteçli bir yükselteç (C.C.C.D) düşük güç seviyelerinde, sadece ana yükselteçli güç artışları, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte artış gösterir.[değiştir | kaynağı değiştir]Doherty architectures, ana yükselteçli yüksek verimlilikte yaygın olarak kullanılır.

Crest Faktörü Azaltma (CFR) ve Pulse Shaping

Depresyon azaltmanın bir başka yolu, bu sinyalin en yüksek seviyedeki artış oranını azaltmaktır. Kombinasyonun dalgaformunu (örneğin, üst düzey pencereyi veya ton rezervasyon) daha düşük seviyedeki yüksek anlık güçlerden daha düşük olması için, krest faktörü azaltımının daha az geri yüklemesine izin verir, ACLR hedeflerini karşılamak için verimliliği artırmak. CFR genellikle DPD ile birlikte kullanılır.

[FONT:0)Pulse şekillendirme[[[Dönetici:0)[[Döneticileri İletlendirme seçeneği) ayrıca zarf istatistiklerini etkiler. Kök-raized-cosine filtreleme, ⁇ ly verimli iken, bazı bant genişliğinin daha düşük PAPR için ticaret yapan yüksek bir PAPR, güçlü bir şekilde, bazı bant genişliğinin, güç yükseltici üzerindeki talepleri azaltabileceği gibi, ancak bunlar, ⁇ maskeler nedeniyle pratikte daha az yaygındır.

Pratik Zorluklar ve Ticaret-off

Hiçbir mitigation tekniği bir panacea. DPD, geri bildirim yolu ve dijital işleme gücü gerektirir, artan maliyet ve karmaşıklığı.In Developmente izleme yüksek hızlı bir modülatör ve DC-DC dönüştürücüyü içerir.Doherty yükselteçleri, bu faktörleri lineerlik, verimlilik, bant genişliği ve büyüklüğü için dengelemelidir.

[FONT=0]Memory etkileri [[Dönetici:0) Daha da karmaşık doğrusallaştırma. Geniş bant uygulamaları (örneğin, 100-MHz 5G kanalları), bir güç yükseltici davranışının doğrusal olmayan davranışı, termal, elektrik (biya devre resonance) ve şarj edici etkiler nedeniyle geçmiş giriş örneklerine bağlıdır[DPD modellerine bağlı olarak).

[FONT:0) Sıcaklık [Dönetici] de bir rol oynar. Bir güç yükseltici ısıları olarak, kazanç damlaları ve faz özellikleri değişimi, potansiyel olarak sabit bir önyükleme ayarlarına göre. Adaptive DPD, ölçüm katlarını per-sor veya per-fikre göre takip edebilir.

Yüksek Doğrusal Güç Amplification için Gelişen Teknolojiler

Daha yüksek veri oranları için talep (ve böylece daha yüksek sipariş modulations) güç yükseltici doğrusallık gerekliliklerini zorlamaya devam ediyor. Birkaç gelişmekte olan teknoloji söz:

  • [FONT:0)Gallium Nitr (GaN) Transistörler: ), GaN cihazları, daha yüksek güç yoğunluğu ve geleneksel LDMOS veya GaAs cihazlarından daha geniş bant genişliği sunar.
  • [[Dönetici Güç Amplifiers:[Döneticileri kullanarak) Bir geçiş yükselticisi (örneğin, sınıf destekli uygulamalar için bu uygulanabilir hale getirmek mümkündür.
  • DPD için Makine Öğrenmesi: [DNNT:1] Deep sinir ağları (DNNs), RF Güçlendiricilerin uzun vadeli hafıza etkileri dahil olmak üzere karmaşık yükselteç yükselteçleri modelleyebilir.[DRAT:3).
  • [FONT=0)Load Modulation:[Dönetici mimarisinin ötesinde, dinamik yük modulation teknikleri (örneğin, varactors veya anahtarları kullanarak) yükseltilebilir, yüksek verimlilik ve doğrusallığı bir dizi sürüm güç arasında seçebilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Doğrulanmış olmayan güç yükselteçleri, kablosuz iletişimde gerekli olan çıktı gücüne ulaşmak için vazgeçilmezdir, ancak onların doğal AM-AM ve AM-PM bozulmaları, faz ayarlanmış sinyallerin bütünlüğüne doğrudan bir tehdit oluşturur. Sonuçlara dayalı mimarileri - lineer olmayan sistem tasarımcıları, sabitlenme, verimlilik, maliyet ve karmaşıklık için karmaşık bir şekilde sabitlenmeye devam ederse, yüksek çözünürlükte anahtarlama tekniklerinin ötesine geçmeye ve beslemeye devam edecektir.