Dieser Artikel stellt die Herausforderungen bei der Gestaltung HF-Leistungsverstärker Effizienz. Es wird kurz die Verwendung von verschiedenen Verstärkern und Techniken, um ein effektives Ergebnis zu erstellen.

Die Grundgesetze der Thermodynamik sicherzustellen, dass kein elektronisches Gerät kann 100% erreichen Effizienz- obwohl Schaltnetzteilepower supplies nahe kommen (annähernd 98%). Leider kann alles, HF-Leistung erzeugt derzeit nicht rühmen wie nahezu ideale Leistung, da es einfach zu viele Hindernisse für die Umwandlung Gleichstromleistung in HF-Leistung, von den Verlusten in der gesamten Signalpfad entstehen, um Betriebsfrequenz, die inhärenten Eigenschaften der Vorrichtung und andere. Das Ergebnis, wie ein Artikel in MIT Technology Review uncharitably es ausdrückte, ist "ein höchst ineffizient Stück Hardware."

Natürlich, in den Jahren 1936 und für viele nachfolgende Jahre, besaß nur ein paar Signaltypen diese Eigenschaften, da die Modulationsschemata in Kommunikationssystemen eingesetzt waren AM und FM. Heute praktisch jedes drahtlose System produziert High-PAR-Signale, von WCDMA auf CDMA2000 und jedem System, das Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), wie WiMAX, LTE und die neuesten Varianten von Wi-Fi.

Abbildung 1 A "klassischen" Doherty-Verstärker

Getting it Hetero

Moderne digitale Modulationstechniken verlangen hohe Verstärkerlinearität, ohne die Intermodulationsverzerrung auftritt, verschlechtert Signalqualität. Leider führen Verstärker besten, wenn sie nahe ihrer Sättigungspegel, wonach sie nicht-linear zu werden angetrieben werden, nimmt HF-Ausgangsleistung mit einer Erhöhung der Eingangsleistung und erhebliche Verzerrungen zu erscheinen beginnt. Diese Verzerrung verursacht Störungen bei benachbarten Kanälen oder Dienstleistungen. Als Ergebnis Konstrukteure typischerweise Back-off Sendeleistung in einem "sicheren Bereich", um die Linearität zu gewährleisten. Wenn sie das tun, werden mehrere HF-Transistoren erforderlich, um einen HF-Ausgangsleistung zu liefern, was wiederum die Stromaufnahme und die Ergebnisse in weniger Batterielebensdauer oder in einer Basisstation, höhere Betriebskosten.

Vielversprechende Entwicklungen bei NXP

 

Eine weitere Variation des Themas, der keine Phasenverschiebungslastmodulationseffektloadmodulation effect hat, wird als linearer Amplifikation unter Verwendung Nonlinear Concepts (LINC), verwendet eine Isolierung und Kombinierer-Verstärkerstufe in die Sättigung getrieben, und ist wirksam bei der Erhöhung der Linearität und der Spitzeneffizienz . LINC-Verstärker leiden an relativ geringen Wirkungsgrad, da jeder Verstärker mit einer konstanten Leistung, sogar bei niedrigen HF-Ausgangspegel. Dies ist, was durch die Kombination von Phasenverschiebungs Chireix mit einem nicht-isolierenden Kombinierer und Lastmodulation, wodurch die durchschnittliche Wirkungsgrad erhöht fixiert. NXP Semiconductors einen Schritt weiter, indem Phasenverschiebungs zwei Schalt HF-Verstärker so zu steuern, dass sie Signale mit hoher Scheitelfaktoren aufnehmen gefunden hat. Das Unternehmen ist die Kombination der Chireix Phasenverschiebungstechnik mit GaN HEMT Schalt Klasse E (Abbildung 2).

Figur 2 ein vereinfachtes Diagramm eines Chireix Verstärkerstruktur. Quelle: NXP

Envelope-Tracking

Noch ein weiterer Pfeil im Köcher des Verstärkers Designer ist Hüllkurvennachführung, in dem die an den Leistungsverstärker angelegte Spannung wird kontinuierlich eingestellt, um sicherzustellen, dass es in seinem Spitzenbetriebsbereichoperating region operating und damit bei maximaler Leistung. Im Gegensatz zu einem typischen Leistungsverstärkerentwurfamplifier design, in dem eine DC-DC-Wandler liefert eine feste Spannung, ein Umschlag Spurstromversorgungpower supply moduliert die Stromversorgungsverbindung zu dem Verstärker mit hoher Bandbreite und geringer Geräuschwellenform , die zu der momentanen Hüllkurve des synchronisierten Signal.

 

Es besteht ein erhebliches Interesse an der Anwendung Umschlag Tracking CMOS RF Power-Geräte. Nujira hat benn Entwicklung dieser Technologie für viele Jahre. Sie haben gezeigt, dass die Technik, die negativen Eigenschaften, die die Verwendung von CMOS für RF-Verstärker-Anwendung in Bezug auf Linearität, die sie benötigt, um abgehackt, um eine Verzerrung zu reduzieren behindert haben überwinden. Und als CMOS-Verstärker arbeiten bei höheren HF-Leistungspegellevels, Verzerrung streift die Spitzen der Wellenformen.

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