使用高能效的RF功率使用高能效的RF功率放大器能降低高數(shù)據(jù)速率移動通信系統(tǒng)的運營成本能降低高數(shù)據(jù)速率移動通信系統(tǒng)的運營成本-設(shè)計應(yīng)用

精品文檔-下載后可編輯使用高能效的RF功率使用高能效的RF功率放大器能降低高數(shù)據(jù)速率移動通信系統(tǒng)的運營成本能降低高數(shù)據(jù)速率移動通信系統(tǒng)的運營成本-設(shè)計應(yīng)用高數(shù)據(jù)速率移動通信系統(tǒng)需要使用高能效的RF功率放大器（PA），以便幫助降低網(wǎng)絡(luò)的運營成本。然而，由于蜂窩標(biāo)準(zhǔn)中所用復(fù)雜調(diào)制方案的峰值平均功率比（PAR）較高，轉(zhuǎn)而要求發(fā)射機PA具有高平均效率，因此這形成了挑戰(zhàn)。許多PA架構(gòu)都有一個“工作點”——在該點處其工作效率，而在遠(yuǎn)離該點的位置，其工作效率低很多。因此，要想實現(xiàn)高平均效率，需要構(gòu)建在各種工作條件下都能高效運行的PA架構(gòu)。我們已經(jīng)看到一些有前途的方法，在Doherty和異相架構(gòu)中使用GaN晶體管來構(gòu)建這樣的PA。我們認(rèn)為，如果能在不增加PA板尺寸或復(fù)雜性的情況下，更有效地控制發(fā)射信號高次諧波終止的方式，則可以實現(xiàn)更高的效率。我們的方法使用諧波匹配的GaN晶體管和準(zhǔn)負(fù)載不敏感（QLI）架構(gòu)，來實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)RF封裝中E類放大器的效率。盡管Doherty和異相PA架構(gòu)調(diào)整其負(fù)載的方式不同，這種方法都可實現(xiàn)高工作效率。作為提醒，圖1顯示了簡化的DohertyPA架構(gòu)。

顯示了簡化的異相PA架構(gòu)。

使用高能效的RF功率放大器能降低高數(shù)據(jù)速率移動通信系統(tǒng)的運營成本使用QLI技術(shù)構(gòu)建更高效的PA我們使用E類放大器的有限電感實現(xiàn)，來從簡單的電路結(jié)構(gòu)實現(xiàn)高效率。由于負(fù)載網(wǎng)絡(luò)元件和輸入?yún)?shù)之間的關(guān)系隨著諧振因子q=1/ω√LC（即隨L和C）而變化，因此出現(xiàn)了許多工作模式，如圖3所示。

使用高能效的RF功率放大器能降低高數(shù)據(jù)速率移動通信系統(tǒng)的運營成本在q=1.3時，PA進入E類工作模式，可在各種負(fù)載電阻范圍內(nèi)提供效率——這是使用動態(tài)負(fù)載調(diào)制的系統(tǒng)所需。在標(biāo)準(zhǔn)RF封裝中，由于尺寸和成本限制，僅可采用簡單的匹配網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹４?lián)電容器在內(nèi)部特別難以實現(xiàn)。因此，我們推導(dǎo)變換出了功能相同的低通LC部分（L1C1），如圖3的下半部分所示。由于高次諧波在封裝內(nèi)部實現(xiàn)匹配，因此傳統(tǒng)的基本負(fù)載拉移系統(tǒng)足以實現(xiàn)效率、輸出功率和回退（例如6dB）所需的阻抗。測量數(shù)據(jù)顯示，輸出功率和效率在放大器的史密斯圓圖的實軸上對齊。對于負(fù)載實部的增加，輸出功率降低時，峰值效率保持不變，這表明在負(fù)載調(diào)制期間，實現(xiàn)峰值效率所需的二次諧波阻抗不受影響。這個特性對于提高Doherty和異相PA的平均效率非常有用。使用高能效的RF功率放大器能降低高數(shù)據(jù)速率移動通信系統(tǒng)的運營成本將QLI技術(shù)應(yīng)用到E類DohertyPA設(shè)計我們對已封裝器件的功率和效率進行的負(fù)載牽引測量結(jié)果表明，它具有λ/4內(nèi)部信號旋轉(zhuǎn)。在DohertyPA負(fù)載網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計中可以考慮這種內(nèi)部旋轉(zhuǎn)，因此不必在輸出端添加補償線。封裝引線所需的基本負(fù)載阻抗也足夠高，可以直接連接Doherty合路器而無需額外的匹配網(wǎng)絡(luò)。高次諧波在封裝內(nèi)終止意味著，DohertyPA的負(fù)載網(wǎng)絡(luò)可以做到簡單、緊湊，并且不需要更高的諧波匹配。此外，由于其靜態(tài)電流，主器件被偏置到AB類模式，而峰值器件被偏置到C類模式，以確保傳統(tǒng)的Doherty操作，以便在硬驅(qū)動時，器件能進入類E類操作。將QLI技術(shù)應(yīng)用到雙輸入、混合模式異相PA設(shè)計混合模式異相設(shè)計如圖4（b）所示。由于添加分流電納會耗用面積，因此該設(shè)計改為通過將兩個分支的電氣長度調(diào)整±Δ，來將Chireix補償整合到其中。Δ的值決定所需的異相補償角。對于混合模式異相工作，它使用了相位和輸入功率控制的組合，來實現(xiàn)的漏極/PAE效率與功率回退比。用于實現(xiàn)效率響應(yīng)的驅(qū)動器配置文件，存儲在查找表中。這意味著，異相PA可以避免在較大的異相角處產(chǎn)生急劇的效率/增益滾降，從而保持其高陣容效率。實踐中的QLIPA架構(gòu)我們使用雙輸入測量裝置測試了這兩種PA架構(gòu)，該裝置可以掃描信號的輸入相位和幅度。這些器件沒有采用高壓縮封裝，以避免它們在采用連續(xù)波工作時產(chǎn)生過熱。這意味著，采用已調(diào)信號的峰值功率比靜態(tài)測量的輸出功率至少高1dB。線性化采用矢量切換廣義記憶多項式方法進行。若采用優(yōu)化的數(shù)字預(yù)失真策略，則應(yīng)能提供更好的線性化。圖5中DohertyPA的連續(xù)波測量結(jié)果表明，在2.14GHz時，峰值輸出功率達到46.2dBm，效率為68.79%——在6dB回退（BO）處，效率可保持在58%以上。圖5還顯示了增益響應(yīng)。

使用高能效的RF功率放大器能降低高數(shù)據(jù)速率移動通信系統(tǒng)的運營成本DohertyPA還采用PAR為7dB的單載波WCDMA信號進行了測試。測試表明，線性化后，DohertyPA的平均效率為58.3%，平均輸出功率為40.41dBm。線性化后的DohertyPA的功率譜如圖6所示。使用高能效的RF功率放大器能降低高數(shù)據(jù)速率移動通信系統(tǒng)的運營成本對于使用前述將QLIE類負(fù)載網(wǎng)絡(luò)集成進封裝的方法實現(xiàn)的雙輸入混合模式異相功率放大器，圖6顯示了其測得的效率與輸出功率響應(yīng)關(guān)系。分支PA1偏置為AB類，而PA2偏置為深A(yù)B類，這與AB類/AB類偏置相比，有助于將回退效率提高3%。彩色圓點顯示了輸入功率和相位的2D掃描。靜態(tài)測量結(jié)果顯示峰值輸出功率為49dBm，效率為77%——在回退6dB以外，效率仍能保持在60%以上。通過連接所有高效點而實現(xiàn)的終響應(yīng)表明，其在9dB回退范圍內(nèi)具有超過50%的效率，并具有良好的增益，如圖7所示。使用高能效的RF功率放大器能降低高數(shù)據(jù)速率移動通信系統(tǒng)的運營成本混合模式異相PA也使用PAR為7dB的單載波WCDMA信號進行了測試。測量結(jié)果表明，該混合