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采用异相功率放大器提高WLAN系统功率效率

作者:时间:2012-08-24来源:网络收藏

预矫正是一种补偿这些失真的方法,它为大振幅信号提供增强量值和矫正相位。在实践中,为了精确减小EVM和带外发射,需要适应性预矫正。适应性预矫正器将希望的传输信号(在数字至模拟转换、上变换和放大之前)与下变换数字化实际传输信号进行比较,然后用两个信号之差更新预矫正查找表里复杂的系数。

对于802.11a 等应用,适应性预矫正后,可将异相功放的EVM减小到-30dB左右。同样方法,还可以将异相放大器的相邻信道发射水平减低到-60dBc左右。

相位段

为了使异相放大器能工作,需要一个能生产恒定包络相位矢量段信号的。任意信号均可分解为相位段,这在过去是很难做到的,但是现代DSP技术使其切实可行,即使是对复杂的OFDM信号。例如已经开发出一种单芯片物理层(PHY)集成电路,这种电路可以生成被异相功放放大时完全兼容802.11a信号的相位段。简言之,即使使用相位段,形成的输出也是一个可共同操作的802.11a信号。

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图3显示了输出和输出级源电流与放大器驱动信号相位角之间的关系,该图数据得自于一个运行在5.25GHz、Vdd为5V的放大器。请记住,放大器已进入深度饱和,因而工作在恒定的电压振幅下,但要注意源电流与异相角有很大的关系。这说明每个放大器的阻抗(往合并器方向看)在低输出功率时确实增大,而源电流在下降。

图4可看出源电流下降的确切数量,图中显示了在不同输出功率下测得的异相,它还显示了理想B类和理想A类放大器的最大理论,实际的AB类放大器将在理想A类和理想B类曲线之间。注意,实际异相测得的要优于理论上完美的B类放大器。在全功率下,放大器完全工作在同相状态,可观察到80%的效率。随着进入放大器的信号相位减小,输出功率也在下降,但是与典型的AB类放大器相比,效率下降要慢得多。在峰值以下7.8dB功率处(这是802.11a信号典型峰值-均值比率),放大器的效率为46%。

驱动级对总体功耗也有贡献。包括驱动级在内的功率添加效率(PAE)在7.8dB后退点处大于33%,此后退效率可以在广泛的电源中实现。图5显示了各种电源电压下放大器后退7.8dB时的效率,注意,确实有两种方式控制放大器的瞬时输出功率,即异相和改变电源电压。电源电压通常用于缓慢改变平均输出功率,相位角用于快速改变信号的瞬时包络线。

图6显示了在很宽的输出功率水平上都可实现极高的后退效率,将此表现与传统AB类放大器(其效率在优化工作点以外急剧下降)相比,异相功率放大器在宽广的输出功率水平维持了优异的PAE/功率消耗比。

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本文结论

传统的放大器结构限制了的范围和效率,本文介绍的Chireix结构在与极低损耗合并器协同工作时,具有特别适合802.11a 标准的优点。这种实施已经证明在实际OFDM信号上具有空前的80%峰值效率以及33%以上的平均功率添加效率。生成矫正信号驱动Chireix放大器的基频处理器非常实用,不会增加传输结构的复杂性。此项创新将使802.11a WLAN生机勃勃,并使能量在便携式设备和低功率应用中得到充分利用。


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