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设计兼顾高线性和高效率的RF放大器

作者: 时间:2008-06-18 来源:网络 收藏

本文引用地址:https://www.eepw.com.cn/article/261390.htm

  Doherty放大器的完善性使它适合用于手机应用的基站侧。在手机侧,对空间和成本的要求要严格得多。在此情况下,必要时可使用RF开关切换增益模块,从而大大降低功耗。例如,Avago的CoolPAM(功率放大器模块)RF部件给手机设计师提供了一个选择,使他们可以在宽输出功率范围内保持高效率(图8)。可以采用此直截了当的技术,而不是用直/直变换器向输出级供电。采用变换器可使RF输出级始终在接近饱和点处工作,因此可以改善效率。但是,直/直变换器会占用较大空间,并且自身也有效率极限。Avago公司声称,通过使用CoolPAM技术,可将通话时间延长1个小时以上,这对于手机设计师是一项很具吸引力的选择。


图8,低成本手机适合使用直接的方法提高效率。Avago生产的放大器模块可在输出功率大于16dBm的高功率模式(a)和输出功率小于16dBm的低功率模式(b)间切换。由于效率改善,通话时间可延长1小时。

  建模

  人们对RF功率放大器中线性和效率的追求也对RF系统开发使用的EDA工具产生了影响。 由于这些RF系统本质上的非线性,所以也具有与其他非线性系统相同的所有数学问题。 Spice和其他电路仿真技术可能在这里并不适用,而且可能会很耗时,因为RF设计通常需要稳态工作。而要达到此状态,可能需要经过数十亿个信号波。RF设计师一般采取黑箱建模方法(例如采用S(散射)参数)来设计系统。但是,S参数并没有考虑非线性因素,且缺乏放大器偏移模型。为了解决此问题,曾经推广了S参数设计方法的Agilent公司最近引入了X参数,即多谐波失真模型方法(参考文献2)。在X参数中综合了线性系统响应和非线性因素的响应。Agilent已提供了几篇文章来详细说明该技术,以后肯定会将X参数仿真加入到Agilent的RF设计工具,也肯定会开发可表征X参数的Agilent的测试设备。

  由于新的手机调制方案的设计要求,RF功率放大器的设计越来越困难。长期以来,RF领域都凭感觉设计和依赖于工程师的经验。而由于这些新设计中对线性和效率的要求,人们为了设计可正常工作的放大器,需要有更多的专业技能。设计工作也开始跨越不同的领域。 RF、模拟和数字系统设计师都对信号链性能有影响。由于有经验的设计师现在可从EDA和测试设备制造商那里可获得先进工具和仪表,可以预期未来性能会有更惊人的提高,而成本则会显著降低。

  参考文献

  1. Vani Viswanathan, Efficiency Enhancement of Base Station Power Amplifiers Using Doherty Technique, Virginia Polytechnic Institute and State University.

  2. Verspecht, Jan, and David E Root, Polyharmonic Distortion Modeling, IEEE Microwave Magazine, Volume 7, Issue 3, June 2006, pg 44.


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