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采用異相功率放大器提高WLAN系統功率效率

作者: 時間:2012-08-24 來源:網絡 收藏

預矯正是一種補償這些失真的方法,它為大振幅信號提供增強量值和矯正相位。在實踐中,為了精確減小EVM和帶外發射,需要適應性預矯正。適應性預矯正器將希望的傳輸信號(在數字至模擬轉換、上變換和放大之前)與下變換數字化實際傳輸信號進行比較,然后用兩個信號之差更新預矯正查找表里復雜的系數。

對于802.11a 等應用,適應性預矯正后,可將異相功放的EVM減小到-30dB左右。同樣方法,還可以將異相放大器的相鄰信道發射水平減低到-60dBc左右。

相位段

為了使異相放大器能工作,需要一個能生產恒定包絡相位矢量段信號的。任意信號均可分解為相位段,這在過去是很難做到的,但是現代DSP技術使其切實可行,即使是對復雜的OFDM信號。例如已經開發出一種單芯片物理層(PHY)集成電路,這種電路可以生成被異相功放放大時完全兼容802.11a信號的相位段。簡言之,即使使用相位段,形成的輸出也是一個可共同操作的802.11a信號。

5_副本.jpg

圖3顯示了輸出和輸出級源電流與放大器驅動信號相位角之間的關系,該圖數據得自于一個運行在5.25GHz、Vdd為5V的放大器。請記住,放大器已進入深度飽和,因而工作在恒定的電壓振幅下,但要注意源電流與異相角有很大的關系。這說明每個放大器的阻抗(往合并器方向看)在低輸出功率時確實增大,而源電流在下降。

圖4可看出源電流下降的確切數量,圖中顯示了在不同輸出功率下測得的異相,它還顯示了理想B類和理想A類放大器的最大理論,實際的AB類放大器將在理想A類和理想B類曲線之間。注意,實際異相測得的要優于理論上完美的B類放大器。在全功率下,放大器完全工作在同相狀態,可觀察到80%的效率。隨著進入放大器的信號相位減小,輸出功率也在下降,但是與典型的AB類放大器相比,效率下降要慢得多。在峰值以下7.8dB功率處(這是802.11a信號典型峰值-均值比率),放大器的效率為46%。

驅動級對總體功耗也有貢獻。包括驅動級在內的功率添加效率(PAE)在7.8dB后退點處大于33%,此后退效率可以在廣泛的電源中實現。圖5顯示了各種電源電壓下放大器后退7.8dB時的效率,注意,確實有兩種方式控制放大器的瞬時輸出功率,即異相和改變電源電壓。電源電壓通常用于緩慢改變平均輸出功率,相位角用于快速改變信號的瞬時包絡線。

圖6顯示了在很寬的輸出功率水平上都可實現極高的后退效率,將此表現與傳統AB類放大器(其效率在優化工作點以外急劇下降)相比,異相功率放大器在寬廣的輸出功率水平維持了優異的PAE/功率消耗比。

6_副本.jpg

本文結論

傳統的放大器結構限制了的范圍和效率,本文介紹的Chireix結構在與極低損耗合并器協同工作時,具有特別適合802.11a 標準的優點。這種實施已經證明在實際OFDM信號上具有空前的80%峰值效率以及33%以上的平均功率添加效率。生成矯正信號驅動Chireix放大器的基頻處理器非常實用,不會增加傳輸結構的復雜性。此項創新將使802.11a WLAN生機勃勃,并使能量在便攜式設備和低功率應用中得到充分利用。


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