射频放大器终篇:提高功率放大器效率

分享到:

提高功率放大器效率的基本方法可以分为三种:Kahn包络分离和恢复技术、异相调制技术(即 LINC)、Doherty结构等。
 
1.Kahn 包络分离和恢复技术
 
Kahn 包络分离和恢复技术,也有人叫做EE&R技术。Kahn 把输入信号分解成相位和幅度信息的表示形式。其中,相位信息通过非线性功放,幅度信息用来控制功放的供电电压。EE&R 的优点在于它让射频功放总是工作在比较高效的开关模式状态,在很宽的输出功率范围内都有较高的效率,平均效率比正常要高3-5倍。为了减小相位和振幅对不准的问题,延迟线是必要的。加入输出包络反馈电路可减小互调失真。无线应用的现代发射机中,包络和相位调制信号使用数字信号处理(DSP)技术,很易分开产生。这样具有常数包络的相位调制信号使用直接或二次变换方案上变频到希望的输出RF频率上。
 
EE&R 的主要缺点在于存在调制的精确度和性能随时间和温度的变化问题,并且限幅器的非理想性和调制器的 AM/PM 转换等因素都将影响放大器输出的失真产物,有时会产生附加的高阶产物。EE&R 技术己经在高功率的 TV 广播系统中使用,但在微波射频的应用目前还处于研究阶段。
1
图1 Kahn 包络分离和恢复技术
 
2. LINC技术
 
LINC,Cox 于 70 年代在研究异相放大器的基础上提出的一种效率提高技术。LINC 利用非线性功率放大器高效率的特点,把输入的非恒包络的调制信号分解为相位分量确定且两路幅度恒定的信号,通过工作在非线性状态下的高效率的放大器放大,由于相位分量已知,且两路信号的幅度恒定,非线性功率放大器的相移和幅度增益也是已知的,且大小相等;因此,两路放大后的信号只需进行相位校和补偿后合并就得到放大的无失真的信号。
 
LINC 的一个很大特点是它可以使用非线性较强的功率放大器,因而具有非常高的效率,理论上效率可以达到 100%。LINC 使用混合合成器来完成功率合成,实现高隔离度和确定的阻抗。和前馈技术相似,LINC 对相位和幅度的不平衡非常敏感,LINC 系统的两个射频回路的相位和增益必须匹配才能确保在合成器正确合成,同样需要采用自适应增益和相位调整保信号不失真。此外,LINC 需采用宽带放大器才能工作正常。 图2 LINC技术
2
 
3. Doherty结构
 
Doherty是重头戏,当然需要放到后面。现在基站中已经大概大部分都是Doherty结构了。
 
Doherty 放大器由 Doherty 于 1936 年提出的一种的效率提高技术。Doherty放大器是将输入信号进行功率分配,信号通过工作在 AB 类状态的放大器,即载波放大器;和工作在 C 类状态的放大器,即峰值放大器,信号通过载波放大器和峰值放大器放大后在输出端通过负载调制网络实现功率合成。由于无线通信的迅速发展,Doherty 放大器越来越受到重视。目前多路 Doherty 放大器和多阶 Doherty 放大器都是研究的重点与热点。
 
目前使用 Doherty 结构提高效率,采用数字预失真技术提高线性成为各家通讯设备商设计线性功放的主流方法。
3
 
图3 Doherty结构
继续阅读
为什么制造业也青睐物联网?

面对全球日益激烈的竞争,物联网( IoT )使制造业能够提高效率、提高生产力和获得丰厚收益。我们看一下制造业押注物联网的五个原因。

射频放大器终篇:提高功率放大器效率

提高功率放大器效率的基本方法可以分为三种:Kahn包络分离和恢复技术、异相调制技术(即 LINC)、Doherty结构等。

射频功率放大器的效率如何提升?

热力学的基本规律揭示出没有电子设备可以实现100%的效率——虽然开关电源比较接近(达到98%)。但不幸的是任何产生RF功率的器件目前都无法 达到或者接近理想的性能,因为将直流功率转换为射频产品功率过程中面临太多的缺陷,包括整个信号路径传输造成的损耗,转到工作频率时的损耗,以及该器件固有特 性损耗等。结果,MIT科技评论的一篇文章曾毫不客气的这样评价RF功率放大器,“它是一个非常低效的硬件。”

提高射频功率放大器效率的技术路线及其比较

   随着多种无线通信标准在手持设备上的应用,只有进一步降低射频功率放大器的功耗,才能延长便携式设备的电池使用时间,从而获得更加的用户体验。本文通过对射频功率放大器所采用的三种主要工艺技术进行的简要比较,指出未来的发展趋势在于采用SiGe工艺技术来制造射频功率放大器,这是无线电电子系统设计工程师需要关注的技术趋势。

手机射频功率放大器降低功耗及提升效率

随着多种无线通信标准在手持设备上的应用,只有进一步降低射频功率放大器的功耗,才能延长便携式设备的电池使用时间,从而获得更加的用户体验。本文通过对射频功率放大器所采用的三种主要工艺技术进行的简要比较,指出未来的发展趋势在于采用SiGe工艺技术来制造射频功率放大器,这是无线电电子系统设计工程师需要关注的技术趋势。