RF高功率线性PA原理介绍(数字预失真)) LPA-P2原理介绍
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pa输出等效电路功率放大器(PA)是射频系统中的一个重要组成部分,其主要作用是将输入的射频信号放大到所需的输出功率。
PA的输出等效电路可以用来描述PA在特定工作状态下的电压和电流关系。
本文将对PA的输出等效电路进行详细介绍。
首先,我们需要了解PA的基本工作原理。
当射频信号输入到PA时,PA会将信号中的功率转化为热能,从而实现信号的放大。
在这个过程中,PA的输入阻抗、输出阻抗和增益等参数都会发生变化。
因此,为了描述PA在不同工作状态下的性能,我们需要建立一个等效电路模型。
PA的输出等效电路通常包括以下几个部分:1. 负载阻抗(ZL):负载阻抗是指PA输出端连接的负载所呈现的阻抗。
负载阻抗的大小和性质会影响PA的输出功率和效率。
在实际应用中,负载阻抗可能是一个固定的值,也可能是一个随频率变化的函数。
2. 输出电阻(Ro):输出电阻是指PA输出端对地的电阻。
输出电阻的大小反映了PA输出端的电流能力。
在理想情况下,PA的输出电阻应该非常小,以便将尽可能多的功率传输到负载。
然而,在实际的PA设计中,输出电阻往往不能做到非常小,这会导致一定的功率损失。
3. 反馈电容(Cf):反馈电容是指PA输出端与输入端之间的耦合电容。
反馈电容的存在会导致PA的工作不稳定,甚至产生自激振荡。
因此,在设计PA时,需要尽量减小反馈电容的影响。
4. 有源器件:有源器件是指构成PA的核心部分,如晶体管、场效应管等。
有源器件的特性决定了PA的增益、线性度、效率等性能指标。
在实际应用中,有源器件的选择和匹配是非常重要的。
5. 无源器件:无源器件是指与有源器件一起构成PA的其他元件,如电感、电容、电阻等。
无源器件的作用是实现对有源器件的控制和调节,以优化PA的性能。
根据上述内容,我们可以得出一个简单的PA输出等效电路模型:Vout = ZL * (Iin - Io) + Ro * Io其中,Vout表示PA输出端的电压;ZL表示负载阻抗;Iin 表示PA输入端的电流;Io表示流过PA输出电阻的电流;Ro表示输出电阻。
PA放大器( 功率放大器)是一种电子设备,用于将输入信号的功率放大到更高的水平。
它主要由放大器电路和电源电路组成。
PA放大器的工作原理如下:
1. 输入信号:PA放大器的输入信号可以是来自音频、射频或其他类型的信号源。
输入信号经过预处理电路,如滤波器、放大器等,以确保输入信号的质量和适应性。
2. 放大器电路:输入信号进入放大器电路,其中包含一个或多个放大器级别。
每个级别都由晶体管、真空管或其他放大器元件组成。
这些元件将输入信号的功率放大到更高的水平。
3. 负载匹配:为了确保最大功率传输和防止反射损耗,PA放大器需要与负载 通常是天线)进行匹配。
负载匹配电路通常包括匹配网络和调谐电路。
4. 电源电路:PA放大器需要稳定的电源供电。
电源电路通常包括整流器、滤波器和稳压器等组件,以确保输出功率的稳定性和可靠性。
5. 输出信号:经过放大的信号从PA放大器的输出端口传输到负载(如天线)或其他设备中。
总的来说,PA放大器的原理是通过放大器电路将输入信号的功率放大到更高的水平,并通过负载匹配和电源电路来确保输出信号的稳定性和适应性。
1。
一种线性化的自适应算法可实现宽带RF功放的高线性度在无线系统中,功放(PA)线性度和效率常是必须权衡的两个参数。
工程师都在寻找一种有效而灵活的基于V olterra的自适应预失真技术,可用于实现宽带RF功放的高线性度。
本文将概述不同数字预失真技术,介绍一种创新性DPD线性化电路特有的自适应算法。
在无线系统中,功放(PA)线性度和效率常是必须权衡的两个参数。
幸运的是,基于V olterra 的自适应数字预失真(DPD)线性化电路可以使无线系统中的射频PA达到高线性度高效率。
这种自适应数字预失真方案扩展了功放的线性范围,同时波峰因数有降低,可以更强力驱动射频PA,而且效率更高,同时满足传输谱效率要求及调制精度要求。
这种新型数字前置补偿器已经集成到了德州仪器公司的GC5322型集成发射方案中。
几百万门专用信号处理器(ASSP)采用0.13微米CMOS工艺制造,并且包含了数字上转换、振幅因数降低以及数字预失真。
这种“调制不可知”处理器支持30 MHz信号带宽。
对第三代(3G)手机信号,可以降低峰值功率与平均功率之比(PAR)达6dB。
对正交频分复用技术(OFDM),可以改进4 dB,同时满足邻近信道功率比(ACPR)和误差矢量幅值特性。
可以修正高达11阶的非线性并达到200 ns的PA存储效应。
对多种射频PA拓扑,一般可改善ACPR 超过20dB,并且功率效率提高4倍以上,对一般基站,静态功率损耗可降低60%之多。
这种灵活的基于V olterra的预处理器可以为多种射频架构、调制标准和信号带宽而优化。
像用在3G和其它新兴空中接口标准中的非恒定包络调制方案在谱上更高效,但峰均信号比更高,PA的回退必然更高。
这样就降低了PA效率并增加了基站的冷却和运行成本。
功效低一些的射频PA一般占总基站系统成本的30%,对环境影响相当显著。
随着向“绿色”的不断发展,能源效率高的技术与不断增加的能源成本、以及目前不断提高的谱效率和及信号带宽要求,还有正在发展的标准结合起来,使功放线性度成为下一代基站的关键设计问题。
利用RF预失真实现功放线性化
线性是多模多载波无线网络的一个关键性能,这些网络包括宽带第三
代(3G)和第四代(4G)蜂窝系统,包括减小了覆盖区域并且采用低发射功率架
构的小型蜂窝基站。
其亮点在于射频/微波功率放大器(PA)能以低成本和低系
统功耗提供所需的性能。
遗憾的是,功放的操作通常不是线性的,可工作在
平均输出功率0.5W至60W的线性化功放的高性价比方案还没有实现。
但有种解决方案已经浮出水面,即Scintera公司的射频功放线性器(RFPAL)系统级芯片(SoC)解决方案。
该方案采用预失真技术来改善输出功率
电平在60W以下的功放线性度。
特别是在10W以下时(这种情况下,大多数
功放都是基于A类或AB类偏置电路),RFPAL电路提供了极具吸引力的回
退替代方案。
为更好地理解这些RFPAL解决方案的用途和射频预失真(RFPD)技术的使用,本文将该方法与数字预失真(DPD)和回退等用于改善功放线性度
的传统方法进行了比较。
没有功放是完美的。
当馈入多频输入信号时,功放将提升有用信号,
但也会产生无用的互调(IM)项(图1a)。
当功放接近饱和时,这种非线性行为
会愈加明显。
为了在没有采取预失真技术的条件下获得可接受的线性度,功
放通常要从饱和点(图2a中的PSAT(3dB))回退。
遗憾的是,当放大器的工作
点回退时,放大器的直流效率将下降(图1b)。
对于已经进入回退模式以适应。
射频功率放大器设计与优化射频功率放大器(Radio Frequency Power Amplifier,简称RFPA)是无线通信系统中的重要组成部分,其主要功能是将输入的低功率信号放大至较高的功率水平,以满足系统的传输要求。
设计和优化一个高效、线性且稳定的RFPA对于提高通信系统的性能至关重要。
本文将介绍RFPA的基本原理、设计要点和优化方法,并重点讨论功率增益、效率和线性度等关键性能参数的优化技术。
一、RFPA的基本原理RFPA的基本原理是利用功率管(例如晶体管)的非线性特性,将输入的低功率信号经过放大电路放大至较高的功率水平。
主要包括输入匹配、功率放大和输出匹配三个部分。
1. 输入匹配:输入匹配电路的作用是将信号源的输出阻抗与功率管的输入阻抗匹配,以实现最大功率传输。
常用的输入匹配网络包括L 型匹配网络和PI型匹配网络。
2. 功率放大:功率放大器的核心是功率管,其输入端接收到匹配网络输出的信号,并通过引入直流偏置电压,使功率管工作在合适的工作点上,以实现较高的线性度和功率增益。
3. 输出匹配:输出匹配电路的作用是将功率管的输出阻抗与负载的输入阻抗匹配,以实现最大功率传输。
常用的输出匹配网络包括π型匹配网络和T型匹配网络。
二、RFPA的设计要点为了实现高效、线性和稳定的RFPA设计,需要考虑以下几个关键要点。
1. 功率增益:功率增益是衡量RFPA放大效果的重要指标。
在设计过程中,需要权衡信号增益和功率增益之间的关系,并选择合适的放大器结构和电路参数。
通常情况下,可以选择分级放大的结构,通过级联不同功率管实现较高的功率增益。
2. 效率:RFPA的效率指的是输入电能和输出射频功率之间的转换效率。
高效率的设计可以提高系统的能源利用率,并减少功耗。
为了提高效率,可以采用最大功率追踪技术、动态功率调整技术和功率补偿技术等方法。
3. 线性度:RFPA的线性度决定了其输出信号的失真程度。
在设计中,需要考虑非线性失真的抑制和动态范围的优化。
基本概念射频功率放大器(RF PA)是发射系统中的主要部分,其重要性不言而喻。
在发射机的前级电路中,调制振荡电路所产生的射频信号功率很小,需要经过一系列的放大(缓冲级、中间放大级、末级功率放大级)获得足够的射频功率以后,才能馈送到天线上辐射出去。
为了获得足够大的射频输出功率,必须采用射频功率放大器。
在调制器产生射频信号后,射频已调信号就由RF PA将它放大到足够功率,经匹配网络,再由天线发射出去。
放大器的功能,即将输入的内容加以放大并输出。
输入和输出的内容,我们称之为“信号”,往往表示为电压或功率。
对于放大器这样一个“系统”来说,它的“贡献”就是将其所“吸收”的东西提升一定的水平,并向外界“输出”。
如果放大器能够有好的性能,那么它就可以贡献更多,这才体现出它自身的“价值”。
如果放大器存在着一定的问题,那么在开始工作或者工作了一段时间之后,不但不能再提供任何“贡献”,反而有可能出现一些不期然的“震荡”,这种“震荡”对于外界还是放大器自身,都是灾难性的。
射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率,如何提高输出功率和效率,是射频功率放大器设计目标的核心。
通常在射频功率放大器中,可以用LC谐振回路选出基频或某次谐波,实现不失真放大。
除此之外,输出中的谐波分量还应该尽可能地小,以避免对其他频道产生干扰。
分类根据工作状态的不同,功率放大器分类如下:传统线性功率放大器的工作频率很高,但相对频带较窄,射频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。
射频功率放大器可以按照电流导通角的不同,分为甲(A)、乙(B)、丙(C)三类工作状态。
甲类放大器电流的导通角为360°,适用于小信号低功率放大,乙类放大器电流的导通角等于180°,丙类放大器电流的导通角则小于180°。
乙类和丙类都适用于大功率工作状态,丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高的。
射频功率放大器大多工作于丙类,但丙类放大器的电流波形失真太大,只能用于采用调谐回路作为负载谐振功率放大。
使用高能效的RF功率放大器能降低高数据速率移动通信系统的运营成本高数据速率移动通信系统需要使用高能效的RF功率放大器(PA),以便帮助降低网络的运营成本。
然而,由于最新蜂窝标准中所用复杂调制方案的峰值平均功率比(PAR)较高,转而要求发射机PA具有高平均效率,因此这形成了挑战。
许多PA架构都有一个“最佳工作点”——在该点处其工作效率最高,而在远离该点的位置,其工作效率低很多。
因此,要想实现高平均效率,需要构建在各种工作条件下都能高效运行的PA架构。
我们已经看到一些有前途的方法,在Doherty和异相架构中使用GaN晶体管来构建这样的PA。
我们认为,如果能在不增加PA板尺寸或复杂性的情况下,更有效地控制发射信号高次谐波终止的方式,则可以实现更高的效率。
我们的方法使用谐波匹配的GaN晶体管和准负载不敏感(QLI)架构,来实现标准RF封装中E类放大器的效率。
尽管Doherty和异相PA架构调整其负载的方式不同,这种方法都可实现高工作效率。
作为提醒,图1显示了简化的Doherty PA架构。
图2显示了简化的异相PA架构。
使用QLI技术构建更高效的PA
我们使用E类放大器的有限电感实现,来从简单的电路结构实现高效率。
由于负载网络元件和输入参数之间的关系随着谐振因子q = 1/ω√LC(即随L和C)而变化,因此出现了许多工作模式,如图3所示。
在q = 1.3时,PA进入E类工作模式,可在各种负载电阻范围内提供最佳效率——这是使用动态负载调制的系统所需。
在标准RF封装中,由于尺寸和成本限制,仅可采用简单的匹配网络拓扑。
串联电容器在。