你的位置:电感厂 > 先锋技术功率电感

用异相功率放大器提高WLAN系统功率效率

2015-12-01 12:44:05      点击次数:
上一篇:如何利用实用的方法构建C类功率放大器(上) 贴片电感

  随着无线通信技术不断发展,对功率放大器的要求也越来越高,传统放大器已无法满足实际应用的需要。本文介绍一种异相功率放大器,不仅能提高功率,而且在较高功率水平下仍能维持很高的效率。

  传统802.11a正一体成型贴片电感器生产厂交频分多路复用(OFDM)系统的高功耗和性能局限阻碍了802.11a和双频WLAN产品的采用,对诸如OFDM和宽带CDMA(W-CDMA)等多载波波形处理而言,其所涉及的物理原理从根本上限制了线性功率放大器的效率、输出功率和信号质量,特别是那些为传统802.11a系统提供功率的放大器。这类系统要在各种具备WLAN技术的设备中完全发挥它们的性能,包括功率有限的小型设备,因此需要采用一种全新的调制解调器结构和功放设计。

  802.11a标准以OFDM调制为基础,在这种调制方式下,数据在52个载波中进行多路传输,每个载波均可采用BPSK、QPSK、16QAM或64QAM进行调制。这种传播提高了对多路径衰减和某些干扰波形的免疫性,但它的缺点是结果RF信号具有很大的峰值-均值功率比。此外,高水平调制方法要求放大失真小,以避免增大误差矢量幅度(EVM)。

  传统上在输出功率(也

包括范围)、数据传输率和功耗之间有一种复杂的折衷关系,要获得高数据传输率需要有很好的线性,这通常通过退一步使用AB类功率放大器来实现,然而又导致了传输功率下降。低传输功率使得链接效果变差,进而缩小工作范围。高功率和大工作范围也是可以实现的,但却要以降低数据传输率或减少电池寿命为代价。换言之,用户喜欢低功电感器型号率、高数据传输率和较大工作范围,但是由于负责处理信号放大的线性AB类放大器的关系,只能同时实现三个要求中的两个。

  运行于峰值功率时,传统AB类放大器效率很高(理论效率为78.5%),而在低功率下,其效率下降非常迅速。当此类放大器用于802.11a OFDM信号时,必须调整放大器以处理峰值功率水平,但平均运行于比峰值低8dB的水平上,因此大多数时间都运行在极低的效率下,平均效率只有10%左右,如果放大器退一步支持54Mbps数据率效率将更低。

  因此需要一种技术,使放大器运行于峰值功率,同时在大多数时间都处于峰值效率状态,答案就是异相功放。我们下面看一看异相结构是如何建立的以及它对802.11a功率放大器的影响。

  异相放大器

  采用非线性元件的线性放大称为异相放大器技术,可以为WLAN设计人员提供另外一种方法,在比较广输出功率范围内达到很高效率。在异相放大器中,振幅固定但相位不同的两个信号(“相位段”)在两个独立的放大器(“分放大器”)中放大,然后合并起来,形成一个相位和振幅均不同的信号。当这些相位段处于同相时,包络功率最大;当它们处于异相时,包络功率最小。

  图1用矢量图显示了两个电压恒定、相位不同的信号α与β如何合并起来形成一个任意电压信号R,图2是采用异相技术的功率放大器结构示意。

矢量图
图1
采用异相技术的功率放大器结构示意
图2

  因为分放大器总是工作在最合适、摆幅最大的状态,所以每个放大器始终具有峰值效率。如果有合并器在两个放大器之间提供隔离,因合并器损耗会使系统效率变差,如果使用低损耗合并器(不能提供隔离),整体系统的效率就可以非常高。

  异相放大器技术的一种特殊不同之处是Chireix技术,它采用无源合并器。这种合并器对分放大器施加一个随包络功率变化的负载阻抗,这样需要较低输出功率时,分放大器将驱动一个高阻抗负载,变动阻抗在需要低RF功率时迫使放大器吸收更小的电流,从而在下降时也能够维持高效率。需要注意的是分放大器输出端的电压摆动是固定的,但是输出阻抗变化会导致电流摆动,直流电流要求也会出现变化。

  使用异相技术时,分放大器的选择至关重要,F类放大器特别适合工作于此模式。F类放大器不是线性的,但是作为异相放大器系统中的分放大器它工作于固定振幅,其实这一点并不重要。F类放大器在二次谐波和三次谐波采用特殊的终结方法,使放大器晶体管在“开”时电压最小,从而减小开关设备中的功率损耗。该类放大器的峰值输出功率与漏电压平方成正比,因此可用Vdd电源电压来设定平均输出功率,可将Vdd设定为对于任何平均输出功率放大器均运行于可能达到的最大效率。大电流电感

  • PCB三种特殊布线分享及检查方法详解 4月08日 第三届·无线通信技术研讨会 立即报名 12月04日 2015•第二届中国IoT大会 精彩回顾 10月30日ETF•智能硬件开发技术培训会 精彩回顾 10月23日ETF•第三届 消费

  • 基于STM32的多路电压测量设计方案 4月08日 第三届·无线通信技术研讨会 立即报名 12月04日 2015•第二届中国IoT大会 精彩回顾 10月30日ETF•智能硬件开发技术培训会 精彩回顾 10月23日ETF•第三届 消费

  • 新型IGBT系统电路保护设计的解决方案 IGBT绝缘栅双极型晶体管是一种典型的双极MOS复合型功率器件。它结合功率MOSFET的工艺技术,将功率MOSFET和功率管GTR集成在同一个芯片中。该器件具有开关频率高、输入阻抗较

  • DCDC升压电路不接负载输出电压正常,接上负载后输
  • 应用高频磁环并联阻尼电阻抑制变压器雷电过电压
  • 为什么电网中存在有功功率与无功功率?
  • 基于CentOS 6.5的服务器搭建与配置
  • 一种适用于锂电池的电流监测电路设计
  • 导入栅极屏蔽结构 沟槽式MOSFET功耗锐减
  • 基于三相BLDC电机控制系统的设计探讨
  • 请大师指教这种后级如何做,本人菜鸟
  • [开关电源]逆变电源输出波形失真
  • EMI/EMC设计PCB被动组件的隐藏行为和特性解析