采用異相功率放大器提高WLAN系統功率效率

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(shí)踐中，為了精確減小EVM和帶外發(fā)射，需要采用適應性預矯正。適應性預矯正器將希望的傳輸信號(在數字至模擬轉換、上變換和功率放大之前)與下變換數字化實(shí)際傳輸信號進(jìn)行比較，然后用兩個(gè)信號之差更新預矯正查找表里復雜的系數。

對于802.11a WLAN等應用，采用適應性預矯正后，可將異相功放的EVM減小到-30dB左右。采用同樣方法，還可以將異相功率放大器的相鄰信道發(fā)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(gè)能生產(chǎn)恒定包絡(luò )相位矢量段信號的系統。任意信號均可分解為相位段，這在過(guò)去是很難做到的，但是現代DSP技術(shù)使其切實(shí)可行，即使是對復雜的OFDM信號。例如已經(jīng)開(kāi)發(fā)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(shí)完全兼容802.11a信號的相位段。簡(jiǎn)言之，即使使用相位段，形成的輸出也是一個(gè)可共同操作的802.11a信號。

圖3顯示了輸出功率和輸出級源電流與放大器驅動(dòng)信號相位角之間的關(guān)系，該圖數據得自于一個(gè)運行在5.25GHz、Vdd為5V的放大器。請記住，放大器已進(jìn)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(guān)系。這說(shuō)明每個(gè)放大器的阻抗(往合并器方向看)在低輸出功率時(shí)確實(shí)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功率放大器的效率，它還顯示了理想B類(lèi)和理想A類(lèi)放大器的最大理論效率，實(shí)際的AB類(lèi)放大器將在理想A類(lèi)和理想B類(lèi)曲線(xiàn)之間。注意，實(shí)際異相功率放大器測得的效率要優(yōu)于理論上完美的B類(lèi)放大器。在全功率下，放大器完全工作在同相狀態(tài)，可觀(guān)察到80%的效率。隨著(zhù)進(jìn)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(lèi)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(dòng)級對總體功耗也有貢獻。包括驅動(dòng)級在內的功率添加效率(PAE)在7.8dB后退點(diǎn)處大于33%，此后退效率可以在廣泛的電源中實(shí)現。圖5顯示了各種電源電壓下放大器后退7.8dB時(shí)的效率，注意，確實(shí)有兩種方式控制放大器的瞬時(shí)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(shí)包絡(luò )線(xiàn)。

圖6顯示了功率放大器在很寬的輸出功率水平上都可實(shí)現極高的后退效率，將此表現與傳統AB類(lèi)放大器(其效率在優(yōu)化工作點(diǎn)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(yōu)異的PAE/功率消耗比。

本文結論

傳統的放大器結構限制了WLAN系統的范圍和效率，本文介紹的Chireix結構在與極低損耗合并器協(xié)同工作時(shí)，具有特別適合802.11a WLAN標準的優(yōu)點(diǎn)。這種實(shí)施已經(jīng)證明在實(shí)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(dòng)Chireix放大器的基頻處理器非常實(shí)用，不會(huì )增加傳輸結構的復雜性。此項創(chuàng )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。