利用RF包絡(luò )檢波實(shí)現漏極調制系統

標簽：RF 漏極調制

無(wú)線(xiàn)設備行業(yè)竭力削減設備的成本、尺寸和功耗，而提升高功率放大器的功率附加效率(PAE)仍然是一個(gè)極具挑戰性的目標。目前有多種技術(shù)正在研發(fā)之中。大多數情況下，任何技術(shù)的商業(yè)化都將取決于能否開(kāi)發(fā)出突破性的技術(shù)。本文主要討論用來(lái)提高PAE的一些技術(shù)以及支持該技術(shù)的一些RF信號處理模塊。

峰均比

圖1所示為一個(gè)20MHz帶寬正交頻分多路復用(OFDM)信號的時(shí)間包絡(luò )。該信號包括大量碼元速率相對較低的正交QAM調制子載波?；贠FDM的無(wú)線(xiàn)傳輸正變得越來(lái)越流行，部分原因是低碼元速率的子載波對衰落相對不敏感。它目前用于無(wú)線(xiàn)LAN和WiMax系統，將來(lái)也會(huì )用于下一代長(cháng)期演進(jìn)(LTE)移動(dòng)數據和語(yǔ)音系統。高級OFDM系統允許子載波的調制隨著(zhù)工作和環(huán)境條件的改變而變化。例如，如果一個(gè)用戶(hù)位于小區的邊緣，系統可能決定用正交相移鍵控方法來(lái)調制子載波，這就需要相對較低的信噪比，才能成功進(jìn)行解調。其代價(jià)是數據速率相對較低。另一方面，如果用戶(hù)靠近小區中心并需要高數據速率，則可以發(fā)射更高階調制子載波，從而帶來(lái)更高的數據速率。

圖1：20MHz帶寬正交頻分多路復用(OFDM)載波的時(shí)間包絡(luò )

更高階QAM信號(如64QAM和128QAM)具有高峰均比，而OFDM信號可以輕松包括1024個(gè)子載波，因此OFDM信號的峰均比也很高。圖1清楚地顯示了這一點(diǎn)。從圖1中還可以看到，該信號也有一些深谷。因此，雖然一般是討論峰均比，但稍后我們會(huì )看到，當設計更高效率的功率放大器時(shí)，信號的峰值最小值比(可能達到40dB)也具有重要意義。

圖2顯示了一個(gè)功率放大系統的最基本框圖。提供給負載的電流由高功率放大器(HPA)電源(本例中為±4V)發(fā)出。有效值輸出信號具有有效值電平 (VRMS)和峰值電平(VPEAK)。為獲得良好的信號保真度，輸出信號與電源之間必須存在足夠的裕量，使得信號波峰不會(huì )被削波。這一裕量要求導致該系統存在效率低下的弱點(diǎn)。如果信號具有高峰均比，則電源必須偏置以支持峰值電平而不是有效值電平。

圖2：高峰均比信號的功率放大

假設輸出有效值電平為1Vrms，并且信號的峰均比為4，即12dB。這意味著(zhù)，信號的峰值為4V，峰到峰擺幅為8V。因此，系統的絕對最小電源電壓可能是±4V(單電源系統則為8V)。提供給負載的功率等于20mW (1V×1V/50)，負載電流等于20mA。然而，電源提供的功率等于8mW (4V×20mA)。因此，效率只有25% (100×(20mW/80mW))。

雖然上例并不能真正代表一個(gè)實(shí)際的系統，但它確實(shí)說(shuō)明傳輸高峰均比信號自然會(huì )降低功率放大系統的效率。