利用RF包絡檢波實現漏極調制系統
加入技術交流群
無線設備行業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)仍然是一個極具挑戰性的目標。目前有多種技術正在研發之中。大多數情況下，任何技術的商業化都將取決于能否開發出突破性的技術。本文主要討論用來提高PAE的一些技術以及支持該技術的一些RF信號處理模塊。
峰均比
圖1所示為一個20MHz帶寬正交頻分多路復用(OFDM)信號的時間包絡。該信號包括大量碼元速率相對較低的正交QAM調制子載波。基于OFDM的無線傳輸正變得越來越流行，部分原因是低碼元速率的子載波對衰落相對不敏感。它目前用于無線LAN和WiMax系統，將來也會用于下一代長期演進(LTE)移動數據和語音系統。高級OFDM系統允許子載波的調制隨著工作和環境條件的改變而變化。例如，如果一個用戶位于小區的邊緣，系統可能決定用正交相移鍵控方法來調制子載波，這就需要相對較低的信噪比，才能成功進行解調。其代價是數據速率相對較低。另一方面，如果用戶靠近小區中心并需要高數據速率，則可以發射更高階調制子載波，從而帶來更高的數據速率。
圖1：20MHz帶寬正交頻分多路復用(OFDM)載波的時間包絡
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。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，但稍后我們會看到，當設計更高效率的功率放大器時，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，使得信號波峰不會被削波。這一裕量要求導致該系統存在效率低下的弱點。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，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實際的系統，但它確實說明傳輸高峰均比信號自然會降低功率放大系統的效率。
評論