Berita PCB - Rancangan Penampilkan Kuasa Band Lebar dengan Mod Klas F Terlebar

Artikel ini memperkenalkan kaedah untuk meningkatkan lebar banding penyampai kuasa (PA), yang direka dalam bentuk serangkaian mod kelas F (SCFM) terus-menerus resistensi-reactance. Dengan memperkenalkan muatan harmonik ketiga ke dalam pembebasan reaksi SCFM PA, penyelamatan antara gelombang asas dan pembebasan harmonik telah diselesaikan, dan lebar bandnya telah diperbaiki. Dengan kaedah ini, penulis merancang PA efisiensi tinggi dengan frekuensi operasi 0.5 hingga 2.3GHz. Hasil eksperimen menunjukkan bahawa PA mencapai kuasa output 10W, dan efisiensi pembuangan dari 0.5 hingga 2.3GHz boleh mencapai 59% hingga 79%.

Dengan pembangunan cepat teknologi komunikasi tanpa wayar, sistem tanpa wayar generasi seterusnya memerlukan lebar band yang lebih luas untuk mencapai kadar penghantaran data yang lebih tinggi. Sebagai peranti penghantaran kunci, PA perlu mempunyai efisiensi yang lebih tinggi dalam lebar jangkauan yang lebih luas dan mampu memenuhi pelbagai piawai.

Dalam tahun-tahun terakhir, banyak kajian telah mengeksplorasi cara untuk meningkatkan lebar banding dan efisiensi PA. Pada 2009, S. C. Cripps1 melamar mod terus-menerus PA, yang menyelesaikan keterangan lebar bandwidth bagi mod switch tradisional PA dengan memperkenalkan secara sesuai harmonik kedua dan ketiga seperti reaksi. Kemudian, jenis B/J terus menerus, jenis F terus menerus dan jenis F terbaliknya PA diusulkan secara berturut-turut 2-6. Secara teori, disebabkan impedance harmonik di tepi chart Smith, lebar band maksimum B/J terus menerus, F terus menerus, dan F PA terbaliknya adalah terhad kepada satu oktav. Oleh itu, keterangan ketat muatan harmonik ini membuat sukar bagi PAs untuk mencapai prestasi berbilang-oktave. Pada tahun 2013, Lu dan Chen7 melaporkan kaedah serangkaian mod berterusan pembebasan-reaksi, memperkenalkan pembebasan harmonik seperti pembebasan ke dalam mod berterusan untuk memudahkan keterangan ketat pada muatan harmonik8-9. Dengan menggunakan kaedah ini, lebar kawasan boleh lebih dari satu oktave dengan memperkenalkan perlawanan, dan muatan harmonik kedua juga mempunyai ruang halangan dasar yang lebih luas, yang lebih meningkatkan lebar kawasan PA jalur lebar. Serye pembebasan-reaksi PA mod berterusan berterusan terbalik telah diusulkan oleh Li et al. 9 dan mengungkapkan kaedah yang sama untuk merancang PA jalur lebar.

Dalam artikel ini, formula matematik lanjutan digunakan untuk analisis SCFM resistance-reactance. Perkenalan impedance harmonik ketiga mengembangkan ruang desain dan menyediakan kebebasan yang lebih besar bila merancang PAs efisien tinggi, berbilang oktave.

SCFMThe traditional resistance- reactance SCFM has a half- wave rectified sinusoidal current wave form in the inherent current generator plane of the device, i. e., id( θ) in the following form:

Bentuk gelombang tekanan vds( θ) tidak lagi sempadan kepada gelombang kuasa dua, dan termasuk set pembolehubah yang bergantung pada parameter α dan γ:Dengan darabkan bentuk gelombang semasa SCFM terhadap parameter (1+βcos θ), tekanan harmonik ketiga bagi tekanan diperkenalkan semasa bentuk gelombang tekanan tidak berubah. Gelombang semasa baruIn this way, an alternative impedance solution with resistive second and third harmonic impedance can be obtained. Dengan membahagi tekanan dengan arus, impedance muatan yang ada di setiap harmonik boleh dihitung. Di sini, Zn ditentukan sebagai impedance harmonik n. Nilai Z1, Z2, dan Z3 bergantung sama ada keadaan 0â¤Î±â¤1 dan -8/3Ϥâ¤Î²â¤0 boleh diselesaikan. Figure 1 menunjukkan perubahan impedance dasar dan harmonik relatif kepada α dan β. Kawasan harmonik kedua bergerak menuju kawasan gelombang as as dengan perubahan α dan β, dan kawasan harmonik ketiga cenderung ke kawasan gelombang asas sebagai β menurun. Ciri-ciri ini membolehkan kita untuk menyelesaikan penyelamatan antara impedance dasar dan harmonik dalam rancangan berbilang-oktave. Efisiensi lukisan adalah fungsi α dan β. Perubahan efisiensi saluran dan kuasa output relatif kepada α dan β dipaparkan dalam Figur 2. Perubahan α dan β sepatutnya dibatasi ke kawasan yang berkesan, sehingga efisiensi pembuangan yang boleh diterima boleh dicapai walaupun dengan sedikit turun kuasa output. Dalam rancangan kertas ini, keadaan jangkauan 0â¤Î±â¤0.4 dan -0.4â¤Î²â¤0 dipilih untuk mencapai efisiensi saluran yang lebih besar dari 65%. Simulasi dan pengukuran Untuk mengesahkan keefektivitas kaedah ini, penulis menggunakan transistor GaN Wolfspeed CGH40010F untuk merancang SCFM PA pembebasan dengan frekuensi operasi 0,5 hingga 2,3 GHz. Ia berfungsi di 28V dan 68mA bias pembuangan statik. Media substrat adalah Rogers. 4350B (εr=3.66), tebal 30mil, tebal lapisan logam 35μm.

Melalui proses iterasi dari frekuensi tinggi ke frekuensi rendah, simulasi tarik muatan harmonik boleh diselesaikan, dan kemudian impedance muatan terbaik boleh dicapai. Di antara mereka, impedance yang diperoleh pada frekuensi tinggi digunakan untuk menghentikan harmonik frekuensi rendah. Ulangi proses ini sehingga impedance muatan terbaik diperoleh. Rangkaian output yang sepadan direka dengan teknologi pengiraan langsung frekuensi nyata10. Figur 3 menunjukkan rangkaian output jangkauan lebar yang sepadan dengan rancangan ini. Kerana impedance harmonik input mempunyai kesan yang sangat kecil pada prestasi PA 11, apabila merancang rangkaian yang sepadan input, lebih perhatian patut diberikan kepada persamaan gelombang asas.

Model tepat rangkaian parasit bagi transistor CGH40010F yang digunakan secara luas dibina oleh Tasker dan Benedikt12. Berdasarkan model rangkaian parasit ini, pada pesawat pakej rangkaian yang sepadan dengan I-gen dan output, trajektori impedance dalam carta Smith dipaparkan dalam Gambar 4. Dalam band frekuensi berfungsi 0.5 hingga 2.3 GHz, impedance gelombang asas yang dihitung pesawat semasa tetap di dalam atau dekat kawasan teori.

Design terakhir bagi SCFM PA pembebasan-reaksi dipaparkan dalam Figur 5. Dalam kes kuasa input terus-menerus 29dBm, simulasi dan hasil eksperimen dipaparkan dalam Figur 6. Dalam julat frekuensi 0.5 hingga 2.3GHz, efisiensi pembuangan adalah 59% hingga 79%, dan kuasa output ketepuan adalah 39.4 hingga 41.6 dBm. Hasil percubaan adalah konsisten dengan hasil simulasi.

Untuk mengukur lineariti PA, kita gunakan isyarat LTE 20MHz dengan nisbah kuasa puncak-ke-rata-rata sekitar 7.5dB untuk memandu PA pada 0.8, 1, 1.6, dan 2 GHz. Seperti yang dipaparkan dalam Gambar 7, PA jalur lebar menunjukkan linearitas yang baik pada kira-kira 5dB kuasa margin ketepuan, di mana nisbah kuasa bocor saluran bersebelahan (ACLR) lebih rendah dari -30dBc, Jadual 1 membandingkan prestasi PA ini dengan PAs luas lanjut lain yang serupa. dalam kesimpulan The PCB design space of resistance-reactance SCFM is expanded by introducing the third harmonic impedance. Dengan menggunakan kaedah ini, penyelamatan antara pengendalian dasar dan harmonik telah diselesaikan secara efektif. Artikel ini menggunakan kaedah ini untuk merancang, membina dan menguji PA efisiensi-tinggi band luas. Perjanjian antara hasil percubaan dan simulasi mengesahkan efisiensi kaedah ini untuk merancang PA efisiensi-tinggi-berbilang. Digerak oleh isyarat LTE 20MHz, ACLR PA yang diusulkan adalah lebih rendah dari 30dBc apabila kuasa output adalah kira-kira 35dBm, Dan keseluruhan efisiensi pembuangan lebih tinggi dari 34%.