PCB Haberleri - Yüksek Resistor-Reactance Devam Sınıf F Modu ile Broadband Güç Amplifier Tasarımı

Bu makale, devamlı sınıf F mod serisi (SCFM) olarak tasarlanmış güç amplifikatörünün (PA) bandenini arttırmak için bir metodu tanıtır. Üçüncü harmonik yükünü SCFM PA'ya tanıtıp temel dalga ve harmonik impedans arasındaki karşılaşma çözülür ve bandwidth geliştiriler. Bu yöntemi kullanarak, yazar 0,5 ile 2,3GHz operasyon frekansıyla yüksek etkileşimli bir PA tasarladı. Deneysel sonuçlar, PA'nin 10 W çıkış gücünü ve 0,5 ile 2,3GHz'den %59 ile %79 ulaşabileceğini gösteriyor.

Kablosuz iletişim teknolojisinin hızlı geliştirilmesiyle, sonraki nesil kablosuz sistemlerinin daha yüksek veri iletişim oranlarını sağlamak için geniş bandviçler gerekiyor. Anahtar gönderme aygıtı olarak, PA'nin genişletici bir bandwidth'de daha etkili olması gerekiyor ve farklı standartları uygulayabilir.

Son yıllarda birçok araştırma PA bandwidth ve etkileşimliliğini geliştirmek için yolları keşfetti. 2009 yılında S. C. Cripps1, geleneksel değiştirme modunun bandwidth sınırını, ikinci ve üçüncü harmonik şeklinde reaksiyon benzeri ikinci ve üçüncü harmonik şeklinde bulunan, devam modunu PA önerdi. Sonra sürekli B/J türü, sürekli F türü ve tersi F türü PA başarılı olarak 2-6 teklif edildi. Teorik olarak, Smith çizgisinin kenarındaki harmonik impedansı yüzünden sürekli B/J, sürekli F ve tersi F PA modları bir oktava sınırlı. Bu yüzden, harmonik yükünün bu ciddi sınırı, PA'ler için çoklu oktav performansını sağlamak zorlaştırır. 2013 yılında Lu ve Chen7, harmonik yüklerin sıkı sınırlarını kolaylaştırmak için dirençlik-tepki sürekli moda seri yöntemi önerdiler, dirençlik benzeri harmonik impedans ile sürekli tartışma yönteminde istikrar etmek için sürekli tartışma yöntemini sağladılar.8-9. Bu yöntemi kullanarak bandwidth bir oktavdan daha fazla olabilir ve ikinci harmonik yükü de genişletici bir impedans alanı vardır, bu da broadband PA'nin bandwidth'ini daha da geliştirir. Dönüştürücü sürekli moda istikrar-tepki serisi PA Li et al. 9 tarafından önerildi ve geniş banda PA'yi tasarlamak için benzer bir yöntemi ortaya çıkardı.

Bu makalede, genişletilmiş matematiksel formül SCFM analizi için kullanılır. Üçüncü harmonik impedans girişimin tasarım alanını daha fazla genişletir ve yüksek etkileşimlilik, çoklu oktav PAS tasarladığında daha fazla özgürlük sağlar.

SCFMThe geleneksel istikrar-tepki SCFM'nin, aygıtın içerisindeki şu anki generatör uça ğındaki sinusoidal dalga formunda yarı dalga düzeltilmiş bir dalga formu var, yani ID(θ) şu şekilde:

voltaj dalga formu vds(θ) artık kare dalga ile kesinlikle sınırlı değildir ve parametre α ve γ üzerinde bağlı olan değişkenin bir takımını içeriyor:Parametre (1+βcos θ) ile karşılaştırma reaksiyonu karşılaştırarak voltaj dalga formunu değiştirmeyen üçüncü karşılaştırma imkanı oluşturuyor. Bu şekilde, dirençli ikinci ve üçüncü harmonik impedans olan alternatif bir impedans çözümü elde edebiliriz. voltajı şu anda bölerek, her harmonik üzerinde bulunan yük impedansı hesaplanır. Burada, Zn, nth harmonik impedans olarak tasarlanmış. Z1, Z2 ve Z3 değerleri, koşulların 0â™137na bağlı olup olmadığına bağlı;¤1 ve -8/3πâ™137na bağlı;¤Î²â 137a;¤0 gerçekleştirilebilir. Şekil 1, temel ve harmonik impedans değişikliklerini gösteriyor. İkinci harmonik bölge temel dalga bölgesine α ve β'nin değişiklikleriyle hareket ediyor. Üçüncü harmonik bölgesi β'nin azaldığı zaman temel dalga bölgesine katılıyor. Bu özellik bizim için çok oktav tasarımında temel ve harmonik impedanslar arasındaki karşılaşmayı çözebilir. Sürüm etkisizliği α ve β fonksiyonudur. Dryin etkinliği ve çıkış gücünün değişiklikleri α ve β ile ilişkili 2. görüntüde gösterilir. α ve β değişiklikleri etkileyici bölgeye sınırlı olmalı, bu yüzden kabul edilebilir drain etkileşimliliği çıkış gücünün biraz azalmasıyla bile ulaşılabilir. Bu kağıt tasarımında, durum 0.4 ve -0.4â® 137yönünde, 65'den daha büyük bir süren etkinliğini elde etmek için 0.137yönünde seçildi. Bu metodun etkinliğini doğrulamak için yazar Wolfspeed CGH40010F GaN transistorlerini 0,5 ile 2,3 GHz operasyon frekansıyla dirençli reaksiyon SCFM PA tasarlamak için kullanır. 28V ve 68mA statik drain bias üzerinde çalışıyor. Altın ortamı Rogers. 4350B (εr=3,66), 30 mil thickness, metal layer thickness 35μm.

Yüksek frekanslardan düşük frekanslara kadar tekraratlı süreç aracılığıyla harmonik yük çekme simülasyonu gerçekleştirilebilir, sonra en iyi yük impedans alınabilir. Onların arasında yüksek frekanslarda elde edilen impedans düşük frekanslar harmoniğini bitirmek için kullanılır. En iyi yük impedans alına kadar bu süreci tekrar edin. Çıkış eşleştirme ağı gerçek frekans doğru hesaplama teknolojisi10 ile tasarlanmıştır. Şekil 3, bu tasarımın geniş banda çıkışı eşleştirme ağını gösterir. İçeri harmonik impedansı PA performansına çok küçük bir etkisi vardır. İçeri eşleştirme a ğlını tasarladığında, temel dalga eşleştirmesine daha fazla dikkat vermelidir.

Yüksek kullanılan CGH40010F transistorunun parazitik ağının doğru modeli görevli ve Benedikt12 tarafından oluşturuldu. Bu parazitik ağ modeli, I-gen ve çıkış eşleştirme ağının paketleme uçağına dayanarak Smith çizgisindeki impedance traktörü 4'de gösterilir. 0.5 ile 2.3 GHz çalışma frekans grubunda, şu uçağın temel dalga impedansı teoretik alanın içinde veya yakınlarında kalır.

SCFM PA'nın son tasarımı 5. Şekil olarak gösterilir. 29dBm sürekli girdi gücünün durumunda, simulasyon ve deneysel sonuçlar 6. Şekil olarak gösterilir. 0,5 ile 2,3GHz frekans menzilinde, drain etkinliği %59 ile %79 ve doğum çıkış gücü 39,4 ile 41,6 dBm. Deneysel sonuçlar simülasyon sonuçlarıyla uyumlu.

PA'nin linearitesini karakterizlemek için 20 MHz LTE sinyali kullanırız. PA'yi 0.8, 1, 1.6 ve 2 GHz'de kullanmak için 7.5dB ortalama enerji oranı ile kullanırız. Şekil 7'de gösterildiği gibi, geniş grub PA'nin yaklaşık 5dB'de doğum marjin gücünün iyi linearitetini gösteriyor. Yanındaki kanal sızdırma güç oranı (ACLR) -30dBc'den daha düşük, Aralık etkileşimliliği %34,1 ile 49,1. Tablo 1, bu PA'nin performansını diğer benzer gelişmiş geniş banda PAS ile karşılaştırır. Bu yöntemi kullanarak temel ve harmonik impedans arasındaki karşılaşma etkili olarak çözülür. Bu makale, geniş banda yüksek etkilik PA'yi tasarlamak, inşa ve teste etmek için bu metodu kullanır. Deneysel ve simulasyon sonuçları arasındaki anlaşma çoklu oktav, yüksek etkilik PA dizaynı için bu metodun etkinliğini doğruluyor. 20 MHz LTE sinyali tarafından sürücü, önerilen PA'nin ACLR 30 dBc'den daha düşür, çıkış gücü yaklaşık 35dBm olduğunda, Ve ortalama drain etkisizliği %34'den yüksektir.