EETOP traduit de mynavi Auteur: Thomas Maudoux
communications 5G exigent des performances élevées dans les amplificateurs de puissance
Procédé selon la linéarité rapide élevée est pas mis en oeuvre dans l'amplificateur de puissance (PA) dans. PA joue un rôle très important dans l'infrastructure de communication du téléphone. exigences de performance PA deviennent plus strictes, en particulier avec l'utilisation de (fig. 1) 5G communications mobiles cellulaires.
1. cinquième génération figure de communication mobile cellulaire
Dans cet article, nous examinons les caractéristiques et les avantages de la technologie de communication 5G seront mises en uvre, et les exigences correspondantes de conception d'amplificateur de puissance.
De plus, nous avons examiné les techniques de linéarisation les plus courantes PA, et déterminer si elles sont aptes à répondre aux exigences de PA. Par la suite, je vais étudier la faible puissance linéaire contrôle IC, et d'examiner son potentiel de simplifier et de réduire la consommation d'énergie de PA dans les applications PA de conception 5G.
5G défis de conception
5G à bien des égards supérieurs à la technologie de communication actuelle. La hausse des taux de données simultanément à plus d'utilisateurs, et la durée de vie de la batterie des appareils mobiles seront prolongés. A cet effet, PA doit fonctionner à la plus grande efficacité possible et plus large bande passante (jusqu'à 100 MHz).
amplificateur Linéarité
Si l'Autorité palestinienne est complètement linéaire, il ne doit amplifie et émet un signal d'entrée souhaité. Mais, en fait, une telle PA n'existe pas. En fait, étant donné que le signal de sortie est non linéaire, il produira une distorsion, et la distorsion de l'amplificateur se rapproche de l'augmentation du point de saturation (fig. 2).
2. La relation entre la puissance de sortie et la distorsion Fig.
Quand un signal d'entrée à tonalités multiples est appliqué, étant donné qu'ils ne sont pas linéaires, il ne nécessite fréquence de modulation mutuelle (fig. 3) apparaît à la sortie PA.
Figure 3. PA intermodulation
Afin de réduire la distorsion PA doit utiliser une certaine forme de linéarisation. Les sections suivantes décrivent le comportement et l'applicabilité environnement 5G, les techniques les plus communes de linéarisation.
La limitation du niveau de puissance de sortie maximale de l'ensemble du signal PA se situe dans la région linéaire de la courbe de transfert dans la technique communément appelé « compensation ». Un inconvénient de cette méthode est relativement simple, l'efficacité PA (la capacité de convertir l'énergie RF en courant continu) en tant que point de fonctionnement PA sera loin du point de saturation diminue.
Dans certains systèmes, pour répondre à la crête de signal de rapport de puissance moyenne (PAR) nécessaire pour la compensation peut être réduite à 8% d'efficacité PA. En conséquence, la consommation d'énergie et les coûts de mise en uvre du système et nécessitent un grand dissipateur thermique.
linéarisation actif
Afin d'améliorer la linéarité PA sans réduire l'efficacité, il est nécessaire appelé « pré-distorsion » de la ligne active. Cette technique de « prédire » le taux de distorsion causée par la non-linéarité inhérente de PA, et le signal inversé est injecté dans le chemin du signal, réduisant ainsi les signaux inutiles avec le rapport de signal non souhaité de la sortie de l'amplificateur. (Fig. 4). Ceci a été désigné comme étant le rapport de puissance du canal adjacent (ACLR), et doit être au moins -50dBc.
4. Caractéristiques de sortie FIG de la linéarisation pré-distorsion de PA
Il existe deux types de courants linéaires actifs: prédistorsion numérique (DPD) et la linéarisation d'amplificateur de puissance RF (RFPAL).
DPD
5, la prédistorsion numérique (DPD) du premier point de la chaîne de signal (bande de base numérique) signal de correction à prédistorsion est ajouté au signal désiré.
5. La figure la mise en uvre du système de pré-distorsion numérique
système DPD peut être mis en uvre de diverses manières. Tout en fournissant une version entièrement fonctionnelle (en bande de base, numérique, avec RF), des solutions en utilisant une fréquence en bande de base et la radio numérique discrète séparée.
Une autre solution comprend un émetteur-récepteur RF et FPGA (DPD et le trajet de mesure). Cependant, l'émetteur-récepteur RF doit être exécuté cinq fois la bande passante de la fréquence du signal d'entrée, augmentant ainsi la complexité de la conception, la consommation d'énergie et de l'empreinte (généralement 5W), pour les petites applications de faible puissance dans certains cas , DPD est pas une bonne technique de linéarisation.
RFPAL
La figure 6 représente un diagramme synoptique de haut niveau du système, le système utilise une linéarisation de prédistorsion actif et une autre technique appelée une linéarisation d'amplificateur de puissance RF (RFPAL) a.
Figure 6. Système de pré-distorsion RF
La technologie utilise une architecture séparée RF IN / OUT RF RF et la technique de prédistorsion adaptative, seul le signal de correction est injecté au niveau du point de consigne (entrée PA).
Cela signifie que le système est rendu plus simple, plus petite et la composition de l'émetteur en bande de base, peuvent être exécutées à une fréquence inférieure (signal d'entrée de largeur de bande), et la consommation d'énergie est plus faible que le système DPD. Jusqu'à une date récente, l'utilisation d'un maximum RFPAL linéaire de la bande passante du canal d'entrée est seulement 60MHz. La figure 7 montre les nouvelles résout ce problème RFPAL IC.
circuit d'application standard figure 7. SC1905 RFPAL
La fréquence de fonctionnement de l'appareil vont jusqu'à 3,8 GHz, la largeur de bande du signal d'entrée linéarisé jusqu'à 100 MHz. La consommation électrique de 1280mW, inférieure à 70% de solution DPD. La figure 8 montre les performances de ACLR et l'efficacité de l'utilisation de la norme PA mesurées linéariseur (5 canaux discontinus 20MHz LTE, PAR 10dB).
8. La figure SC1905 RFPAL de PA ACLR
Au niveau de puissance de sortie de 37dBm, l'efficacité de l'Autorité palestinienne est de 23%, ACLR de 50dB (de RFPAL fermé, ACLR bien dans 8dB). En outre, RFPAL plusieurs dispositifs ont été largement utilisés par l'Autorité palestinienne (type, type AB, et Doherty) l'évaluation, ce qui en fait une solution « plug and play », ce qui simplifie la conception et de réduire le temps de développement. Elle conduit à raccourcir et de réduire les risques.
L'IC est parce qu'il a été prévu dans un boîtier QFN 9 mm x 9 mm, la solution (puissance, puits de chaleur, comprenant un boîtier) de la taille globale de 6,5 cm 2 est requise. En outre, dans les applications jusqu'à 6 GHz, le cas échéant, le mélangeur peut être utilisé pour linéariser le signal PA est upconvertis.
La construction des conditions requises pour le dispositif de communication 5G
dispositif de communication 5G doit fonctionner à une bande passante plus élevée et l'efficacité. Linéarités et l'efficacité de l'amplificateur de puissance utilisé pour répondre à ces exigences est essentielle.
Cette fois-ci, nous vous présentons quelques-uns des plus couramment utilisé la technique de linéarisation PA a été montré actif en tant que techniques de linéarisation DPD peuvent améliorer la linéarité et l'efficacité globale.
Cependant, DPD est une méthode complexe, entraînera une augmentation de la consommation d'énergie de l'ensemble du système et des solutions pour améliorer le programme. En bref, le plus petit plug and play RFPAL IC peuvent fournir une faible puissance linéaire des techniques plus simples. Le circuit intégré peut augmenter la bande passante du signal d'entrée jusqu'à l'efficacité 100MHz PA. Le dispositif est adapté à une variété d'architectures (A Class / Classe AB / Doherty) Dans diverses applications, processus PA (GaAs, GaN, InGa) et la fréquence (698MHz à 3,8 GHz) dans. Le dispositif est idéal pour les applications infrastructure 5G.
