利用RF包络检波实现漏极调制系统

2011-06-29 00:33:27来源: eet_china
    无线设备行业竭力削减设备的成本、尺寸和功耗,而提升高功率放大器的功率附加效率(PAE)仍然是一个极具挑战性的目标。目前有多种技术正在研发之中。大多数情况下,任何技术的商业化都将取决于能否开发出突破性的技术。本文主要讨论用来提高PAE的一些技术以及支持该技术的一些RF信号处理模块。

峰均比

    图1所示为一个20MHz带宽正交频分多路复用(OFDM)信号的时间包络。该信号包括大量码元速率相对较低的正交QAM调制子载波。基于OFDM的无线传输正变得越来越流行,部分原因是低码元速率的子载波对衰落相对不敏感。它目前用于无线LAN和WiMax系统,将来也会用于下一代长期演进(LTE)移动数据和语音系统。高级OFDM系统允许子载波的调制随着工作和环境条件的改变而变化。例如,如果一个用户位于小区的边缘,系统可能决定用正交相移键控方法来调制子载波,这就需要相对较低的信噪比,才能成功进行解调。其代价是数据速率相对较低。另一方面,如果用户靠近小区中心并需要高数据速率,则可以发射更高阶调制子载波,从而带来更高的数据速率。

(电子工程专辑)
图1:20MHz带宽正交频分多路复用(OFDM)载波的时间包络。

     更高阶QAM信号(如64QAM和128QAM)具有高峰均比,而OFDM信号可以轻松包括1024个子载波,因此OFDM信号的峰均比也很高。图1清楚地显示了这一点。从图1中还可以看到,该信号也有一些深谷。因此,虽然一般是讨论峰均比,但稍后我们会看到,当设计更高效率的功率放大器时,信号的峰值最小值比(可能达到40dB)也具有重要意义。

    图2显示了一个功率放大系统的最基本框图。提供给负载的电流由高功率放大器(HPA)电源(本例中为±4V)发出。有效值输出信号具有有效值电平(VRMS)和峰值电平(VPEAK)。为获得良好的信号保真度,输出信号与电源之间必须存在足够的裕量,使得信号波峰不会被削波。这一裕量要求导致该系统存在效率低下的弱点。如果信号具有高峰均比,则电源必须偏置以支持峰值电平而不是有效值电平。

(电子工程专辑)
图2:高峰均比信号的功率放大。

    假设输出有效值电平为1Vrms,并且信号的峰均比为4,即12dB。这意味着,信号的峰值为4V,峰到峰摆幅为8V。因此,系统的绝对最小电源电压可能是±4V(单电源系统则为8V)。提供给负载的功率等于20mW (1V×1V/50),负载电流等于20mA。然而,电源提供的功率等于8mW (4V×20mA)。因此,效率只有25% (100×(20mW/80mW))。

    虽然上例并不能真正代表一个实际的系统,但它确实说明传输高峰均比信号自然会降低功率放大系统的效率。

关键字:RF包络检波  漏极调制系统  功率放大器

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2011/0629/article_6841.html
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