ווי צו פֿאַרבעסערן די עפעקטיווקייַט פון רף מאַכט אַמפּלאַפייער?
ווי צו פֿאַרבעסערן די עפעקטיווקייַט פון רף מאַכט אַמפּלאַפייער?
די גרונט געזעצן פון טערמאָדינאַמיקס אַנטדעקן אַז קיין עלעקטראָניש ויסריכט קענען דערגרייכן 100% עפעקטיווקייַט, כאָטש די סוויטשינג מאַכט סאַפּלייז איז לעפיערעך נאָענט (אַרויף צו 98%). צום באַדויערן, קיין מיטל וואָס דזשענערייץ רף מאַכט איז דערווייַל ניט ביכולת צו דערגרייכן אָדער נאָענט צו די ידעאַל פאָרשטעלונג, ווייַל עס זענען אויך פילע חסרונות אין דעם פּראָצעס פון קאַנווערטינג דק מאַכט אין רף פּראָדוקט מאַכט, אַרייַנגערעכנט די אָנווער געפֿירט דורך די גאנצע טראַנסמיסיע פון סיגנאַל וועג צו אַפּערייטינג אָפטקייַט צייט אָנווער, און די טאָכיק קוואַליטעט אָנווער פון די מיטל. ווי אַ רעזולטאַט, אַן אַרטיקל אין די מיט טעכנאָלאָגיע איבערבליק אַנסעראַמאַנאַסלי קאַמענטאַד אויף די רף מאַכט אַמפּלאַפייער, "עס איז אַ זייער באַטלאָניש ייַזנוואַרג."
ניט סאַפּרייזינגלי, יעדער אַספּעקט פון מאַניאַפאַקטשערערז פון רף מאַכט פּראָדוקט, פֿון סעמיקאַנדאַקטער צו אַמפּלאַפייערז צו טראַנסמיטערז, ווי געזונט ווי אוניווערסיטעטן און די דעפּאַרטמענט דעפּאַרטמענט, פאַרברענגען אַ פּלאַץ פון צייט און פינאַנציעל רעסורסן יעדער יאָר צו פֿאַרבעסערן די עפעקטיווקייַט פון רף מאַכט דעוויסעס. עס זענען גוטע סיבות פֿאַר דעם: אפילו אַ קליין פאַרגרעסערן אין עפעקטיווקייַט קענען פאַרברייטערן די אַרבעט צייט פון באַטאַרייע- Powered פּראָדוקטן און רעדוצירן די יערלעך מאַכט קאַנסאַמשאַן פון וויירליס באַזע סטיישאַנז. פיגורע 1 ווייזט די פּראָפּאָרציע פון די RF טייל צו די קוילעלדיק מאַכט קאַנסאַמשאַן פון די באַזע סטאַנציע.
פיגורע 1: צוגעלייגט די באַטייַטיק טיילן פון פאַרשידן ראַדיאָ אָפטקייַט פּראָדוקטן אין די מאַכט קאַנסאַמשאַן פון די באַזע סטאַנציע, די לעצט רעזולטאַט וועט זיין גאַנץ גרויס.
צומ גליק, נאָך יאָרן פון קעסיידערדיק השתדלות צו פֿאַרבעסערן רף עפעקטיווקייַט, די באדינגונגען זענען ביסלעכווייַז טשאַנגינג. עטלעכע פון די טאַסקס זענען אויף די מיטל מדרגה, און אנדערע נוצן עטלעכע ינאַווייטיוו טעקנאַלאַדזשיז, אַזאַ ווי קאָנווערט טראַקינג, דיגיטאַל פּרעדיסטאָרשאַן / קרעסט פאַקטאָר רעדוקציע סקימז, און די נוצן פון אַמפּלאַפייערז וואָס זענען מער אַוואַנסירטע ווי די געוויינטלעך אַב אַב לעוועלס.
א הויפּט יבעררוק אין אַמפּלאַפייער פּלאַן איז די דאָהערטי אַרקאַטעקטשער, וואָס איז געווארן דער נאָרמאַל פֿאַר באַזע סטאַנציע אַמפּלאַפייערז אין 5 יאָר. זינט דר. דאָהערטי פון בעל לאַבאָראַטאָריעס (וואָס איז געווארן טייל פון וועסטינגהאָוסע עלעקטריק) ינווענטאַד דעם אַרקאַטעקטשער אין 1936, עס איז געווען שטיל פֿאַר רובֿ פון די צייט און איז געווען בלויז געניצט אין אַ ביסל אַפּלאַקיישאַנז.
דאָהערטי ס פאָרשונג האט באשאפן אַ נייַע אַמפּלאַפייער סטרוקטור וואָס קענען צושטעלן זייער הויך עפעקטיווקייט ווען די אַרייַנשרייַב סיגנאַל האט אַ זייער הויך שפּיץ-צו-דורכשניטלעך פאַרהעלטעניש (PAR). אין פאַקט, אויב די רעכט עפעקטיווקייַט פון דאָהערטי אַמפּלאַפייערז קענען זיין געוואקסן דורך 11% צו 14% קאַמפּערד מיט נאָרמאַל פּאַראַלעל קלאַס אַב אַמפּלאַפייערז.
דאָך, פֿאַר פילע יאָרן נאָך 1936, בלויז אַ ביסל טייפּס פון סיגנאַלז האָבן די קעראַקטעריסטיקס ווי AM און FM וואָס נוצן מאַדזשאַליישאַן סקימז אין קאָמוניקאַציע סיסטעמען. איצט, כּמעט יעדער וויירליס סיסטעם דזשענערייץ הויך פּאַר סיגנאַלז, פֿון WCDMA צו CDMA2000 צו קיין סיסטעם וואָס ניצט אָרטאָגאָנאַל אָפטקייַט אָפּטייל מולטיפּלעקסינג (OFDM), אַזאַ ווי WiMAX, LTE, און מער לעצטנס, Wi-Fi.
פיגורע 2: אַ טיפּיש דאָהערטי אַמפּלאַפייער
דער קלאַסיש דאָהערטי אַמפּלאַפייער (פיגורע 2), וואָס קענען זיין קלאַסאַפייד ווי אַ מאַסע מאַדזשאַליישאַן אַרקאַטעקטשער, איז אַקשלי קאַמפּאָוזד פון צוויי אַמפּלאַפייערז: אַ טראַנספּאָרט אַמפּלאַפייער בייאַסט צו אַרבעטן אין קלאַס אַב מאָדע, און אַ שפּיץ אַמפּלאַפייער בייאַסט צו קלאַס C מאָדע. א מאַכט דיווידער דיוויידז די ינפּוט סיגנאַל גלייַך צו יעדער אַמפּלאַפייער מיט אַ 90 ° פאַסע חילוק. נאָך אַמפּלאַפאַקיישאַן, דער סיגנאַל איז שייַעך-סינטאַסייזד דורך די מאַכט קאַפּלער. די צוויי אַמפּלאַפייערז אַרבעטן אין דער זעלביקער צייט ווען די ינפּוט סיגנאַל איז בייַ זייַן שפּיץ, און יעדער ביכייווז ווי אַ מאַסע ימפּידאַנס צו מאַקסאַמייז רעזולטאַט מאַכט.
ווען די אַרייַנשרייַב סיגנאַל מאַכט טראפנס, די קלאַס C שפּיץ אַמפּלאַפייער איז פארקערט אַוועק, און בלויז די Class AB טרעגער אַמפּלאַפייער נאָך אַרבעט. אויף נידעריקער מאַכט לעוועלס, דער אַב אַבליפיער פון קלאַס אַב ביכייווז ווי אַ מאַדזשאַלייטיד מאַסע ימפּידאַנס צו פֿאַרבעסערן עפעקטיווקייַט און געווינען. מיט די באנייט ווייטאַלאַטי פון די אַרקאַטעקטשער, די דאָהערטי אַמפּלאַפייער פּלאַן האט געמאכט באַטייטיק פּראָגרעס אין גיך יטעריישאַנז און אַטשיווד גרויס הצלחה.
מאָדערן דיגיטאַל מאַדזשאַליישאַן טעכנאָלאָגיע ריקווייערז אַז די לינעאַריטי פון די אַמפּלאַפייער איז גענוג הויך, אַנדערש ינטערמאָדיאַליישאַן דיסטאָרשאַן וועט פּאַסירן און די סיגנאַל קוואַליטעט וועט זיין רידוסט. צום באַדויערן, ווען די אַמפּלאַפייערז דורכפירן זייער בעסטער, זיי זענען אַלע נאָענט צו זייער זעטיקונג לעוועלס. שפּעטער, זיי ווערן ניט-לינעאַר, די רף מאַכט רעזולטאַט טראפנס ווי די אַרייַנשרייַב מאַכט ינקריסיז און באַטייטיק דיסטאָרשאַנז אָנהייבן צו דערשייַנען. די דיסטאָרשאַן קענען אָנמאַכן קראָססטאַלק צווישן שכייניש טשאַנאַלז אָדער באַדינונגס. דעריבער, דיזיינערז יוזשאַוואַלי צוריקציען די רף רעזולטאַט מאַכט צו אַ "זיכער זאָנע" צו ענשור לינעאַריטי. ווען זיי טאָן דאָס, קייפל רף טראַנזיסטערז זענען נויטיק צו דערגרייכן אַ געגעבן רף רעזולטאַט מאַכט, וואָס וועט פאַרגרעסערן די קראַנט קאַנסאַמשאַן און רעזולטאַט אין קירצער באַטאַרייע לעבן אָדער העכער אַפּערייטינג קאָס אין באַזע סטיישאַנז.
דפּד יפעקטיוולי ינטראַדוסיז "אַנטי-דיסטאָרשאַן" אין די ינפּוט פון די אַמפּלאַפייער, און ילימאַנייטינג די נאַנלינאַראַטי פון די אַמפּלאַפייער. ווי אַ רעזולטאַט, די אַמפּלאַפייער טאָן ניט דאַרפֿן צו פאַלן צוריק צו דער אָפּטימאַל אָפּערייטינג פונט, און אַזוי ניט מער רף מאַכט דעוויסעס זענען פארלאנגט. ווי אַמפּלאַפייערז ווערן מער עפעקטיוו, די בענעפיץ זענען רידוסט קאָאָלינג קאָס און אַלע וויכטיק מאַכט קאַנסאַמשאַן. ווען CFR אַרבעט, די דיסטאָרשאַן איז קאַנטיניואַסלי קאַנטראָולד דורך רידוסינג די שפּיץ-צו-דורכשניטלעך פאַרהעלטעניש פון די ינפּוט סיגנאַל. דער אופֿן ראַדוסאַז די שפּיץ ווערט פון די סיגנאַל אַזוי אַז דער סיגנאַל קען נישט פאַרשאַפן די קלאַפּ אָדער דיסטאָרשאַן ווען עס גייט דורך די אַמפּלאַפייער. ווען DPD און CFR זענען געניצט צוזאַמען, גרעסערע געווינען קענען זיין אַטשיווד.
2. אָוט-פון-פאַסע מאַכט אַמפּליפיער אופֿן
אן אנדער טעכנאָלאָגיע איז אַ פּאַטאַנטאַד טעכנאָלאָגיע ינווענטאַד און געהאלטן דורך הענרי טשיריקס כּמעט 80 יאָר צוריק. עס איז יוזשאַוואַלי גערופן "אַוטפאַסינג" (אַוטפאַסינג מאַכט אַמפּלאַפייער, אַ מיטגליד פון דער מאַסע מאַדזשאַליישאַן טעכנאָלאָגיע משפּחה). עס איז דערווייַל געניצט דורך Fujitsu, NXP, אאז"ו ו. צו פֿאַרבעסערן אַמפּלאַפייער עפעקטיווקייַט. עס קאַמביינז צוויי ניט-לינעאַר רף מאַכט אַמפּלאַפייערז וואָס זענען געטריבן דורך סיגנאַלז פון פאַרשידענע פייזאַז. ווייַל די פאַסע איז קאַנטראָולד, ווען די רעזולטאַט סיגנאַל איז קאַפּאַלד, די נוצן פון רף מאַכט אַמפּלאַפייערז קענען דערגרייכן עפעקטיווקייַט גיינז. אָפּגעהיט פּלאַן טעקניקס, ספּעציעל סעלעקטינג די צונעמען רעאַקטאַנסע, קענען אַפּטאַמייז די סיסטעם צו אַ ספּעציפיש רעזולטאַט אַמפּליטוד, וואָס וועט ברענגען צוויי מאָל די פאַרגרעסערן אין עפעקטיווקייַט (לפּחות אין טעאָריע).
פודזשיצו אַנאַונסט לעצטע יאָר אַז ער האט אנגענומען די אַוטפאַסינג אופֿן אין אַ זיכער מאַכט אַמפּלאַפייער, ינאַגרייטינג אַ סאָליד, נידעריק-אָנווער מאַכט קאַפּלינג קרייַז, און מיט אַ דספּ-באזירט פאַסע טעות קערעקשאַן פאַרגיטיקונג קרייַז, וואָס איז 65% פון די טראַנסמיסיע צייט געוויינטלעך צו יגזיסטינג אַמפּלאַפייערז. , די טראַנסמיסיע צייט פון די אַמפּלאַפייער קענען יקסיד 95%. צו פּרובירן דעם פּלאַן, די שפּיץ רעזולטאַט פון דעם מאַכט אַמפּלאַפייער קען דערגרייכן 100 וואטס; די דורכשניטלעך ילעקטריקאַל עפעקטיווקייַט איז געוואקסן פון 50% צו 70%.
די ינפּוט סיגנאַל איז צעטיילט אין צוויי סיגנאַלז מיט קעסיידערדיק אַמפּליטוד און פאַסע ענדערונגען. די אַמפּליטוד איז באַשטימט לויט די RF מאַכט מיטל, און די מאַכט קאַפּלינג קרייַז רעקאָנסטרוקץ די מקור סיגנאַל וואַוועפאָרם. ביז אַהער, ווען די מקור סיגנאַל איז געווען ריקאַנסטראַקטיד, די אָנווער פון די קאַפּלינג אַקיעראַסי איז דארף צו באַשליסן די פאַסע חילוק, וואָס פּריווענטיד די קאַמערשאַליזיישאַן פון די טעכנאָלאָגיע. די קאַפּלער געניצט דורך Fujitsu האט אַ קירצער סיגנאַל דרך וואָס ראַדוסאַז אָנווער און ינקריסיז באַנדווידט.
3. NXP ס פּראַמאַסינג אַנטוויקלונג
א וואַריאַנט פון די אַוטפאַסינג מעקאַניזאַם אָן מאַסע מאַדזשאַליישאַן ווירקונג איז גערופֿן לינעאַר אַמפּליפיער פון נאַנליניער קאָנסעפּט (LINC), וואָס ניצט אַ באַזונדער קאַפּלער און אַמפּלאַפייער בינע צו פאָרן צו זעטיקונג, און קענען יפעקטיוולי פֿאַרבעסערן לינעאַריטי און שפּיץ עפעקטיווקייַט. אָבער, די עפעקטיווקייַט פון LINC אַמפּלאַפייערז איז לעפיערעך נידעריק ווייַל יעדער אַמפּלאַפייער אַפּערייץ קעסיידערדיק, אפילו ביי נידעריק רף רעזולטאַט לעוועלס. Chireix קערעקטאַד דעם דורך קאַמביינינג אַוטפאַסינג מיט אַ ניט-אפגעשיידט קאַפּלער און מאַסע מאַדזשאַליישאַן צו פאַרגרעסערן די דורכשניטלעך עפעקטיווקייַט. NXP Semiconductors האט געמאכט אַ ווייַטער פֿאַרבעסערונג, ניצן אַוטפאַסינג צו קאָנטראָלירן צוויי באַשטימען מאָדע רף אַמפּלאַפייערז צו אַדאַפּט זיי צו הויך סיגנאַל פאַקטאָר סיגנאַלז. די פירמע קאַמביינינג Chireixoutphasing טעכנאָלאָגיע מיט GaN HEMT סוויטשינג קלאַס E אַמפּלאַפייערז (פיגורע 3).
די נייַע דרייווער טעכנאָלאָגיע דעוועלאָפּעד און פּאַטאַנטאַד דורך NXP ינייבאַלז די אַמפּלאַפייער צו דערגרייכן הויך עפעקטיווקייַט איבער אַ באַנדווידט פון בעערעך 25% דורך קאַנטראָולינג די פאַסע שייכות. דעם האט געפֿירט צו אַ נייַ אַרקאַטעקטשער וואָס קאַמביינז קלאַס E אַמפּלאַפייערז און מאַסע מאַדזשאַליישאַן צו טייַנען די הויך עפעקטיווקייַט פון די אַמפּלאַפייערז ווען זיי פאַרלאָזן זעטיקונג, וואָס אַלאַוז זיי צו אַדאַפּט צו פאַרשידן קאָמפּלעקס וואַווע פאָרמס. NXP האָט צוגעשטעלט אַ רעפֿערענץ פּלאַן פֿאַר די E- קלאַס רף מאַכט אַמפּלאַפייער באזירט אויף גאַן דעוויסעס, און אַטאַטשט Chireix פֿאַרבונדענע טעכניש אינפֿאָרמאַציע.
4. קאָנווערט טראַקינג
אן אנדער שליסל טעכנאָלאָגיע וואָס אַמפּלאַפייער דיזיינערז ופמערקזאַמקייט צו איז די קאָנווערט טראַקינג. אין דעם טעכנאָלאָגיע, דעם וואָולטידזש איז אָנווענדלעך צו די מאַכט אַמפּלאַפייער קאַנטיניואַסלי אַדזשאַסטיד צו ענשור אַז עס אַרבעט אין די שפּיץ געגנט צו מאַקסאַמייז די מאַכט. קאַמפּערד מיט די פאַרפעסטיקט וואָולטידזש צוגעשטעלט דורך די דק-דק קאַנווערטער אין אַ טיפּיש מאַכט אַמפּלאַפייער, די קאָנווערט טראַקינג מאַכט צושטעלן מאָדולאַטעס די מאַכט צושטעלן פארבונדן צו די אַמפּלאַפייער מיט אַ הויך-באַנדווידט, נידעריק ראַש וואַוועפאָרם, וואָס איז סינגקראַנייזד צו די ינסטאַנטאַניאַס קאָנווערט סיגנאַל.
די נוצן פון קאָנווערט טראַקינג טעכנאָלאָגיע אין קמאָס רף מאַכט דעוויסעס האט אַ גרויס אַפּעלירן. נודזשיראַ האט דעוועלאָפּעד דעם טעכנאָלאָגיע פֿאַר פילע יאָרן. זיי האָבן געוויזן אַז די טעכנאָלאָגיע קענען באַקומען די שאָרטקאָמינגס געפֿירט דורך ניט-לינעאַריטיעס אין קמאָס רף אַמפּלאַפייער אַפּלאַקיישאַנז. קמאָס מאַכט אַמפּלאַפייערז זענען קריטיקירט ווי אַ שלעכט ברירה פֿאַר קראַנט הויך פּאַר מאָדולאַטיאָן טעכנאָלאָגיע ווייַל פון זייער טאָכיק נעבעך לינעאַריטי, וואָס ריקווייערז זיי צו פאַלן צוריק צו רעדוצירן דיסטאָרשאַן. ווען קמאָס אַמפּלאַפייערז זענען אַפּערייטאַד אין העכער רף מאַכט לעוועלס, עס וועט פאַלן און דיסטאָרשאַן.
נודזשיראַ קאַמביינז זיין פּאַטאַנטאַד ISOGAIN לינעאַריזאַטיאָן טעכנאָלאָגיע אין זיין פּראַפּרייאַטערי קאָנווערט טראַקינג טעכנאָלאָגיע צו עלימינירן לינעאַריטי פּראָבלעמס אָן ניצן DPD. די ויסריכט ניצן דעם טעכנאָלאָגיע ריטשט די ציל פון הויך עפעקטיווקייַט און אַטשיווד די זעלבע פאָרשטעלונג ווי GaAs אין אנדערע אַספּעקץ. א ריזיק נוץ פון אַלע פאָרשונג אויף קמאָס אַמפּלאַפייערז איז אַז קמאָס דעוויסעס זענען ומעטומיק אין די גאנצע עלעקטראָניק אינדוסטריע, געשטיצט דורך פילע פאַונדריעס, אַזוי זיי זענען לעפיערעך ביליק. ווייַל עס איז באזירט אויף סיליציום, עס איז אויך מעגלעך צו גלייך ינטאַגרייטינג קאָנטראָל און פאָרורטייל סערקאַץ אויף די מאַכט אַמפּלאַפייער שפּאָן.
5. אנדערע גאָר פאַרשידענע מעטהאָדס
אן אנדער אַמפּלאַפייער טעכנאָלאָגיע איז געווען אַדוואַקייטיד דורך עטאַ דעוויסעס, אַ פירמע ספּון אַוועק פון די מאַססאַטשוסעטץ אינסטיטוט פון טעכנאָלאָגיע, און איז קאָ-געגרינדעט דורך צוויי ילעקטריקאַל ינזשעניעריע פּראַפעסערז Joel Dawson און David Perreault און אַ ערשטע אַמפּלאַפייער פאָרשער פון Ericsson און Huawei. די אַסיממעטריק Multi-Level Outphasing (AMO) טעכנאָלאָגיע איז דעוועלאָפּעד דורך MIT, וואָס איז צוזאַמען ינוועסטאַד דורך ADI קאָ-גרינדער Ray Stata און זיין פירנעם קאַפּיטאַל פירמע Stata Venture Partners.
די ערשטע ציל פון די פירמע איז ימערדזשינג מארקפלעצער, אַרייַנגערעכנט 640,000 דיעסעל גענעראַטאָר מאַכט באַזע סטיישאַנז וואָס קאָסטן יו. עס. אין פעברואר דעם יאָר, עטאַ דעוויסעס דעמאַנסטרייטיד זייַן עטאַ 15 ויסריכט אין די אַוואַנסירטע לטע אָפּטיילונג פון די מאָביל קאָמוניקאַציע וועלט קאָנגרעסס אין באַרסעלאָנאַ, ספּאַין. די טראַנסמיסיע קאַנאַל עקוויפּמענט יקסידז 5-מהז.
עטאַ דעוויסעס מוטיק דערקלערט אַז די ETAdvanced (Advanced Envelope Tracking) טעכנאָלאָגיע איז געריכט צו רעדוצירן באַזע סטאַנציע ענערגיע קאָס מיט 50%. עס אויך קליימז אַז עס קענען טאָפּל די באַטאַרייע לעבן פון סמאַרטפאָנעס. די האַנאָכע איז אַז די רפ מאַכט טראַנזיסטאָר פון די אַמפּלאַפייער קאַנסומז די מאַכט קאַנסאַמשאַן סיימאַלטייניאַסלי אין די סטאַנדביי מאָדע און די יבערשיקן מאָדע, און דער בלויז וועג צו פֿאַרבעסערן עפעקטיווקייַט איז צו רעדוצירן די סטאַנדביי מאַכט צו די לאָואַסט מעגלעך מדרגה.
באַשטימען צווישן סטאַנדביי מאָדע מיט נידעריק מאַכט קאַנסאַמשאַן און הויך מאַכט רעזולטאַט וועט פאַרשאַפן דיסטאָרשאַן. יגזיסטינג סיסטעמען דאַרפֿן צו האַלטן אַ הויך סטאַנדביי מאַכט מדרגה כּדי קאַנטיניואַסלי דיטעקט דעם צושטאַנד אין די קאָסטן פון הויך מאַכט קאַנסאַמשאַן. עטאַ דעוויסעס 'צוגאַנג איז צו סעלעקטירן דעם וואָולטידזש וואָס קאַנסומז די לאָואַסט מאַכט קאַנסאַמשאַן אַריבער די טראַנזיסטאָר דורך מוסטערונג אַרויף צו 20 מאל פּער סעקונדע.
