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如何提升射频功率放大器的效率

如何提升射频功率放大器的效率

本文摘要:热力学的基本规律说明了出有没电子设备可以构建100%的效率虽然开关电源较为相似(超过98%)。但意外的是任何产生RF功率的器件目前都无法超过或者相似理想的性能,因为将直流功率切换为射频功率过程中面对过于多的缺失,还包括整个信号路径传输导致的损耗,并转到工作频率时的损耗,以及该器件固有特性损耗等。 结果,MIT科技评论的一篇文章曾毫不客气的这样评价RF功率放大器,它是一个十分陈旧的硬件。

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热力学的基本规律说明了出有没电子设备可以构建100%的效率虽然开关电源较为相似(超过98%)。但意外的是任何产生RF功率的器件目前都无法超过或者相似理想的性能,因为将直流功率切换为射频功率过程中面对过于多的缺失,还包括整个信号路径传输导致的损耗,并转到工作频率时的损耗,以及该器件固有特性损耗等。

结果,MIT科技评论的一篇文章曾毫不客气的这样评价RF功率放大器,它是一个十分陈旧的硬件。  从不奇怪的是,RF功率产品的每一环节厂家,从半导体到放大器再行到发射器,以及大学和国防部,每年都花费大量的时间和财力,以提高RF功率器件的效率。这么做有充裕的理由:即使是效率的微小提高,也可以缩短电池驱动类产品的工作时间,并减少无线基站每年的电力消耗。

图1表明了RF部分占到基站整体功耗的比例情况。    图1:将基站电力消耗中的各种射频涉及部分特一起,最后结果值将相当大。  幸运地的是,经过连年不断希望提高RF效率,这些情况在渐渐转变。

这些工作有一些是在器件级,有些则使用了一些创意技术,比如正弦跟综,数字实杂讯/波峰因子减少方案,以及使用比少见AB类级别更加高级的放大器。  放大器设计的一个根本性改变是5年内就沦为基站放大器标准的Doherty架构。自从贝尔实验室(随后沦为了西屋电气的一部分)的Doherty博士在1936年发明者这种架构后,它大部分时间正处于沉寂状态,只在几个应用于中用于过。Doherty的研究建构了一种新的放大器结构,在输出信号不具备很高峰皆比(PAR)时,还可以获取极高的功率可选效率。

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事实上,如果设计得宜,相比于标准分段AB类放大器,Doherty放大器的效率可提高11%到14%。  当然,在1936年以后的许多年间,只有很少类信号不具备这些特性,如通信系统中用于调制方案的AM和FM之后没。而目前,完全每一个无线系统都产生低PAR信号,从WCDMA到CDMA2000再行到任何使用向量频分适配的系统(OFDM),例如WiMAX,LTE和最近的香饽饽Wi-Fi。


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