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              通过利用功率放大器减弱功放记忆效应电路的设计

              2020年08月20日 14:46 ? 次阅读

              1、 功率放大器记忆效应产生原因及影响

              功率放大器非线性特性产生的失真分量不恒定,例如三阶或五阶交调的幅度、相位会随输入信号幅度和带宽的变化而改变。这种失真分量依赖于输入信号幅度、带宽的现象通常称之为功率放大器的记忆效应。

              轻微的记忆效应本身对功率放大器的线性度并无严重影响。即在双音频测试中,随着音频间隔的增加,如果放大器三阶交调分量的相位旋转不超过10o,且幅度起伏不大于0.5dB,此时功放的记忆效应不会明显影响邻近信道功率比,可以不予考虑。然而,当功率放大器的上下边带的ACPR(an adjacent channel power ratio,相邻信道功率比)出现较大不对称现象时,即使三阶、五阶交调分量的相位和幅度失真很小,也不能忽略记忆效应对放大器的影响。

              2 、减弱功放记忆效应的基本思路

              功放记忆效应使射频预失真线性化功率放大器的效果有很大退化,为增强射频预失真线性化功率放大器的稳定性和可靠性,需对所设计的功率放大器进行减弱记忆效应的相关处理。

              降低记忆效应的基本想法是:通过附加电路滤除由包络和二次谐波控制的三阶交调分量。最简便的方法是在四分之一波长传输线后面的偏置线上,添加辅助电路使包络信号和二次谐波短路,但由于传输线的离散作用,使得这种方法难以实现宽带短路。因此,短路电路网络应当直接加在紧靠栅极和漏极的地方,而不必经过四分之一波长传输线才短路。短路网络可使用LC串联电路实现。

              3、 采用附加电路法减弱功放记忆效应分析

              使用附加电路滤除由包络和二次谐波控制的三阶交调分量,对减小功率放大器的记忆效应是有效的,现分析如下:

              假设信号的中心频率为f_{0}、带宽为f_{U}-f_{L},并带有二次谐波和包络分量。它的频谱如图1所示。

              通过利用功率放大器减弱功放记忆效应电路的设计

              信号的中心频率可表示为

              f_{0}=\frac{f_{U}+f_{L}}{2}≈\sqrt{f_{U}f_{L}} (1)

              晶体管的一种理想输出端口匹配电路拓扑如图2。

              输入端口的匹配电路拓扑同样采用上面的结构。图中包括滤除二次谐波和包络的LC谐振回路和基波的最优匹配电路。为了使滤除二次谐波的LC谐振回路对二次谐波2f_{U}和2f_{L}具有相同的阻抗,则L2与C2组成的谐振回路须在频率2\sqrt{ω_{U}ω_{L}}处振荡,即

              L_{2}C_{2}=1/(4ω_{U}ω_{L})≈1/(2ω_{0})^{2} (2)

              假设滤除包络的LC谐振回路和基波匹配电路的阻抗在二次谐波频率处非常大,则输出负载阻抗Z_{L},_{ext}(2f_{U})和 Z_{L},_{ext}(2f_{L})是共轭的,它们的模为

              ∣Z_{L,ext}(2f_{U})∣=∣Z_{L,ext}(2f_{L})∣=4πL_{2}(f_{U}-f_{L}) (3)

              显然,Z_{L,ext}(2f_{U})和Z_{L,ext}(2f_{L})与电感L2和信号带宽有关。

              为了将包络信号短路,须使用一个大电容Cg。同样地,假设滤除二次谐波的LC回路和基波匹配电路在信号带宽频率处的阻抗非常大,则Z_{L,ext}(f_{U}-f_{L})的??杀硎疚?/p>

              ∣Z_{L,ext}(f_{U}-f_{L})∣=2πL_{e}(f_{U}-f_{L}) (4)

              若电感L2与Le的值相同,那么阻抗Z_{L,ext}(f_{U}-f_{L})将是Z_{L,ext}(2f_{U})的二分之一。最后,需要匹配的优化基波阻抗为

              jX_{opt}(ω)=[jωL_{2}+1/(jωC_{2})]// jωL_{e}// jωC_{ds} (5)

              其中ω_{L}≤ω≤ω_{U},如果滤除二次谐波和包络的LC谐振回路在基波频率处的阻抗非常小,则在实际中难以将这个优化基波阻抗匹配到实际的负载阻抗,故匹配的难度将限制L2、Le和C2的取值。根据要求,可以得到滤除二次谐波和包络的LC谐振回路的最小阻抗值。因此,在设计短路网络的时候,应注意使滤除二次谐波和包络的LC谐振回路在基波频率处的阻抗要大于这个最小值。

              4、 某军用集群系统基站降低功放记忆效应的实现

              军用集群系统所用的频率范围一般为400~420MHz,其基站的功率放大器通常使用封装后的晶体管,故实际中不得不考虑封装引脚的电感效应。当和外部匹配电路配合使用时,封装引脚的寄生电感具有改善晶体管的稳定性、增加有用带宽的优点。以MRF5P21180HR6 LDMOSFET为例,这种晶体管由两个90W的功率单元构成,能达到180W的功率峰值。封装后单个功率单元的等效电路如图3所示。

              在包络这种低频下,小电容的阻抗非常大,并联结构中可忽略不计。则针对包络分量的阻抗和频率ω、Lg1、Lg2和Ld2有关系,并可求出阻抗Z_{S,ext}(f_{U}-f_{L})和Z_{l,ext}(f_{U}-f_{L})的表达式:

              ∣Z_{S,ext}(f_{U}-f_{L})∣=2π(L_{g1}+L_{g2}+L_{e})(f_{U}-f_{L}) (6)

              ∣Z_{S,ext}(f_{U}-f_{L})∣=2π(L_{d2}+L_{e})(f_{U}-f_{L}) (7)

              另一方面,对于二次谐波分量,栅极和漏极外相应的阻抗Z‘_{S,ext}(ω=2ω_{1}≈2ω_{2})和Z’_{L,ext}(ω=2ω_{1}≈2ω_{2})的表达式为,

              Z‘_{S,ext}(ω=2ω_{1}≈2ω_{2})=-﹛1/jωC_{pad}/2)//[jωL_{g2}+ (jωL_{g1}//1/jωC_{g,mos})]﹜(8)

              Z’_{L,ext}(ω=2ω_{1}≈2ω_{2})=?[1/(jωC_{pad}/2)//jωL_{d2} (9)

              等式(8)、(9)很容易用包含串联LC谐振回路的匹配电路实现,这是因为二次谐波分量的相对带宽要比包络分量的相对带宽窄得多,故滤除包络分量比滤除二次谐波分量的难度更大。因此,包络分量对记忆效应的作用要比二次谐波分量更大。在实际应用中,由于包络分量对功率放大器的记忆效应起主要作用,故一般只对滤除包络分量的辅助电路进行优化,高频下可用某些寄生参数较强的大电容(如钽电容)来代替滤除包络分量的串联LeCe谐振回路。

              责任编辑:gt

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              2.4G低噪声放大器电路的设计和仿真分析

              随着无线通信技术的小断发展,系统要求更高的集成度,更强的功能以及更低的功耗。同时,CMOS技术已经发....
              发表于 2020-08-14 14:44? 182次阅读
              2.4G低噪声放大器电路的设计和仿真分析

              英特尔在2020年架构日上揭秘Willow Co...

              在2020年架构日上,英特尔六大技术支柱持续创新,揭秘Willow Cove,Tiger Lake和....
              发表于 2020-08-14 14:08? 204次阅读
              英特尔在2020年架构日上揭秘Willow Co...

              基于IEEE802.15.4的双向功率放大器的设...

              切换控制信号通过对功率检波器输出信号整形变换得到,因此功率检测电路的性能对实现收发控制至关重要。功率....
              发表于 2020-08-14 11:54? 101次阅读
              基于IEEE802.15.4的双向功率放大器的设...

              科普:射频前端的LC滤波器和RC滤波器的异同

              LC滤波器应用的频率范围为1kHz~1.5GHz.由于受限于其中电感的Q值,频率响应的截至区不够陡峭....
              发表于 2020-08-13 15:54? 133次阅读
              科普:射频前端的LC滤波器和RC滤波器的异同

              国产射频前端的滤波器遇上5G热潮,能否实现弯道超...

              5G(5th-generation)第五代移动通信技术,是4G之后的延伸。从1G到5G,功能是逐渐增....
              发表于 2020-08-13 15:48? 190次阅读
              国产射频前端的滤波器遇上5G热潮,能否实现弯道超...

              基于RFID的物联网应用需在这三方面加大解决力度

              物联网是指应用互联网技术实现物与物、物与人之间的通信互联,进而实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理....
              发表于 2020-08-13 15:44? 94次阅读
              基于RFID的物联网应用需在这三方面加大解决力度

              亚洲RFID智能读写器需求增大,SkyeTek扩...

              嵌入式 RFID(射频识别)读写器技术领域领先供应商 SkyeTek, Inc. 通过在亚洲增加了3....
              发表于 2020-08-13 15:39? 93次阅读
              亚洲RFID智能读写器需求增大,SkyeTek扩...

              基于TSMC 0.35μm锗硅射频工艺模型的低噪...

              在一个无线接收系统中,为了获得良好的总体系统性能,需要一个性能优越的前端,而低噪声放大器(LNA)就....
              发表于 2020-08-13 14:28? 163次阅读
              基于TSMC 0.35μm锗硅射频工艺模型的低噪...

              DE类高频调谐功率放大器的工作原理和应用电路设计

              D类和E类功率放大器克服了A、B、c类功率放大器的缺陷,使功率器件工作于开关状态。
              发表于 2020-08-13 11:54? 72次阅读
              DE类高频调谐功率放大器的工作原理和应用电路设计

              基于晶体管的倍压器可提高使用精度

              图1 中所示倍压器用晶体管代替二极管,所以比图2中的常规倍压器具有更好的倍压性能。常规倍压器的输出电....
              发表于 2020-08-13 10:59? 65次阅读
              基于晶体管的倍压器可提高使用精度

              射频晶体管发射通道和接收通道的工作原理

              HIS 发布的报告《5G 经济:5G 技术将如何助力全球经济》预测,未来 5G 技术将给全球经济带来....
              发表于 2020-08-13 10:55? 332次阅读
              射频晶体管发射通道和接收通道的工作原理

              日本产品“玻璃天线”主要面向哪两类覆盖场景?

              在参数上,该“玻璃天线”支持 3.6-3.7GHz/4.5-4.6GHz 5G 频段,支持 4×4 ....
              发表于 2020-08-13 10:11? 195次阅读
              日本产品“玻璃天线”主要面向哪两类覆盖场景?

              我国半导体产业对生产和生活的影响日益加深

              就全球半导体技术和产业本身来看,从 1946 年发明计算机、1947 年发明晶体管、1958 年发明....
              发表于 2020-08-13 10:08? 934次阅读
              我国半导体产业对生产和生活的影响日益加深

              Palma Ceia 的 NB-IoT 射频收发...

              未来蜂窝技术(5G 新无线,或简称“NR”)的大部分关注点都是增加带宽,将移动设备上的流视频等应用的....
              发表于 2020-08-13 09:55? 252次阅读
              Palma Ceia 的 NB-IoT 射频收发...

              提供搭载振荡传感器的RFID对固定资产进行管理

              传统的企事业资产管理方式,基本上依靠贴不干胶标签,通过一维条码或者二维码标示设备号,这种管理方式不便....
              发表于 2020-08-12 16:20? 107次阅读
              提供搭载振荡传感器的RFID对固定资产进行管理

              传统逻辑电平转换方法及其优缺点

              由于晶体管-晶体管逻辑(TTL)和互补金属氧化物半导体(CMOS)是逻辑电路中的标准电平,因传统逻辑....
              发表于 2020-08-12 16:16? 49次阅读
              传统逻辑电平转换方法及其优缺点

              射频电缆的指标性能和选购指南

              在实际挑选射频电缆组件的正确选择时,我们除了要考虑到它的特性阻抗、额定功率、衰减量和频率范围,驻波比....
              发表于 2020-08-12 16:06? 50次阅读
              射频电缆的指标性能和选购指南

              分析解读电子行业的国产射频滤波器

              5G时代,新增大量高频频段,射频滤波器单机价值量大幅增加。根据Resnant数据,2020年全球射频....
              发表于 2020-08-12 15:55? 133次阅读
              分析解读电子行业的国产射频滤波器

              基于射频的无线通信技术方案

              在很多场合有线通信技术并不能满足实际需要,比如在野外恶劣环境中作业。使用无线射频通信芯片构建的通信???,用单片...
              发表于 2020-08-11 09:46? 505次阅读
              基于射频的无线通信技术方案

              15W立体声D类音频功率放大器

              PAM8620 15W立体声D类音频功率放大器的典型应用。 PAM8620是一款15W(每通道)立体声D类音频放大器,具...
              发表于 2020-08-10 09:40? 0次阅读
              15W立体声D类音频功率放大器

              求射频等基带画板深入学习资料?

              求射频等基带画板深入学习资料?求推荐视频与电子版资料...
              发表于 2020-08-10 07:32? 0次阅读
              求射频等基带画板深入学习资料?

              ADF4355输出频率偏小

              adf4355寄存器配置如下图,设置频率输出5G,实测只有4.87G,这个问题出在哪? ...
              发表于 2020-08-05 10:44? 101次阅读
              ADF4355输出频率偏小

              10W立体声D类音频功率放大器的应用电路

              PAM8610 10W立体声D类音频功率放大器的典型应用。 PAM8610是一款10W(每通道)立体声D类音频放大器,具...
              发表于 2020-08-04 09:36? 0次阅读
              10W立体声D类音频功率放大器的应用电路

              射频变压器阻抗不是常用50欧姆,该怎样高精度测试?

              射频变压器能够实现阻抗、电压、电流的变换,且具有隔直(流)、共模抑制及单端转差分(或称为非平衡转平衡)功能,所以...
              发表于 2020-08-01 18:16? 441次阅读
              射频变压器阻抗不是常用50欧姆,该怎样高精度测试?

              用于平板显示器的D类立体声音频功率放大器

              NCS8353评估板包含一个20 W,D类立体声音频功率放大器,带LC输出滤波器和一些安装在2层FR4板上的...
              发表于 2020-07-24 16:08? 909次阅读
              用于平板显示器的D类立体声音频功率放大器

              集成电路电源管理的解决方案,这里都给你整理好了

              集成电源管理解决方案 本内容介绍了多种集成电源管理解决方案来方便大家对集成电源管理芯片进行选型和参考 射频集...
              发表于 2020-07-24 14:53? 789次阅读
              集成电路电源管理的解决方案,这里都给你整理好了
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