Fason transistò yo pouse (bias) ase enpòtan paske li defini kòman amplifikatè RF pwisanse ekilibre gèn kont efikasite. Anpil fwa, nou kòmanse ak klas A kote nou gen bon lineyete ak bon gèn sèk (10-20 dB). Men gen yon pwoblèm paske amplifikatè sa yo sèlman 20-30% efikas nan pwodiksyon pwisanse paske yo konduk toutan. Lè inizye yo pase nan klas AB oswa B, yo diminye kouran sèl (quiescent current), epi efikasite a monte nan zòn 50-70%. Men sa gen yon kout kote: lineyete a bese epi gèn anpil fwa bese tou. Aprè sa, nou rive nan klas C kote efikasite a monte pi wo pase 60%, men reyalite a se ke klas C pa travay byen anpil pou bezwen jodi a. Kominikasyon ant gèn ak lineyete ki fè klas C pa adapte pou aplikasyon modèn tankou sistèm 5G New Radio ki bezwen bon perfòmans.
Chwa teknoloji dispozitif la afekte reyelman balans sa a ant prestatyon ak pratikabilite. Pren transistò Gallium Nitride (GaN) kòm egzanp, yo siperè LDMOS tradisyonèl lè frekans yo sòti anpil pase 3 GHz. Sa rive paske GaN ofri yon efikasite pi bon epi li kapab mete plis pouvè nan espace pi piti. Poukisa? Paske elektron yo mache pi vèt nan materyo GaN epi li kapab sipoze voltej pi wo avan li kraze. Men gen yon pwoblèm: GaN pa sipoze chalè tankou lòt materyo, se poutèsa inizye yo dwe pran plis atansyon sou kòman komponan sa yo refwadis. Nan aplikasyon reyèl yo, majorite bòs estasyon selilè aji ak pouvè wo kounya itilize transistò GaN nan sa yo rele konfigirasyon Klas AB. Konfigirasyon sa yo jeneralman atennn yon efikasite amplifikatè pouvè a 60% ak yon gan sinyal de 30 dB. Pandan tan sa a, fabrikè elektwonik konsoomatè ki fè ekonomi tende rete ak vèzyon amelyore teknoloji LDMOS nan divès konfigirasyon kote koz la rete yon konsèn primè.
Efisakite Ajoute Pòs (PAE)—defini kòm (P sòti – P nan )/P DC —se metrik definitif pou evalye efikasite reyèl amplifikatè pòs RF. Pas tankou efisakite DC-a-RF (Ĭ· DC ), PAE pran kont gèn, sa ki fè l esansyèl pou sistèm plizyè etap kote konso mache pòs etap kondiktè a enpotan. Pa ekzanp:
Desen ak PAE eleve te vin kounya yon estanda pou tout infrastrakti selilè 5G makro. Lè PAE sòpase 50%, li redwi efektivman tou chalè ak depans enèji dèpè 30% parapò ak sistè anpil plis anpil. Pati ki pi difisil la se lè w eseye maksimiz PAE toutan w kenbe bon pèfòmans lineyè. Injenyè yo itilize nòmalman teknik tankou suiv envilòp oswa distòsyon pre-dijital pou ekilibre sa a, men apwòch sa yo konplike desen sistè a sètèman. Ak demann ki ogmante pou yon efikasite spektral pi bon nan frekans ki sòpase 6 GHz ak nan bann frekans mmWave, PAE kontinye etre metrik ki pi fiable pou mezire konbyen efikas enèji konvèti de antre a sòti nan aplikasyon reyèl.
Lè nou optime pou impedans chaje (Zlopt), nou kapab soti ak maksimòm pouvwa sòti ak efikasite, men sèlman nan frekans sa a. Sistèm bant laj kou 5G NR renkontre pwoblèm isit paske esènse nèt sa a pa travay bon avèk bezwen pou bon lineyrite sou yon laj bant. Lè nou ekzanine done sou chaje-poul, sa revele yon bagay enteresan sou impedans sa yo ki bay nou pi bon efikasite. Yo tendanse fè Rapò Pouvwa Kanal Adjacent (ACPR) pi mache pa 5 ak 8 dB lè yo itilize yo sou plizyè transmisè oswa sou diferan bant frekans. Poukisa sa rive? Bon, rezo adapte bant laj yo dwe fè balans ant plizyè frekans, tandiske Zlopt se tout sou atenn pou atenn yon sèl pwen. Paske defi sa a, inzinyè yo souvan pral perdi anpil 10 ak 15 pousan de efikasite maksimòm sèlman pou kenbe magnitid vektè erè anba 3% epi satisfè spesifikasyon ACLR difisil sa yo nan konfigirasyon ak plizyè transmisè.
Prezans kapasite ak inductans parasitè vin yon gwo pwoblèm pou sirkwi ki fonksyone anpil pase 2 GHz. Indictans kòd bonn souvan depase 0,5 nanohenri pa milimèt, sa ki kreye pwoblèm distorsyon fas ak mizèch impedans sou tout kawout. Nan menm tan, lè rezistans tèmik soti nan jonksyon rive nan envirònman depase apwokseman 15 degre Selsiyis pa wat nan sistèm ki pa bonman refwadis, silisyòm nan sèmikonduktilè a vin twò chod. Akimilasyon chalè sa a diminye mobilite karyè a de fason enportan epi kapab kondi a pèd apwokseman 20% nan efikasite lòr li fonksyone nan maksimòm puisans sòti. Tout pwoblèm sa yo vin pi grav ak yon implanasyon pa bon nan kawout elektwonik imprime (PCB), kote chemen siyal yo pa optime epi kominis yo plase san pran an konsiderasyon interaksyon tèmik ant yo.
Nan amplifikatè 5G ki itilize pouvwa eleve, degradasyon ki sot sòti nan konfigirasyon sa a kapab diminye pouvwa sòti pa 3 dB ak pi mwens bon rejisyon spektral. Poul mitige pwoblèm sa a, se nesesè fè yon optime kominis:
| Faktè Dezine | Enpak Degradasyon | Aproch Optime |
|---|---|---|
| Kontwòl Reaktans Parasitik | Rediksyon band pasan >15% | Koneksyon kout, emballaj flip-chip |
| Jesyon tèmik | Baisse nan efikasite ~20% | Via tèmik, sibstè ki kouplé direkteman ak kiv |
| Sikilasyon kouran | Erozyon nan marge estabilite | Tènèn sou fòm eto, chemen retou minimizé |
Ko-similasyon pwèvètiv modè elektwomagnètik ak tèmik pandan konpozisyon—pa aprè konpozisyon—asekire bon pèfòmans nan tout kondisyon envirònman ak operasyon ekstrem.
Pou konseke bon pèfòmans ak amplifikatè RF, sa a revien sou toutan twa pwoblèm prinsipal ki konekte yon lòt: asire ke tout bagay rete estab, evite osilasyon ki pa vle, ak kenbe sinyal yo lineyè lè yo dwe ete. Osilasyon sa yo kap fè pwoblèm la plis souvan vin paske gen sikl reaksyon nou pa te previ oswa paske gen chanjman nan im pedans la sou chemen sinyal la. Lè sa a rive, sa kreye plis brouyaj nan spektrè a, viole regilasyon ki etabli pa òganizasyon tankou FCC ak ETSI, ak nan pi malfè kas la, sa kapab fonndre kominikasyon yo paske yo chofe twòp. Kenbe sinyal yo lineyè pandan nou travay ak chaje ki chanje se yon lòt gwo defi. Sa a bezwen kontwòl atansyoz sèk pou kantite pouvwa nou aplike ak yon bon mannyè pou pran soin dyu armonik yo pou redwi entèferans ant sinyal yo. Sa a devien menm pi kritik nan sistèm ki manipile plizyè sinyal ansanm, kote respekt ACLR detèmine si tout sistèm lan pase test regilatwa oswa non.
Renn ak objektif sa yo bezwen verifikasyon atansyoz avan ekri desen yo. Analiz K-faktè ak mu-faktè a ede idantifye kote bagay yo kapab deveni inestab, epi esey test chaje aktif la montre pwen pwoblèm yo nan diferan frekans, nivo pouvè ak teperati. Lè konpayi yo sòte etap sa yo, ti pwoblèm tankou pwoblèm brui fas oswa osilasyon okazyonèl kapab pase anpil fwa nan esey laboratwa a sèlman pou sòti pi lòt lè pwodui yo te deja nan domèn anpil. Sa a kondwi nan korektyon koute ak pres mache ki pa gen pèson ki vle yo. Konsepsyon bon amplifikatè RF pou endistri se yon travay ki genyen tout kalite kondisyon konfliktèl yo ansanm. Desplasman tèmik, varyasyon nan fason pwodisyon an ak pati ki pa ekzakteman selon spesifikasyon kapab fè tout bagay sòti nan ekilib si yo pa pran yo an konsiderasyon nan pwosesis konsepsyon an.
Ekilib nan gèn ak efikasite nan amplifikatè RF depende sou biasing transistò a ak seleksyon dispozitif la. Amplifikatè klas A ofri bon lineyète ak gèn, men yo gen yon efikasite fèb. Klas AB ak B amelyore efikasite a, men sa fè pèdi yon ti kantite lineyète ak gèn. Klas C ofri yon efikasite eleve, men li pa adapte pou aplikasyon modern tankou sistèm 5G.
PAE (Efikasite Ajoute Pòv) se yon metrik ki sèvi pou evalye efikasite amplifikatè RF la pa pran an konsiderasyon tou gèn ak efikasite a. Li enpotan pou detèmine konbyen bonman pòv konvèti de antre a jis sòti a, paspatis nan sistèm plizyè etap.
Kapasite ak inductans parasit, ansanm ak yon rezistans tèmik eleve, kapab pwodui distorsyon fas, imedans ki pa koresponn, ak yon efikasite diminye. Efè sa yo agrandi pa yon distribisyon PCB mache mal, sa ki ogmante pèd enfiltre ak degrade performans la.
