采用異相功率放大器提高WLAN系統(tǒng)功率效率

預(yù)矯正是一種補(bǔ)償這些失真的方法，它為大振幅信號(hào)提供增強(qiáng)量值和矯正相位。在實(shí)踐中，為了精確減小EVM和帶外發(fā)射，需要采用適應(yīng)性預(yù)矯正。適應(yīng)性預(yù)矯正器將希望的傳輸信號(hào)(在數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換、上變換和功率放大之前)與下變換數(shù)字化實(shí)際傳輸信號(hào)進(jìn)行比較，然后用兩個(gè)信號(hào)之差更新預(yù)矯正查找表里復(fù)雜的系數(shù)。

對(duì)于802.11a WLAN等應(yīng)用，采用適應(yīng)性預(yù)矯正后，可將異相功放的EVM減小到-30dB左右。采用同樣方法，還可以將異相功率放大器的相鄰信道發(fā)射水平減低到-60dBc左右。

相位段

為了使異相放大器能工作，需要一個(gè)能生產(chǎn)恒定包絡(luò)相位矢量段信號(hào)的系統(tǒng)。任意信號(hào)均可分解為相位段，這在過去是很難做到的，但是現(xiàn)代DSP技術(shù)使其切實(shí)可行，即使是對(duì)復(fù)雜的OFDM信號(hào)。例如已經(jīng)開發(fā)出一種單芯片物理層(PHY)集成電路，這種電路可以生成被異相功放放大時(shí)完全兼容802.11a信號(hào)的相位段。簡(jiǎn)言之，即使使用相位段，形成的輸出也是一個(gè)可共同操作的802.11a信號(hào)。

圖3顯示了輸出功率和輸出級(jí)源電流與放大器驅(qū)動(dòng)信號(hào)相位角之間的關(guān)系，該圖數(shù)據(jù)得自于一個(gè)運(yùn)行在5.25GHz、Vdd為5V的放大器。請(qǐng)記住，放大器已進(jìn)入深度飽和，因而工作在恒定的電壓振幅下，但要注意源電流與異相角有很大的關(guān)系。這說明每個(gè)放大器的阻抗(往合并器方向看)在低輸出功率時(shí)確實(shí)增大，而源電流在下降。

圖4可看出源電流下降的確切數(shù)量，圖中顯示了在不同輸出功率下測(cè)得的異相功率放大器的效率，它還顯示了理想B類和理想A類放大器的最大理論效率，實(shí)際的AB類放大器將在理想A類和理想B類曲線之間。注意，實(shí)際異相功率放大器測(cè)得的效率要優(yōu)于理論上完美的B類放大器。在全功率下，放大器完全工作在同相狀態(tài)，可觀察到80%的效率。隨著進(jìn)入放大器的信號(hào)相位減小，輸出功率也在下降，但是與典型的AB類放大器相比，效率下降要慢得多。在峰值以下7.8dB功率處(這是802.11a信號(hào)典型峰值-均值比率)，放大器的效率為46%。

驅(qū)動(dòng)級(jí)對(duì)總體功耗也有貢獻(xiàn)。包括驅(qū)動(dòng)級(jí)在內(nèi)的功率添加效率(PAE)在7.8dB后退點(diǎn)處大于33%，此后退效率可以在廣泛的電源中實(shí)現(xiàn)。圖5顯示了各種電源電壓下放大器后退7.8dB時(shí)的效率，注意，確實(shí)有兩種方式控制放大器的瞬時(shí)輸出功率，即異相和改變電源電壓。電源電壓通常用于緩慢改變平均輸出功率，相位角用于快速改變信號(hào)的瞬時(shí)包絡(luò)線。

圖6顯示了功率放大器在很寬的輸出功率水平上都可實(shí)現(xiàn)極高的后退效率，將此表現(xiàn)與傳統(tǒng)AB類放大器(其效率在優(yōu)化工作點(diǎn)以外急劇下降)相比，異相功率放大器在寬廣的輸出功率水平維持了優(yōu)異的PAE/功率消耗比。

本文結(jié)論

傳統(tǒng)的放大器結(jié)構(gòu)限制了WLAN系統(tǒng)的范圍和效率，本文介紹的Chireix結(jié)構(gòu)在與極低損耗合并器協(xié)同工作時(shí)，具有特別適合802.11a WLAN標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)。這種實(shí)施已經(jīng)證明在實(shí)際OFDM信號(hào)上具有空前的80%峰值效率以及33%以上的平均功率添加效率。生成矯正信號(hào)驅(qū)動(dòng)Chireix放大器的基頻處理器非常實(shí)用，不會(huì)增加傳輸結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。此項(xiàng)創(chuàng)新將使802.11a WLAN生機(jī)勃勃，并使能量在便攜式設(shè)備和低功率應(yīng)用中得到充分利用。