采用異相功率放大器提高WLAN系統(tǒng)功率效率

預(yù)矯正是一種補償這些失真的方法，它為大振幅信號提供增強量值和矯正相位。在實踐中，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(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)字化實際傳輸信號進行比較，然后用兩個信號之差更新預(yù)矯正查找表里復(fù)雜的系數(shù)。

對于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，需要一個能生產(chǎn)恒定包絡(luò)相位矢量段信號的系統(tǒng)。任意信號均可分解為相位段，這在過去是很難做到的，但是現(xiàn)代DSP技術(shù)使其切實可行，即使是對復(fù)雜的OFDM信號。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完全兼容802.11a信號的相位段。簡言之，即使使用相位段，形成的輸出也是一個可共同操作的802.11a信號。

圖3顯示了輸出功率和輸出級源電流與放大器驅(qū)動信號相位角之間的關(guān)系，該圖數(shù)據(jù)得自于一個運行在5.25GHz、Vdd為5V的放大器。請記住，放大器已進入深度飽和，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。這說明每個放大器的阻抗(往合并器方向看)在低輸出功率時確實增大，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，實際異相功率放大器測得的效率要優(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。隨著進入放大器的信號相位減小，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信號典型峰值-均值比率)，放大器的效率為46%。

驅(qū)動級對總體功耗也有貢獻。包括驅(qū)動級在內(nèi)的功率添加效率(PAE)在7.8dB后退點處大于33%，此后退效率可以在廣泛的電源中實現(xiàn)。圖5顯示了各種電源電壓下放大器后退7.8dB時的效率，注意，確實有兩種方式控制放大器的瞬時輸出功率，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的瞬時包絡(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，具有特別適合802.11a WLAN標準的優(yōu)點。這種實施已經(jīng)證明在實際OFDM信號上具有空前的80%峰值效率以及33%以上的平均功率添加效率。生成矯正信號驅(qū)動Chireix放大器的基頻處理器非常實用，不會增加傳輸結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。此項創(chuàng)新將使802.11a WLAN生機勃勃，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。