RF күч камтамоосун тандауу боюнча негизги маселелер

Жыштык диапазону жана полоссасы: сигнал талаптарына ылайык келген RF күч камтамоолорун тандаңыз

Жыштык диапазону камтамоонун уюшарлыгын кантип аныктайт

RF күү күчөткүчтөрү белгилүү бир жыштык диапазондорунда гана эң жакшы иштейт, көбүнчө 1 МГцтен 6 ГГцке чейинки коммерциялык түзүлүштөрдө. Өткөн жылы жүргүзүлгөн изилдөө кызыктуу нерсени көрсөттү: сигналдар беспроводный технологияларда бузулган учурлардын 10 ичинен 6 синде күчөткүчтүн керектүү жыштыктар менен дал келбей калышы, айкайлык менен спектрдин чек аймактарында гана эмес, маселен, 5G NR системалери үчүн. Бул системалер 3,4-3,8 ГГц аралыгында камтылышы керек, ошондуктан күчөткүч бул бүтүн диапазонду чыгыш күчүндөгү аз өзгөрүү менен (идеалдуу жагдайда жол полосасы боюнча +/− 0,5 дБ ар кандай айырма болбош керек). Эгер ошол критерийлер аткарылбаса, анда чын жагдайда колдонуу үчүн сапаттуу иштөө камсыздалбайт.

Полосанын тууралыгы менен сигналдын сапатынын ортосундагы байланыш

Байланыш каналында пайдаланууга болгон даяр дүрбөлүктүн көлөмү сигналды модуляциялоонун өтүү мезгилинде сакталышынын сапатына түздөн-түз таасир этет. 120 МГц чегинен төмөнкү транзисторлор 256-QAM сигналдары менен иштегенде чамалуу 30% көбүрөөк вектордук чоңдуктагы катааларды пайда кылат. Бул көрсөткүч 400 МГц дүрбөлүктө иштеген схемалар менен салыштырмалуу болгондо айтарлык дагы көбөйтөт. Бул көйгөйгө OFDM системаларында, мисалы, жаңы Wi-Fi 6E стандартында дагы эле көбүрөөк эсер көрсөтөт. Бул системаларда бир убакта 160 МГцдан жогорку дүрбөлүк керек болот, символдор бири-бирине тоскоолдук кылбай, тармактар боюнча маалыматтарды ылдый өткөрүүнү камсыз кылуу үчүн.

Окуу тааптары: Кенен дүрбөлүктүү транзисторлор көп стандартдуу базалык стансаларда

2023-жылы 4G жана 5G базалык станциялар боюнча өткөрүлгөн сыноолор RF кең полосалуу күчөйткүчтөрдүн кызыктуу жактарын ачып берди. Бул күрөлдөр 1,7-ден 4,2 ГГцге чейинки жыштыктарды камтыганда, алар бир нече тар полосалуу компоненттердин ордуна 18% күч токтун пайдаланылышын азайткан. Дагы бир жакшы жагы - алардын иштөө талаасы. Күчөйткүчтөр 2,3 ГГц (LTE Band 40) жана 5G n78 үчүн 3,5 ГГц тең чыгышта токтун толкундунун коэффициенти 2,5:1 төмөн болуп калды. Бул көрсөткүчтөр аларды ташуучуларды бириктирүү үчүн ыңгайлуу кылат жана ар кандай байланыш стандарттары боюнча иштеген жабдууларды колдонууну жеңилдетет.

Стратегия: Модуляция менен каналдын кереги үчүн жыштык жана полосаны ылайыкташтыруу

1. Жыштыкты камтыш : Эң жогорку керектүү жыштыктан 15% артык чегине ээ күчөйткүчтөрдү тандаңыз
2. Полосаны бөлүү : Формула колдонуңуз ээселенген полоса = канал аралыгы × (1 + ролл-офф фактору) минималдуу полосанын керегин аныктоо үчүн
3. Модуляция сезгичтүүлүгү : 64-QAM жана жогорку деңгээлдеги модуляциялар үчүн TOI (Third-Order Intercept) >35 dBm болгон күчөткүчтөрдү шарт кылуу керек

Системалык архитекторлор лицензияланган диапазондордо ACLR үчүн спектралдык маска талаптарына амплификаторлордун ылайыктуулугун текшериши керек, бул башка куралдар менен кичи түрмөктөн жана кыймыл жөнүндөгү күйгү камсыз кылуу үчүн керек

Чыгуу күчү жана сызыктүүлүк: Сигналдын бүтүндүгү менен өз ара тепе-теңдикти сактоо

1 дБ компрессиялык чекитин жана амплификатордун баш аралыгын түшүнүү

1 дБ компрессиялык чекит, көбүнчө P1dB деп аталат, андай RF күчөткүчтүн сызыктуу иштөөсү боюнча жоголуш так 1 дБ төмөнкү болгондо көрсөтүлөт. Бул чекиттен ашып кеткенде, бардыгы булгап баштайт, шундуктан инженерлер көбүнчө радар системаларында күтүлбөгөн күч толкундарын башкаруу үчүн 3-төн 6 дБ чейинки кошумча орун калтырат. Бул OFDM технологиясы сыяктуу жогорку пик-орточо көрсөткүчтөгү сигналдар үчүн өзгөчө маанилүү. Бул сигналдар табигый пиктерди жаратат, алар күчөткүчтөрдү компрессиялоо аймагына түшүрүп, сигналдын сапатын булгабай турган башкаруу чаралары жок болсо, андай болот.

Күрөөк модуляциялык схемаларга сызыктуулуктун таасири

Эгерде сызыкча эмес күчөйтүү болсо, анда EVM өлчөөлөргө чын эле таасир этет, айрыкча бүгүнкү күндө биз көрүп жаткан жогорку тартиптеги модуляция схемалары үчүн, мисалы, 5G тармактарында жана Wi-Fi 6E ишке ашырууларында кездешкен 256-QAM жана 1024-QAM. Маселенин жагдайы бир нече модуляциялык көбөйтүндүлөр гармоникалык бозулуштар менен аралашканда андан да күчөйт, бул стандарттык 64-QAM системаларында бит катасынын көрсөткүчүн 40% чейин көтөрүүгө мүмкүнчүлүк берет. Бактыга жакшы, азыр нарында бир нече жөнөкөй чечимдер пайда болду. Цифрдык алдын-ала бозултуу техникасы жана алдыга карай тууралоо ыкмалары EVM деңгээлин башкарып турат, адатта 3% чегинен төмөн сактайт. Ошол эле ыкмалар ACLR натыйжасын 40 дБнен жогору көрсөтөт, бул имаратчылар үчүн сигналдар түрдүү шарттарда таза жана сенсиз болуп калуусу үчүн зарыл.

Окуянын талдамасы: Радар жана 5G системаларында күчтүн чычынып кетишин башкаруу

2023-жылдын башында аскердик жайда жүргүзүлгөн талаа сыноолору учурунда изилдөөчүлөр алардын фазалуу радарлары 10 киловатт кубаттуулукту камтыган импульс менен кагылганда арбак максаттарын пайда кыларын байкашкан. Ал эми көйгөй күчөткүчтүн толуп калышында болгон. Бир нече жуманын ичинде инженерлер динамикалык өзгөрүүлөрдү колдонуп, чыныгы убакыт режиминде жүктү тартуу ыкмаларын колдонуп, туура эмес сигналдарды 18 децибелге азайтышты. Коммерциялык колдонмолордо да ушундай эле көйгөйлөрдү карап чыгуу менен телекоммуникациялык компаниялар жакшырууларды байкашты. Бир ири компания 5G миллиметрдик толкун базалык станцияларынын жакшыраак көрсөткүчтөрүн галлий нитридинин негизиндеги күчөткүчтөргө өткөндөн кийин билдирди. Бул жаңы компоненттер аларга линейный иштөө диапазонунда кошумча 30% орун берди, жана коңшу каналдардын чыгуу көрсөткүчтөрүн -38 дБц деңгээлинен -45 дБц деңгээлине чейин төмөндөттү. Мындай жакшыртуу көп жыштыктагы диапазондордо таза спектрди пайдалануу үчүн абдан маанилүү.

Стратегия: CW, AM жана Многоканалдуу сигналдар үчүн Чың азыркы кубаттуу эсептөө

Бул эсептөөлөр баш бөлмөлөрүн тандоого багыт берет. Инженерлер температуранын (-40°Сден +85°Сге чейин) жана берүү чыңалуусунун (±15%) өзгөрүүлөрү боюнча эки түстүү сыноо аркылуу сызыктуулукту тастыкташат. Көп кардарлуу LTE үчүн TOI >50 дБм камсыз кылуу менен кабылдагычтын сезгичтигинин босого чегинен төмөн гармониялык бурмаланууну сактайт.

Жылуулук менен иштөөнүн натыйжалуулугу: энергияны керектөөнү жана жылуулукту бөлүп чыгарууну оптималдаштыруу

Эффективдүүлүк, линейдүүлүк жана энергияны керектөө

RF күүттөндүргүч күчөткүчтөрүн долбоорлоо деген сөз - күч кошулган эффективдүүлүк (PAE), сызыктуулук жана кызуу чыгаруу ортосундагы тийиштүү балансты табуу дегенди билдирет. Мисалы, D класстагы күчөткүчтөргө токтоп көрөлү. Алар 2,4 ГГц жыштыкта 85% PAEга жетет, бул кагазда жакшы эле көрүнөт. Бирок бүгүнкү күндө бир нече оператордор менен иштөөдө кыйынчылык тууралуу айтылууда. Өткөн жылы «International Journal of Electronics» журналында жарыяланган илимий изилдөөлөрдө алардын гармоникалык бурмалоо -40 дБс деңгээлинен жогору болот. AB класстагы моделдор болсо бурмалоону -65 дБс деңгээлине чейин камсыз кылат. Бирок алардын эффективдүүлүгү 45-55% PAEга чейин төмөндөйт, ошондуктан производстводор көбүрөк жылуулук чыгаруу үчүн чоң радиаторлорду колдонууга мажбур болушат. Бул 5G massive MIMO системалары үчүн өтө маанилүү, анткени температура ушул жерде эле чечүүчү роль ойнойт. Иштөө температурасынын 1 градуска көтөрүлүшү транзисторлордун иштөө мүмкүнчүлүгүн 8-12% чейин кыскартып жиберет. Бул инженерлердин келечек байланыш куралдарын долбоорлоодо жылуулук маселелерин башкы приоритет катары кароону абзелдеги ишке айлантырат.

Дохерти менен Class AB: чыныгы дүйнөдө RF күчөткүч амплитудасын таратууда эффективдүүлүк

Шаардагы 5G станцияларында сыноо көрсөткөнгө Doherty күчөткүчтөрү 64QAM OFDM сигналдарын иштеткенде традициялуу Class AB түзүлүштөргө салыштырмалуу карата токтун пайдалануусун 12% кыскартат. Бирок, бул Doherty конструкциялары чын эле 15% артык интермодуляциялык бозултуу пайда кылат, бул оператордордун компенсациялоо үчүн кошумча предисториялык техникаларга муктаж экенин билдирет. Чыныгы дүйнөдө колдонуу тактап карасак, 2023-жылы Токиодо Sub-6 GHz спектрди пайдалануу аясында ийгиликтүү ишке ашыруу болгон. Система асимметриялуу Doherty амплификаторлору менен 58% PAE эффективдүүлүгүнө жетип, 100 МГц каналдар боюнча 41 дБм күчүн сактап, ката көркөмүн 3,2% арттырган жок.

Жогорку күчтүү RF күчөткүч системаларындагы активдүү жана пассивдүү түшүрүү

Алюминий нитрид субстраттары пассивдүү суутууга жакшы иштейт, бирок алар 70 градус Цельсийден жогорку температурада иштөөгө күрсөө баштайт. Тыгыз электроникалык системалар үчүн жылуу башкаруу боюнча жаңы тактап айтканда, активдүү суюк суутуунун чечимдери традициялык ыкмаларга салыштырмалуу 40% жылуулук каршылыкты азайтса, 32 ватт/см² чейинки жылуулук чыгымын камсыз кылат. GaN-on-SiC усилкалаштыргычтар колдонулган аэропорттук контекстерде инженерлер критикалык түйүн температураларын 150 градус Цельсийден төмөн кармош үчүн микроканалдык радиаторлорду жана так аныкталган аба агымдарын колдонушат.

Стратегия: Эффективдүүлүктү төмөндөтпөстөн компакттүү суутуу чечимдерин долбоорлоо

Көп жер талап кылбаган ортода термалдык оптимизацияны камсыз кылуу үчүн үч ыкма бар:

1. Фазалык өзгөрүү материалдары : Радиолокациялык импульстук колдонуулар үчүн 300-400 кДж/м³ жуткундайт
2. Алмаз композиттери : RF чыгуу этаптарында 2000 Вт/м·К жылу өткөрүмдүүлүк көрсөтүү
3. 3D-басылган микрокезектер : Бар база аянтын 8 эсе көбөйтүү

Бул техникаларды интеграциялоо боюнча 2023-жылкы прототип динамикалык жүктөмөлөрдө ±2°C температура туруктуулугу менен 28 ГГц жыштыкта 92% ПӘКке жеткен. Термиялык-электрондык аракеттешиүнүн баштапкы моделирование эффективдүүлүктүн температурага байланыштуу импеданстык ыгылыштардан жоголушун алдын алат.

Сигналдын тазалыгы жана туруктуулугу: Сызыктуулук жана импеданстын ылайык келүүнү камсыз кылуу

RF күчөткүчтөрүндө сигналдын бүтүндүгүн сактоо үчүн сызыктуулук жана импеданстын ылайык келүүнү так башкаруу керек.

Үчүнчү тартипти кесүү пункт жана көп-көлөмдүү системалардагы ортосунан бөлүнүү булануусу

Үчүнчү тартипти интерсепциялоо пунктту же IP3 бир нече оператор болгон жерде усулдар кандай сызыктуу экенин баалоонун негизги өлчөмү болуп саналат. Системалар төрт же андан көп оператор менен иштесе, 2022-жылы чыккан 3GPP изилдөө боюнча, компрессия деңгээлине жакын иштаганда сигналдын нейтралдык коэффициентине 15 дБ түшүү мүмкүн. IP3 эффективдүүлүгүн 6 дБга чейин көтөрүү LTE Advanced Pro базалык станцияларында керексиз спектралдык чыгышты 40 пайызга чейин азайтат. Бул тармактар боюнча спектрдин пайдалануу эффективдүүлүгүнө чын көмөк беришет.

Гармоникалык басуу жана түрткүлөрдүн деңгээли боюнча эсепке алуу

Спутниктик байланыш усулдары үчүн экинчи жана үчүнчү гармоникалык басуу -50 дБс деңгээлинен төмөн болушу керек, бул көршүлөш банддарда көз карандык пайда болушун болготот. Бул маселени чечүү үчүн фильтрлоонун пердүлүү топологиялары колдонулат, алар түрткүлөргө 1 дБдан аз кошумча күч салып, PAEнин 85% деңгээлин сактайт. Бул радарлык бийиктик өлчөгүчтөр жана LEO спутниктик берүүчүлөр сымал куралдар үчүн маанилүү.

Эң жогорку күч ташып жеткизу үчүн импедансты шарттоо жана тизме туруктуулугу

1,2:1 VSWR асатын импеданстардын ылайык келбей калышы жогорку күчтүк күчөткүчтөрдө 12% күч жоголтууга жана транзистордун ишенимсиздигине алып келет. Өзгөртүлгөн ылайык келүүчү тармактар боюнча жаңы иштөөлөр кайра күйлөнүүчү микротолкундук балундарды колдонуу менен 600 МГц-3,5 ГГц диапазонунда 97% күч ташып жеткизүү эффективдүүлүгүн камсыз кылат, кенен полосалуу иштөө жана ишенимдүүлүктү жакшыртат.

Стратегия: Кенен полосалуу долбоорлордо сигналдын чагылышын жана тербелүүсүз иштөөнү болтурбоо

Үч фазалуу текшерүү процесстери туруктуулукты камсыз кылат:

1. Бардык иштөө дебитинде S-параметрлерин симуляциялоо
2. 20 дБ тескери изоляция үчүн феррит изоляторлорду интеграциялоо
3. Сызыктуу-сайланма терс кедергийди толуктоо

Бул усул C-диапазонундагы чоң MIMO активдүү антенналардын бир бөлүгү катары тургун чыгыш толкундарынын ордун 63% кыскартты, сигналдын тазалыгын жана система ишенимдүүлүгүн айтарлык дәрэжеде жакшыртты.

ЖЧК

РЛЧ күчтөндүрүүчүлөр үчүн жыштык диапазону неге маанилүү?

Жыштык диапазону күчөткүчтүн системанын сигналдык талаптарына канчалык жарашканын аныктайт. Туура шаблондоштуруу сигналдын буркулушун жана өзгөчө спектр четтеринде сенсиз иштөөнү болтурбоону үчүн эң башкы.

Сигналдын тактыгына дүүлүктүн таасири кандай?

Күчөткүчтөрдүн дүүлүгү сигналды модуляциялоо бүтүндүгүн сактоого таасир этет. Кенен дүүлүктөр сигналдын катаалдыгын азайтат, бул 256-QAM сыяктуу татаал модуляциялар үчүн өзгөчө маанилүү.

RF күчөткүчтөрдө 1 дБ компрессиялык чекиттин мааниси эмне?

1 дБ компрессиялык чекит күчөткүчтүн сызыктуулуктан айылып, сигнал буркултууга алып келетин деңгээлди көрсөтөт. Инженерлер күтүүсүз күч сүрүлүшүнөн сигналдын сапатын жогорку сапатта сактоо үчүн кошумча запас калтырат.

Жогорку тартипте модуляциялоодо сызыктуулук неге маанилүү?

Жогорку деңгээлдеги модуляция схемаларында ката векторунун чоңдугун жана бит катасынын көрсөткүчтөрүн кабыл алгыс чектердин чегинде сактоо үчүн сызыктуулук абдан маанилүү, бул сигналдын ар кандай иштөө шарттарында ишенимдүү болушун камсыз кылат.