350 руб
Журнал «Радиотехника» №6 за 2021 г.
Статья в номере:
Метод повышения основных характеристик усилителей высокой частоты класса D
Тип статьи: научная статья
DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202106-11
УДК: 621.3.088.7
Авторы:

А.В. Шуваев1, А.В. Башкиров2

1,2 ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет» (г. Воронеж, Россия)

Аннотация:

Постановка проблемы. Современные передатчики должны усиливать и передавать сложные сигналы с одновременной частотной и фазовой модуляцией. В течение последних десяти лет наблюдается очень быстрое развитие беспроводной связи наряду с ростом числа частотных диапазонов, которые должны поддерживаться в беспроводном радиоэлектронном устройстве. В современных системах связи широко применяется высокочастотный (ВЧ) усилитель мощности (УМ) класса D, которому приходится поддерживать все большее число частотных диапазонов и режимов работы. Современные проектировщики обычно решают эту задачу простым увеличением числа УМ, каждый из которых охватывает несколько смежных частотных полос. Этот метод подходит для систем передачи 2G− 4G, так как диапазон частот этих систем меньше 3 ГГц. Однако с повсеместным внедрением 5G и активной разработкой 6G не только число полос частот продолжает увеличиваться, но и диапазон частот расширяется до гораздо более высоких диапазонов (6, 30, 60 ГГц и т.д.). Поэтому возникает необходимость повышения таких критически важных характеристик усилителей высокой частоты (УВЧ), как коэффициент полезного действия, выходная мощность, линейность и пропускная способность. Однако названные характеристики часто являются взаимоисключающими (повышение одних показателей приводит к снижению других), поэтому необходимо разработать метод оценки важности тех или иных параметров.

Цель. Разработать метод повышения основных технических характеристик УВЧ класса D.

Результаты. Проведены исследования, в результате которых определена одна из основных характеристик УМ − линейность, так как стремление к высокой эффективности и высокой выходной мощности возможно только после выполнения требования линейности. Рассмотрена важность линейности, обусловленная не только тем фактом, что она будет искажать сигналы базовой полосы, но и требованиями к излучению Международных комиссий по связи. Установлено, что линейность УМ может быть улучшена простым снижением выходной мощности, но при этом эффективность слива уменьшится. Проанализирован УМ класса D, в котором транзисторы перегружены до жесткого насыщения. Показано, что проблема нелинейности может быть решена с помощью современной технологии LINC (Linear Amplification using Nonlinear Components − линейное усиление с использованием нелинейных компонентов), получившая в настоящее время широкое распространение.

Практическая значимость. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании современных УМ высокой частоты класса D для достижения высоких технических и эксплуатационных характеристик.

Страницы: 62-66
Для цитирования

Шуваев А.В., Башкиров А.В. Методы повышения основных характеристик усилителей высокой частоты класса D // Радиотехника. 2021. Т. 85. № 6. С. 62−66. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202106-11

Список источников
  1. Cripps S. RF power amplifiers for wireless communications. Artech House. 2006.
  2. Grebennikov A., Sokal N.O., Franco M.J. Switch mode RF and microwave power amplifiers. Academic Press. 2012.
  3. Cripps S.C. Advanced techniques in RF power amplifier design. Artech House. 2002.
Дата поступления: 23.04.2021
Одобрена после рецензирования: 14.05.2021
Принята к публикации: 28.05.2021