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ANALOG/MIXED SIGNAL
RF POWER AMPLIFIER
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- ELETTRONICA OGGI 468 - MARZO 2018
ma efficienza di drain/PAE (Power Added Efficiency)
in funzione del back off di potenza. Il profilo di pilo-
taggio per raggiungere la miglior risposta in termini
di efficienza è memorizzato in una tabella di ricerca
(look-up table). Ciò significa che con un amplificatore
di potenza out-phasing è possibile evitare una netta
diminuzione del rapporto tra efficienza e guadagno
con angoli di out-phasing di ampie dimensioni, garan-
tendo quindi un’elevata efficienza.
Architetture di PA che utilizzano tecniche QLI:
risultati di collaudo
Le due architetture di amplificatori di potenza sono
state collaudate utilizzando un setup di misura a dop-
pio ingresso, in grado di effettuare uno spazzolamento
sia dell’ampiezza sia della fase di ingresso del segna-
le. Nel corso dei test, il livello di compressione dei di-
spositivi non è stato particolarmente elevato, al fine
di evitare il surriscaldamento nel funzionamento con
onde continue. Ciò significa che la potenza di picco
con segnali modulati è superiore di almeno 1 dB ri-
spetto alla potenza di uscita statica misurata. Per la
linearizzazione è stato utilizzato un approccio basato
su un algoritmo VS-GMP (Vector-Switched General
Memory Polynomial). Una strategia che sfrutta l’otti-
mizzazione della pre-distorsione digitale dovrebbe ga-
rantire una linearizzazione ancora migliore.
Le misure in regime di onda continua relative all’am-
plificatore Doherty, riportate in figura 5, mostrano che
a una frequenza di 2,14 GHz la potenza di uscita di pic-
co raggiunge un valore di 46,2 dBm con un’efficienza
del 68.79%, che viene mantenuta a una percentuale
superiore al 58% con un back-off di 6 dB. Nella stessa
figura è anche riportata la risposta del guadagno.
L’amplificatore Doherty è stato anche collaudato con
un segnale WCDMA a singola portante con un PAR di
7 dB. I test eseguiti hanno evidenziato che l’amplifica-
tore di potenza in questione è caratterizzato da un’ef-
ficienza media del 58.3% e da una potenza di uscita
media di 40.41 dBm dopo la linearizzazione. Nella figu-
ra 6 è riportato lo spettro di potenza dell’amplificatore
Doherty dopo la linearizzazione.
L’efficienza misurata in funzione della potenza di uscita
per un amplificatore di potenza “out-phasing” operante
in mixed-mode a doppio ingresso utilizzando l’approccio
usato in precedenza (amplificatore in classe E che uti-
lizza tecniche QLI integrato in un package) è riportata in
figura 7. Il ramo PA1 è polarizzato in classe AB, mentre
il ramo PA2 è polarizzato in classe AB “deep”; in questo
modo è possibile migliorare in misura del 3% l’efficienza
di “back-off” rispetto a una polarizzazione di entrambi i
rami in classe AB. I puntini colorati, visibili in figura, mo-
strano lo spazzolamento in 2D della fase e della potenza
di ingresso. I risultati delle misure statiche evidenziano
una potenza di uscita di picco di 49 dBm con un’efficien-
za del 77%, che viene mantenuta al di sopra del 60% ol-
tre al back-off di 6 dB. La risposta finale ottima, ottenuta
connettendo tutti i punti ad alta efficienza, evidenzia che
è possibile ottenere un’efficienza superiore al 50% in un
intervallo di back-off di 9 dB, con un buon valore del
guadagno, come riportato in figura 7.
L’amplificatore out-phasing, operante in mixed-mode,
è stato anche collaudato con un segnale WCDMA a
singola portante con un PAR di 7 dB. I test eseguiti
hanno evidenziato che l’amplificatore di potenza in
questione è caratterizzato da un’efficienza media del
66,6%, con una potenza di uscita media di 42,68 dBm
dopo la linearizzazione. Nella figura 7 è riportato lo
spettro di potenza dell’amplificatore Doherty dopo la
linearizzazione. In questo articolo è stato mostrato che
è possibile realizzare amplificatori di potenza basati
sulla modulazione del carico ad alta efficienza me-
diante la terminazione delle armoniche di ordine su-
periore all’interno del package RF. Grazie a questo ap-
proccio è possibile implementare reti di combinazione
della potenza semplici e compatte.
Fig. 7 – Misure statiche di un PA out-phasing operante in mixed mode in funzione della potenza di uscita a 28V che riportano l’andamento
dell’efficienza (a) e del guadagno (b)