GaN组件和AMO技术实现更高效率与宽带

核心的开关模式(switch-mode)PA效率决定了移相、ET和AMO等技 术的最高系统效率。对于目前的无线通信放大器来说，大多数最高效率的产品组件都采用GaN制程来生产。例如美国麻省理工学院(MIT)开发的原型中使用的 GaN HEMT组件在最大饱和输出功率时规定65%(3.6GHz)和>功率时规定65%(3.6GHz)和>70%(2GHz)的典型效率。图3显示PA的电路图，图4则是组装的放大器照 片。对于AMO应用来说，PA的设计目的是在整个由阶梯式开关电源调变器提供的漏极电压范围内具有良好的性能。

图4：Class E GaN放大器照片。

整体性能

一 个完整的传送器(参见图5)包含几种额外的系统组成。基频I和Q讯号被传送至采用FPGA建置的DPD和调变讯号处理器中。在此系统中，DPD采用查找表 来进行建置，该查找表是由PA上的传送器针对不同DC电平组合所测得的静态非线性所建构的。移相信道相位调变数据被传送到两个PA的数字模拟转换器 (DAC)和相位调变器。振幅调变数据以及粗略延迟校正则用于驱动电源调变器电路。RF前置放大器提供必要的驱动电平，而在输出端，组合器将PA输出汇整 至一个RF输出中。

图5：测试传送器方块图。

性能总结

AMO结合了移相和ET技术在单独使用时所需的特性。图6显示四级AMO测试传送器的效率与宽带性能。AMO系统架构使用Class E GaN PA，结合最新的DPD建置，在1MHz带宽提供平均70%的调变漏极效率，而在20MHz带宽上仅微幅降至68%的效率。在这一效率测量中还包括了电源调变器损耗。

图6：在2.14GHz、100W峰值功率、7dB PAPR和ACPR>45dBc时的效率与带宽比较。

图7显示了采用最新DPD建置时相邻通道中的频谱能量。在20MHz信道带宽时，ACPR性能大于54dBc，同时可保持在68%的效率。效率与功率回退 (backoff)比较的测量数据如图8所示。虽然这些组件在最大平均输出功率上具有70%的调变漏极效率 (包括调变器损耗)，但在功率回退时的性能可说是更重要的。这是因为电信业者的基地台几乎从来不会在最大平均输出功率时运作。相反地，它们通常以最大值的 30至50%效率工作。图8显示，对于最大平均功率的10dB功率回退，该组件系统仅损失10%的效率。针对具有7dB PAPR的讯号，实际上则是从峰值功率上回退了17dB。

图7：20MHz带宽、7dB PAPR传送时的频谱性能，载波频率为2.14GHz，输出功率峰值为100W。

图8：在功率回退时的测量效率(ACPR>45dBc)。图中显示四个单独的漏极电压，以虚线说明四级AMO如何在整个功率回退范围时达到系统效率。8。

这项技术正继续扩展其能力，专注于支持LTE和MC-GSM，以实现软件定义无线电(SDR)，同时迎接WLAN等持续扩展中的宽带标准挑战。