认知无线网络中功率放大器导通特性的影响

认知无线网络常常假定其传输链路是可以即时开启和关闭的。然而实际上，直流功率被转化到射频功率放大器以实现完整的输出功率和线型需求之间是存在一些时延的。同时，功放在到达其静态工作条件之前也是存在额外的功率损耗的。这个发现来源于对功放的测量结果。这个结果表示为了能保证正常的运作，排除其他用户干 扰带来的杂波失真，在输送能量之后和开始传输之前的时延是必须的。

图1 频谱切换所需的功放定期的开启和关闭

认知无线网络常常被认为是未来适用于极其宽的频段的移动通信标准的一种可行的选择。对于宽带认知无线网络，其中有多个通道可供分享，通过执行一种所谓的"频谱切换"技术，用户的吞吐量可以很大程度上得到提升，这种技术使得在当前运行的通道拥挤时，用户可以切换到空闲通道继续进行数据传输（如图1）。

频谱感知技术用于检测某些通道是否空闲。如果某个通道是空闲的，那么频谱切换就会发生。如图1所示，周期性的频谱感知和访问需要间歇的传动和临时切换频道。据推测，在传输链中，功放消耗了大量的电源功率，尤其假如高的峰值平均功率比就像现在使用的3G和LTE通信。为了能够节省电力，功放在传输时是关闭的而不是简单的处于待机的状态。然而通常，功放都被设计成了能够连续进行传输工作。通过被周期性的导通和关闭，功放常常不工作在它正常的工作模式，因此，制造商提供的静态规范将不再适用。

测量设置

图2 放大器导通测试实验原理图

图2阐述了我们使用数字采样示波器的测量方法。这种方法使得功放的射频输出电压和电流损耗能够同时被采样。一个信号发生器（a）产生一个 触发信号控制晶体管开关（d），从而输送功率到射频功放（k）。这个触发信号能够直接通过数字示波器馈入，或者通过引可变时延（f）的一个10µs到 100ms的555定时延时发生器（b）来实现。对于大于1s的时延，可以使用秒表结合示波器的手动触发来实现。这种时延使得功放的输出电压能够在一个时 间偏移量内被采样。

图3 功放导通特性测试电路板

进行这项工作的功放是美国模拟器件公司的ADL5536，它的1dB压缩点为20dBm。选择的工作频率是600MHz，考虑到这个频段的传输特性和使用情况，这个电视空白频段常常被认为很适用于认知无线网络。放大器的电流损耗的测试是通过采样带有差分放大器的电流传感电阻的电压来实现的。一个射频信号发生器产生一个双音测试信号。图3给出了我们测试板的照片。其射频输入端连接的SMA接头在底端左侧，输出在底端右侧。上端左侧的SMA接头是触发信号的输入端，上端右侧是电流取样的输出。功放ADL5536在板子的底端，在它上面是一个晶体管，当触发信号出现时，它就接通电源。

双音测试产生的三阶互调失真（IMD3）通常假定与宽带信号，如LTE，产生的邻道功率（ACP）相等。为了精确的测试 ACP，必须在多帧结果中平均。LTE信号的帧长度是10ms。稍后会看到，功放的线性特性在10ms的时间间隔内变化很大。在这项工作中，数据会在2微 秒的时间间隔内被收集，而后对其进行快速傅立叶变化得到三阶互调失真。这种情况是假设三阶互调失真不会在2µs的时间发生显著变化。频率为600和 610MHz的双频音测试产生的三阶互调失真频率通过快速傅里叶变换精确地得到是590MHz（2*600-610MHz）和 620MHz（2*610-600MHz）。

导通时延和电源损耗

图4 双音测试下放大器的导通特性

认知无线网络常常假定其传输链路是可以即时开启和关闭的。然而实际上，直流功率被转化到射频功率放大器以实现完整的输出功率和线型需求之间是存在一些时延的。同时，功放在到达其静态工作条件之前也是存在额外的功率损耗的。这个发现来源于对功放的测量结果。这个结果表示为了能保证正常的运作，排除其他用户干 扰带来的杂波失真，在输送能量之后和开始传输之前的时延是必须的。

图1 频谱切换所需的功放定期的开启和关闭

认知无线网络常常被认为是未来适用于极其宽的频段的移动通信标准的一种可行的选择。对于宽带认知无线网络，其中有多个通道可供分享，通过执行一种所谓的"频谱切换"技术，用户的吞吐量可以很大程度上得到提升，这种技术使得在当前运行的通道拥挤时，用户可以切换到空闲通道继续进行数据传输（如图1）。

频谱感知技术用于检测某些通道是否空闲。如果某个通道是空闲的，那么频谱切换就会发生。如图1所示，周期性的频谱感知和访问需要间歇的传动和临时切换