Principales indicadores técnicos del amplificador de potencia RF

Ganancia de transmisión

La ganancia de transmisión de un amplificador de potencia se refiere a la relación entre la potencia de salida del amplificador y la potencia de entrada. La unidad se expresa comúnmente en "dB" (decibelios). ). La ganancia de salida de un amplificador de potencia aumenta o disminuye a medida que cambia la frecuencia de la señal de entrada. Este indicador es una de las bases más importantes para evaluar la calidad de un amplificador de potencia. Cuanto menor sea el valor de decibeles, más plana será la curva de respuesta de frecuencia del amplificador de potencia, menor será la distorsión y más fuertes serán las capacidades de reproducción y reproducción de la señal.

Potencia de salida

Estrictamente hablando, el indicador de potencia del amplificador de potencia se divide en potencia de salida nominal y potencia de salida instantánea máxima. El primero se refiere a la potencia de salida nominal, que puede entenderse como el valor máximo de potencia de salida cuando la distorsión armónica cambia dentro del rango estándar y puede funcionar durante mucho tiempo. El segundo se refiere a la potencia de salida "pico" del amplificador de potencia; , que puede entenderse como el amplificador de potencia que recibe cuando se ingresa una señal eléctrica, la potencia de salida instantánea máxima que puede soportar sin garantizar que la señal no se destruya.

En el sistema de transmisión, la potencia de salida del amplificador de potencia final de radiofrecuencia puede ser tan pequeña como milivatios (equipo de comunicación móvil portátil) y tan grande como varios kilovatios (estaciones de radio transmisoras). Para lograr una salida de alta potencia, el canal único del preamplificador del amplificador de potencia final debe tener un nivel de potencia de excitación suficientemente alto. Obviamente, los sistemas de transmisión de alta potencia a menudo constan de dos a tres o incluso más de cuatro etapas de amplificadores de potencia de RF, y el estado de funcionamiento de cada etapa suele ser diferente.

Según diferentes requisitos, como frecuencia de funcionamiento, potencia de salida, finalidad, etc., se pueden utilizar transistores, tubos de efecto de campo, circuitos integrados de potencia de RF o tubos de electrones como amplificadores de potencia de RF.

En lo que respecta a la potencia de RF, en la actualidad, los tubos de vacío siguen dominando tanto en términos de potencia de salida como de frecuencia máxima de funcionamiento. Hoy en día, existen tubos de vacío gigantes con una potencia de salida de un solo tubo de hasta 2000 kW, y la mayoría de los transmisores con una potencia de más de 1 kilovatio todavía funcionan con tubos de vacío.

Por supuesto, los transistores y los transistores de efecto de campo también han logrado nuevos avances en la radiofrecuencia de alta potencia. Por ejemplo, la potencia de salida actual de un solo tubo de vacío ha superado los 100 W. Si se utiliza la tecnología de síntesis de potencia, la potencia de salida puede alcanzar los 3000 W.

Eficiencia

La eficiencia es un indicador extremadamente importante para los amplificadores de potencia de radiofrecuencia, especialmente para los equipos de comunicaciones móviles. Para definir la eficiencia de un amplificador de potencia se suelen utilizar dos métodos: la eficiencia del colector ?c y la eficiencia de aumento de potencia PAE.

Linealidad

1. Los indicadores para medir la linealidad de los amplificadores de potencia de RF incluyen la intercepción de intermodulación de tercer orden (IP3), el punto de compresión de 1 dB, los armónicos y la relación de potencia del canal adyacente. La relación de potencia del canal adyacente mide el grado de interferencia a los canales adyacentes causada por la no linealidad de la regeneración del espectro del amplificador.

2. Dado que la eficiencia de los amplificadores no lineales es mayor que la de los amplificadores actuales, los amplificadores de potencia de RF suelen utilizar amplificadores no lineales. Sin embargo, los amplificadores sublineales producirán una serie de efectos dañinos al amplificar la señal de entrada.

3. Desde una perspectiva espectral, debido al efecto de la no linealidad, la señal de salida producirá nuevos componentes de frecuencia, como componentes de intermodulación de tercer orden, componentes de intermodulación de quinto orden, etc., interfiriendo así con la señal útil y provocando la amplificación, el espectro de la señal posterior cambia, es decir, el ancho de banda se vuelve más amplio.

4. Desde una perspectiva del dominio del tiempo, para una señal sintonizada con una forma de onda envolvente no constante, debido a la gran ganancia y amplitud de la señal del amplificador no lineal, la envolvente de la señal de salida cambia, provocando la La forma de onda cambia. Se produce distorsión y el espectro también cambia, lo que provoca la regeneración del espectro. Para amplificadores no lineales que contienen componentes reactivos no lineales (como la capacitancia entre electrodos de transistores), también habrá un efecto de convertir los cambios de amplitud en cambios de fase, interfiriendo con la fase de la forma de onda sintonizada.

5. Todos estos efectos de los amplificadores no lineales son cruciales para los dispositivos de comunicación móviles. Porque, para utilizar eficazmente los recursos de frecuencia y evitar interferencias con canales adyacentes, las señales de banda base generalmente forman formas de onda específicas a través de filtros correspondientes para limitar su ancho de banda, limitando así el ancho del espectro de las señales de banda de modulación. Sin embargo, la envolvente de la señal modulada resultante a menudo no es constante, por lo que los efectos de regeneración espectral del amplificador no lineal pueden degradar estos indicadores de rendimiento del transmisor.

6. El impacto de los amplificadores no lineales en las señales del transmisor está estrechamente relacionado con la modulación. Diferentes métodos de modulación producen diferentes formas de onda en el dominio del tiempo. Por ejemplo, el sistema GSM de comunicaciones móviles europeo utiliza manipulación de desplazamiento mínimo de filtro gaussiano (GMSK), que es un método de modulación de envolvente constante con cambios de fase suaves, por lo que puede amplificarse con un amplificador no lineal. , no hay distorsión de envolvente y no hay interferencia con canales adyacentes debido a la regeneración del espectro.

7. Pero para el estándar North American Digital Cellular (NADC), se utiliza modulación por desplazamiento de fase en cuadratura diferencial compensada, que se ha modulado en una envolvente no constante, por lo que se debe utilizar un amplificador lineal para amplificación para evitar la regeneración del espectro.

Ruido y salida espuria

Para receptores y transmisores que comparten una antena a través de un duplexor de antena, si el receptor y el transmisor usan diferentes bandas de frecuencia operativa, el amplificador de potencia del transmisor si el generado La salida espuria de la banda o el ruido están dentro de la banda de frecuencia del receptor, se acoplará a la entrada del amplificador de bajo ruido en el extremo frontal del receptor debido al pobre rendimiento de aislamiento del duplexor de antena, causando interferencias. , se puede utilizar un amplificador lineal para evitar la regeneración del espectro. Debido al pobre rendimiento de aislamiento del duplexor de antena, el ruido se acoplará a la entrada del amplificador de bajo ruido en el extremo frontal del receptor, causando interferencia o también puede interferir con otros canales adyacentes.

Por lo tanto, la salida espuria fuera de banda del amplificador de potencia debe ser limitada y la densidad espectral de potencia del ruido térmico del transmisor debe ser inferior a -130 dBm/Hz en la frecuencia correspondiente del receptor. banda, de modo que el impacto en el receptor pueda ser básicamente ignorado.