توضیحات
پروژه کنترل قدرت خروجی در تقویت کننده توان کلاس E با ADS
- مقاله به صورت کامل ترجمه شده است.
- پروژه با نرم افزار ADS شبیه سازی شده است.
- پاورپوینت پروژه تهیه گردیده است.
چکیده
در اینجا تکنیکی ارائه شده تا به کنترل توان تقویت کنندهی توان کسکود کلاس E کمک کند. نشان داده شده است که بوسیلهی کنترل سیگنال بکار برده شده در گیت ترانزیستورهای کسکود، توان انتقالی تغییر میکند. مزیت اصلی تکنیک ارائه شده این است که رنج کنترل توان خروجی برابر با 30dB است که در مقایسه با رویکرد سنتی که مقداری برابر با 20dB است، بهبود یافته است. این مقدار تمامی احتیاجات استاندارد GSM در PCR در همهی سطوح توان و پهنای باندها را برآورده میکند. مفهوم کنترل توان کسکود تقویت کنندهی توان کلاس E با فرکانس کاری 2.2GHz با توان خروجی 18dBm با تکنولوژی 0.18um CMOS پیاده سازی شده است و این عملکرد با اندازهگیری و آزمایشات عملی اثبات شده است. این تقویت کنندهی توان با استفاده از سیگنال ورودی مادوله شدهی GSK و تک تن تست شده است.
مقدمه
عمدتاً تقویت کنندههای حالت سوئیچ برای شماتیکهای مدولاسیون پاکت (Envelope) ثابت مثل GMSK یا GFSK مناسبند. علاوه براین، استانداردهای مخابرات بی سیم از تکنیکهای کنترل توان برای کاهش تداخل در شبکه و توان مصرفی ادوات موبایل استفاده میشوند.
پیادهسازیهای مجتمع زیادی از تقویت کننده های توان کلاس E در تکنولوژی CMOS وجود دارد ]1-4[. کنترل توان مرسوم یک تقویت کنندهی توان حالت سوئیچ بوسیلهی منبع تغذیهی قابل تنظیم قابل پیادهسازی است ]5[. این تکنیک مخصوصاً در ولتاژهای تغذیهی پایین، رنج کنترل محدودی را ارائه میدهد ]2[. مقدار PCR با تنظیم توان ورودی میتواند کاهش یابد. اما این موضوع عمدتاً در تقویتکنندههای توان کلاس E در حالت سوئیچ مطلوب نیست.
یک جایگزین برای طرح کنترل توان مرسوم در این مقاله آورده شده است که یک ولتاژ کسکود توان خروجی تقویت کنندهی عملیاتی را کنترل میکند. مزیت اصلی این تکنیک در مقایسه با حالت تکنیک کنترل توان منبع تغذیه مرسوم این است که رنج کنترل توان خروجی افزایش مییابد.
- II. تکنیکهای کنترل توان
تکنیکهای کنترل توان برای طرحهای مدولاسیون پاکت ثابت (envelope) برای بهبود بازده تقویت کنندهی توان مورد استفاده قرار میگیرد. برای یک تقویت کنندهی توان در حالت سوئیچ، توان ورودی این طور انتظار میرود که ثابت باشد و بنابراین یک تکنیک کنترل توان منبع ولتاژ به طور سنتی (SVPCT) بکار برده میشود.
کنترل قدرت خروجی در تقویت کننده توان کلاس E
الف) تکنیک کنترل توان پیشنهادی ( SVPCT )
تکنیک کنترل توان منبع تغذیه در شکل1 (الف) نمایش داده شده است. توان خروجی بوسیلهی یک کنترل کنندهی توان کنترل میشود.
رنج کنترل توان خروجی بیشترین رنج دارای بیشترین رنج میباشد که در آن توان خروجی تقویت کنندهی توان میتواند کنترل شود. استاندارد GSM900 ( مدولاسیون GMSK ) برای یک ایستگاه مخابراتی موبایل که مطابق موسسه ی استانداردهای مخابرات اروپا میباشد، به رنج کنترل توان 24dB ( کلاس 5) تا 34dB ( کلاس 2) احتیاج دارد. در باندهای فرکانسی DCS1800 و PCS1900، استاندارد به رنج کنترل توان 24 تا 36dB احتیاج دارد. رنج کنترل توان برابر است با:
که و بیشترین و کمترین توان خروجی میانگین بر حسب dBm هستند. فرض براین استکه امپدانس بار ثابت است. تقویت کنندهی توان کلاس E با ولتاژ کم و با یک توان ورودی ثابت دارای PCR بسیار محدودی میباشد. برای یک رنج منبع تغذیهی حدود ( 0.2 – 1.8V ) مقدار PCR برابر با 19.1dB میباشد.
نقصهای اصلی SVPCT شامل: رنج کنترل توان خروجی محدود، حساسیت بالا به تغییرات بار، و اینکه کنترل کنندهی توان حالت سوئیچ در مسیری با توان بالا قرار گرفته است، میباشد ]6[. از آنجایی که کنترل کنندهی توان منبع تغذیه جریان بالایی به سمت تقویت کنندهی توان میکشد، قرارگیری در مسیری که توان بالایی دارد ( به طور سری با دهانهی ( Choke) RF)، پارامتر بازده را به پارامتر بسیار مهمی تبدیل میکند. بازده مبدلهای توان تا 90% توان خروجی بیشینه میباشد ]5[.
موارد مربوط به شبیه سازی:
این شبیه سازی در تکنولوژی 0.18 میکرومتر CMOS انجام شده است که به منظور شبیه سازی، برای ترانزیستورها از NMOS ایده ال استفاده شده است و سلفها از IND 3 SYM و همچنین خازن نیز از MIM CAP استفاده شده است.
برای شبیه سازی، ولتاژهای Vdd و VCASC را سویپ می کنیم و این مقادیر از بازهی 0.1 تا 1.6 ولت میباشد.
تصاویر مربوط به شبیه سازی:
دیدگاهها
هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.