DIDELIO EFEKTYVUMO DOHERTY GALIOS STIPRINTUVO PROJEKTAVIMAS IR TYRIMAS

Ištrauka

DIDELIO EFEKTYVUMO DOHERTY GALIOS STIPRINTUVO PROJEKTAVIMAS IR TYRIMAS
Baigiamasis magistro darbas

TURINYS
Žymenys ir santrumpos 6
Paveikslų sąrašas 7
Lentelių sąrašas 9
Įvadas 10
Darbo aktualumas ir tikslas 10
Darbo uždaviniai 10
Naudoti tyrimo ir analizės metodai 11
Darbo naujumas ir praktinė nauda 11
Darbo struktūra 11
1 Didelio efektyvumo Galios stiprintuvų architektūrų analitinė apžvalga 12
1.1 Gaubtinės panaikinimo ir atstatymo architektūra 12
1.2 Gaubtinės sekimo architektūra 13
1.3 Skirtingų fazių architektūra 15
1.4 Doherty architektūra 17
1.5 Apžvalgos apibendrinimas 20
2 Doherty galios stpirintuvo Projektavimas 23
2.1 Pagrindinio stiprintuvo projektavimas ir dielektrinių medžiagų tyrimas 24
2.2 Pagalbinio stiprintuvo projektavimas ir skirtingų tranzistorių tyrimas 30
2.2.1 Pagalbinio stiprintuvo su CMPA0530002S tranzistoriumi projektavimas 30
2.2.2 Pagalbinio stiprintuvo su CGH40006S tranzistoriumi projektavimas 32
2.3 Wilkinson galios daliklių projektavimas 34
2.4 Doherty stiprintuvo projektavimas 36
2.4.1 Doherty stiprintuvo su CMPA0530002S pagalbiniu stiprintuvu projektavimas 36
2.4.2 Doherty stiprintuvo su CGH40006S pagalbiniu stiprintuvu projektavimas 42
2.5 Rezultatų apibendrinimas 44
3 Doherty galios stpirintuvo prototipo išmatuotų parametrų analizė 46
4 Tobulinimo kryptys 54
4.1 Naujo Doherty stiprintuvo su CGH40006S pagalbiniu stiprintuvu projektavimas 54
4.2 Kitos Doherty stiprintuvų tobulinimo kryptys 56
5 Išvados 58
Literatūra 60

ĮVADAS
Darbo aktualumas ir tikslas
Visuotinis belaidžio ryšio sprendimų integravimas į kasdienį gyvenimą reikalauja
nuolatinio belaidžio ryšio infrastruktūros tobulinimo. Pastaruoju metu vis labiau didėja perduodamų
duomenų srauto poreikis dėl to, kad plečiasi daiktų internetas, populiarėja vaizdo transliacijos ir
daugėja belaidžio ryšio naudotojų. Šiuolaikinės sudėtingos moduliacijos, pavyzdžiui OFDM (angl.
orthogonal frequency division multiplexing) ir QAM (angl. quadrature amplitude modulation),
išsprendžia spartos problemą, bet sukuria naujas. Signalai, kuriems taikomos amplitudės
moduliacijos, turi svarbų parametrą, vadinamą PAPR (angl. peak to average power ratio) – signalo
didžiausios ir vidutinės galios santykiu. Įprastai šiuolaikinių signalų PAPR yra tarp 6 dB ir 12 dB,
bet gali būti ir didesnis, o ateityje gali dar didėti [1]. Dėl šio santykio atsiranda belaidžio ryšio
sistemų tiesiškumo ir efektyvumo problema. Įprastai didinant vieną iš šių parametrų, kitas prastėja.
Vis tik tiesinis veikimas yra labai svarbus, nes dėl signalo iškraipymų gali būti prarasta amplitudėje
užkoduota informacija, didėja klaidų skaičius perduodamoje informacijoje, dalis signalo galios
nuteka į gretimų dažnių juostas. Visa tai yra nepageidautina ir reguliuojama tam tikrais standartais,
todėl įprastai belaidžio ryšio sistemos pasižymi geru tiesiškumu, bet prastu efektyvumu.
Dėl prasto efektyvumo suvartojama daug daugiau elektros energijos, o tai yra ypač aktualu
vykstant naujų belaidžio ryšio standartų, pvz., 5G (angl. Fifth Generation), bazinių stočių plėtrai.
Efektyvūs galios stiprintuvai taip pat labai svarbūs mobiliuosiuose įrenginiuose, kuriuose galios
stiprintuvai yra vieni iš daugiausiai energijos vartojančių komponentų, nes kuo prastesnis
efektyvumas, tuo greičiau iškraunama įrenginio baterija. Taip pat dėl prasto efektyvumo įtaisai
šiluminiu būdu išsklaido daugiau galios, kuri gali neigiamai paveikti tiek pačio stiprintuvo, tiek
aplinkui esančių komponentų veikimą, todėl stiprintuvuose, kurių išėjimo galia didesnė nei keli
vatai, dažnai reikalingas radiatorius. Tokie radiatoriai dažnai sudaro didelę įrenginio tūrio dalį, o tai
irgi nepageidaujama.
Darbo tikslas yra pasirinktam dažnių ruožui ir išėjimo galiai sumodeliuoti, suprojektuoti ir
eksperimentiškai ištirti kuo didesnio efektyvumo Doherty galios stiprintuvą
Darbo uždaviniai
1.Atlikti didelio efektyvumo galios stiprintuvų architektūrų analitinę apžvalgą;
2.Sumodeliuoti pagrindinius pasirinkto Doherty galios stiprintuvo parametrus, suprojektuoti ir
pagaminti pasirinktą architektūrą;
3.Atlikti matavimus ir eksperimentinius tyrimus plačiame Doherty galios stiprintuvo veikimo diapazone.

Naudoti tyrimo ir analizės metodai
Šio stiprintuvo projektavimo ir tyrimo metu buvo taikyti kompiuterinio modeliavimo ir
eksperimentiniai tyrimo metodai. Projektavimo metu naudota Keysight ADS programinė įranga su
MACOM įmonės tranzistorių modeliais ir KYOCERA AVX įmonės kondensatorių modeliais.
Spausdintinės plokštės, skirtos suprojektuoto stiprintuvo testavimui ir tyrimams, projektavimui
panaudota Altium Designer programinė įranga. Pagaminto...