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直接極化調變是正確的設計選擇

上網時間: 2005年12月22日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:極化調變  polar modulation,頻譜性能  spectral performance  直接轉換接收器  direct-conversion receiver 

為了提高效率和支援多種複雜的標準,用於蜂巢式無線電的極化調變(polar modulation)解決方案正在興起,並成為GSM/Edge市場的業界標準調變技術。極化技術能實現更高的功率效率,尤其適合Edge,也可應用於W-CDMA標準和OFDM技術。

目前存在著三種主要的極化調變技術:小訊號/polar lite、極化環和直接(開環)極化。與傳統的線性方式相比,上述每種方法都有其優勢,但其中只有直接極化被公認不僅能實現簡化和高效的最終目標,而且能保持RF頻譜性能。這種架構也支援使用一條公共傳輸路徑來支援多種調變方案,進而實現外型精巧和低成本的多模手機。

在業界,對直接極化技術並非沒有質疑。目前的這些討論令人回憶起早期對直接轉換接收器架構的批評,而這種元件現在佔據了業界的主導地位。對直接極化方案的批評主要集中在大量生產時其對功率放大器(PA)的依賴性,以及其系統特性和編程複雜性。這些擔憂未嘗不是好事,不過,我認為它們一直都被處理得很好。

在polar lite架構中,透過使用傳統的線性PA來放大訊號,因此避免了PA問題。但缺點是增加了複雜度和成本,並且由於新訊號的峰均值比(PAR)很高導致效率較差。

極化環方法利用反饋技術來解決關於製造、溫度和電壓方面的PA穩定性問題。雖然這麼做有助於穩定性,但RF反饋要求在發射器內有一個單獨的精確接收器,因而使得晶片尺寸加倍並且限制了支援寬頻訊號的能力。

要在直接極化上獲得成功,設計人員必須拋棄這種觀念,即PA必須是精確的線性元件。透過抑制電路線性度並把PA用作一個開關,PA電路可進入非常穩定的可預測的工作模式。當正確設計時,這種PA很容易抑制輸出漂移,而且效率極高。

這種方法非常重要,可以讓設計者理解如何降低PA特性化和校準的複雜度,以使任務變得易於管理並可重覆。此外,在所需的動態範圍上以及製造製程的變化範圍內和極端溫度條件下也很容易獲得未補償的功率穩定性。

對於手機設計人員,該方案減小了需要的設計校準量。一旦被正確設計並校準,某個PA將以一種非常穩定的方式在手機中工作。利用PA的直接控制,它也可能無需對電池電壓和溫度進行補償,也不會有因不匹配引起的穩定性問題,還消除了功率爆發和瞬態控制問題。

現在是該改變無線電設計以滿足現代需求的時候了。直接極化架構的性能可以適應市場需求,這將加快它的應用速度。

作者Earl W. McCune Jr.是Tropian公司的創始人兼技術長。





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