跟着无线通信技能不断发展，对功率扩大器的要求也越来越高，传统扩大器已无法满意实践运用的需求。本文介绍一种异相功率扩大器，不仅能进步功率，并且在较高功率水平下仍能保持很高的功率。
传统802.11a正交频分多路复用(OFDM)体系的高功耗和功能约束阻止了802.11a和双频WLAN产品的选用，对比如OFDM和宽带CDMA(W-CDMA)等多载波波形处理而言，其所触及的物理原理从根本上约束了线性功率扩大器的功率、输出功率和信号质量，特别是那些为传统802.11a体系供给功率的扩大器。这类体系要在各种具有WLAN技能的设备中彻底发挥它们的功能，包含功率有限的小型设备，因此需求选用一种全新的调制解调器结构和功放规划
802.11a规范以OFDM调制为根底，在这种调制办法下，数据在52个载波中进行多路传输，每个载波均可选用BPSK、QPSK、16QAM或64QAM进行调制。这种传达进步了对多路径衰减和某些搅扰波形的免疫性，但它的缺陷是成果RF信号具有很大的峰值-均值功率比。此外，高水平调制办法要求扩大失真小，以防止增大差错矢量起伏(EVM)。
传统上在输出功率(也包含规模)、数据传输率和功耗之间有一种杂乱的折衷联系，要取得高数据传输率需求有很好的线性，这一般经过退一步运用AB类功率扩大器来完成，然而又导致了传输功率下降。低传输功率使得链接作用变差，然后缩小作业规模。高功率和大作业规模也是能够完成的，但却要以下降数据传输率或削减电池寿命为价值。换言之，用户喜爱低功率、高数据传输率和较大作业规模，可是因为负责处理信号扩大的线性AB类扩大器的联系，只能一起完成三个要求中的两个。
运转于峰值功率时，传统AB类扩大器功率很高(理论功率为78.5%)，而在低功率下，其功率下降十分敏捷。当此类扩大器用于802.11a OFDM信号时，有必要调整扩大器以处理峰值功率水平，但均匀运转于比峰值低8dB的水平上，因此大多数时刻都运转在极低的功率下，均匀功率只要10%左右，假如扩大器退一步支撑54Mbps数据率功率将更低。
因此需求一种技能，使扩大器运转于峰值功率，一起在大多数时刻都处于峰值功率状况，答案便是异相功放。咱们下面看一看异相结构是怎么树立的以及它对802.11a功率扩大器的影响。
异相扩大器
选用非线性元件的线性扩大称为异相扩大器技能，能够为WLAN规划人员供给别的一种办法，在比较广输出功率规模内到达很高功率。在异相扩大器中，振幅固定但相位不同的两个信号(“相位段”)在两个独立的扩大器(“分扩大器”)中扩大，然后兼并起来，构成一个相位和振幅均不同的信号。当这些相位段处于同相时，包络功率最大；当它们处于异相时，包络功率最小。
图1用矢量图显现了两个电压稳定、相位不同的信号α与β怎么兼并起来构成一个恣意电压信号R，图2是选用异相技能的功率扩大器结构暗示。
因为分扩大器总是作业在最合适、摆幅最大的状况，所以每个扩大器一直具有峰值功率。假如有兼并器在两个扩大器之间供给阻隔，因兼并器损耗会使体系功率变差，假如运用低损耗兼并器(不能供给阻隔)，全体体系的功率就能够十分高。
异相扩大器技能的一种特别不同之处是Chireix技能，它选用无源兼并器。这种兼并器对分扩大器施加一个随包络功率改动的负载阻抗，这样需求较低输出功率时，分扩大器将驱动一个高阻抗负载，改动阻抗在需求低RF功率时迫使扩大器吸收更小的电流，然后在下降时也能够保持高功率。需求留意的是分扩大器输出端的电压摇摆是固定的，可是输出阻抗改动会导致电流摇摆，直流电流要求也会呈现改动。
运用异相技能时，分扩大器的挑选至关重要，F类扩大器特别合适作业于此形式。F类扩大器不是线性的，可是作为异相扩大器体系中的分扩大器它作业于固定振幅，其实这一点并不重要。F类扩大器在二次谐波和三次谐波选用特别的完结办法，使扩大器晶体管在“开”时电压最小，然后减小开关设备中的功率损耗。该类扩大器的峰值输出功率与漏电压平方成正比，因此可用Vdd电源电压来设定均匀输出功率，可将Vdd设定为关于任何均匀输出功率扩大器均运转于或许到达的最大功率。
5GHz的实践完成
现在已开宣布一种5GHz异相扩大器，它在一个GaAs裸片上运用了一对F类扩大器。为了使F类扩大器具有较高功率，有源设备有必要像一个抱负关开，即具有最小的“开”阻抗、低%&&&&&%，且应快速从“开”状况切换到“关”状况。此外，该器材有必要支撑较高电压以便输出满意的功率而不必大的阻抗转化，因为大阻抗转化会使谐波完结和兼并器变得杂乱。在一个功率大于1瓦的50欧体系中，负载线路要求每个扩大器发生的电压均方根(RMS)有必要为5伏，或峰-峰电压15伏，且开关有必要忍耐远远超越峰-峰电压的峰值电压偏移。0.5μm GaAs PHEMT能够一起满意这些要求，现市场上已有支撑17伏以上电压且Fmax挨近100GHz的功率PHEMT。
分扩大器在一个GaAs单片%&&&&&%上成对制造，带有驱动级和偏压电路，扩大器裸片不含跟从终究器材的兼并器或完结电路。兼并器需求运转于5GHz的低损耗传输线路，而F类扩大器需求运转于10GHz和15GHz的低损耗完结器。因为在GaAs芯片上制造这些元件无法做到低损耗，因此它经过一种准确操控的引线衔接与模块陶瓷基底上制造的无源元件一起来完成，最终的模块面积为8×8mm，选用类似于厚膜的工艺在0.015英寸氧化铝上制造。
适应性预纠正
与一切扩大器相同，异相功率扩大器也会发生失真。失真首要来自AM至AM转化(增益紧缩)以及AM至PM转化，将导致调制星座图的差错矢量值(EVM)增大，以及带外发射增大。
预纠正是一种补偿这些失真的办法，它为大振幅信号供给增强量值和纠正相位。在实践中，为了准确减小EVM和带外发射，需求选用适应性预纠正。适应性预纠正器将期望的传输信号(在数字至模仿转化、上改换和功率扩大之前)与下改换数字化实践传输信号进行比较，然后用两个信号之差更新预纠正查找表里杂乱的系数。
关于802.11a WLAN等运用，选用适应性预纠正后，可将异相功放的EVM减小到-30dB左右。选用相同办法，还能够将异相功率扩大器的相邻信道发射水平减低到-60dBc左右。
相位段
为了使异相扩大器能作业，需求一个能出产稳定包络相位矢量段信号的体系。恣意信号均可分解为相位段，这在曩昔是很难做到的，可是现代DSP技能使其切实可行，即便是对杂乱的OFDM信号。例如现已开宣布一种单芯片物理层(PHY)%&&&&&%，这种电路能够生成被异相功放扩大时彻底兼容802.11a信号的相位段。简言之，即便运用相位段，构成的输出也是一个可一起操作的802.11a信号。
图3显现了输出功率和输出级源电流与扩大器驱动信号相位角之间的联系，该图数据得自于一个运转在5.25GHz、Vdd为5V的扩大器。请记住，扩大器已进入深度饱满，因此作业在稳定的电压振幅下，但要留意源电流与异相角有很大的联系。这说明每个扩大器的阻抗(往兼并器方向看)在低输出功率时的确增大，而源电流在下降。
图4可看出源电流下降的切当数量，图中显现了在不同输出功率下测得的异相功率扩大器的功率，它还显现了抱负B类和抱负A类扩大器的最大理论功率，实践的AB类扩大器将在抱负A类和抱负B类曲线之间。留意，实践异相功率扩大器测得的功率要优于理论上完美的B类扩大器。在全功率下，扩大器彻底作业在同相状况，可观察到80%的功率。跟着进入扩大器的信号相位减小，输出功率也在下降，可是与典型的AB类扩大器比较，功率下降要慢得多。在峰值以下7.8dB功率处(这是802.11a信号典型峰值-均值比率)，扩大器的功率为46%。
驱动级对整体功耗也有奉献。包含驱动级在内的功率添加功率(PAE)在7.8dB撤退点处大于33%，此撤退功率能够在广泛的电源中完成。图5显现了各种电源电压下扩大器撤退7.8dB时的功率，留意，的确有两种办法操控扩大器的瞬时输出功率，即异相和改动电源电压。电源电压一般用于缓慢改动均匀输出功率，相位角用于快速改动信号的瞬时包络线。
图6显现了功率扩大器在很宽的输出功率水平上都可完成极高的撤退功率，将此体现与传统AB类扩大器(其功率在优化作业点以外急剧下降)比较，异相功率扩大器在广大的输出功率水平保持了优异的PAE/功率耗费比。
本文定论
传统的扩大器结构约束了WLAN体系的规模和功率，本文介绍的Chireix结构在与极低损耗兼并器协同作业时，具有特别合适802.11a WLAN规范的长处。这种施行现已证明在实践OFDM信号上具有空前的80%峰值功率以及33%以上的均匀功率添加功率。生成纠正信号驱动Chireix扩大器的基频处理器十分有用，不会添加传输结构的杂乱性。此项立异将使802.11a WLAN朝气蓬勃，并使能量在便携式设备和低功率运用中得到充分利用。
