Novel Technique for Linearization of Radio frequency Power amplifier Based on Double Feed-Forward

الموضوعات

علوم تطبيقية وتكنولوجية

الملخص

Power amplifiers have been widely used in wireless communication systems represented by base stations and handsets. They are essential parts in wireless transceivers, where they constitute the output stages of their transmitters. Efficiency and linearity are two factors governing the design of power amplifiers. Efficiency is strongly related to the battery lifetime, whereas linearity is of great importance for accomplishing reliability of amplified signals. Enhancement of efficiency increases the battery lifetime; therefore, it is very important in manufacturing portable products. Increasing needs for highly linearized RF power amplifiers in modern communication systems make microwave designers urgently compelled to introduce new practical linearization techniques. There are three main linearization techniques, which are: feedback, pre-distortion, and feed-forward techniques. Due to good characteristics, unconditional stability, wideband signal capability, and high reduction of distortions compared with other techniques, the feed-forward linearization technique (FFLT) equipped with an additional linearization loop is adopted in this thesis for linearizing four pre-designed RF power amplifiers having 5.8 GHz central frequency and 500 MHz bandwidth. The proposed modification of the feed-forward technique is referred to as the double-loop feed-forward linearization technique. Class-E and class-F topologies with low bias currents and a single DC source are utilized in the design of two low-bias power amplifiers to meet the requirements of handset applications. Low bias currents make them sensitive to low-level RF excitations. These two amplifiers have achieved approximately coinciding rated collector efficiency and power-added efficiency of about 60%. The third power amplifier is designed using low-bias power class-F topology having two DC sources; thus, it is exploited for base station purposes. It has achieved drain efficiency and power-added efficiency of about 60%. The fourth power amplifier is designed as class-A and exploited for base station applications. It has collector efficiency and power-added efficiency exceeding 30%. All of these amplifiers have been formatted with two stages to compensate for the low voltage gain problem. The double-loop feed-forward linearization technique is exploited through four linearization systems, which are: double-loop FFLT using class-E power amplifier for handsets, double-loop FFLT using class-F power amplifier for handsets, double-loop FFLT using class-F power amplifier for base stations, and double-loop FFLT using class-A power amplifier for base stations. All these linearization techniques are demonstrated to provide significant linearization for the processed amplifiers (about 62% for handset applications, 58.6% for the first base station system, and 36.48% for the second base station system) and effective reduction in intermodulation and multiple harmonic distortions. It is demonstrated in each proposed feed-forward system that the double-loop FFLT is more effective than the basic FFLT with respect to linearization capability and distortion cancellation. The simulated results show that the proposed FFLT using class-F amplifier is better than that using class-E configuration with respect to distortion cancellation and improving efficiency, whereas the proposed double-loop FFLT using class-A power amplifier has good linearization and distortion cancellation. All the four RF power amplifiers and the four double-loop feed-forward linearization systems are designed and tested on Advanced Wave Research - Microwave Office (AWR-MWO)

روابط وملفات

التعريف والنوع

رقم الوثيقة

0e9ddb3f-bc1c-40e7-b9ae-f2abcd6728c9

رقم العقد

0

نوع الوسائط

Crawler

نوع المحتوى

الرسائل العلمية

صيغة المصدر

رسائل ماجيستير

نوع الملف

pdf text

أسماء الملفات

998348_1.pdf

بيانات النشر

ترجمة العنوان

تقنية جديدة لخطية مكبر إشارة من نوع القدرة لترددات راديوية بإعتماد التوجيه الأمامي المضاعف

ألقاب المؤلفين

[{"name_ar":"زينب مصطفى حسين","title_ar":"اعداد","title_en":"Preparation"},{"name_ar":"عبدالكريم مخيف عبيس","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"}]

اللغة

English

المصدر والدورية

اسم المصدر

Novel Technique for Linearization of Radio frequency Power amplifier Based on Double Feed-Forward

المحتوى والصفحات

عدد الصفحات

0

ترجمة الملخص

أُستخدمت مكبرات القدرة في أنظمة الاتصالات اللاسلكية المتمثلة بالمحطات الثابتة والأجهزة المحمولة بشكل واسع. ومكبرات القدرة هي أجزاء أساسية في أجهزة الإرسال والاستقبال، وهي تمثل الجزء الأخير من أجهزة الإرسال. الكفاءة والخطية هما عاملان يعتمد عليهما تصميم هذه المكبرات، حيث إن عمر البطارية مرتبط بكفاءة الجهاز، في حين أن خاصية الخطية لها أهمية كبيرة في موثوقية الإشارة المكبرة. بما أن تحسين الكفاءة يزيد من عمر البطارية، فهي مهمة في تصنيع الأجهزة المحمولة. زيادة الحاجة لمكبرات القدرة الراديوية ذات الخطية العالية في أجهزة الاتصالات الحديثة دعمت مصممي الأجهزة المايكروية لإيجاد تقنيات عملية لزيادة هذه الخاصية بصورة عاجلة. هناك ثلاث أنواع من هذه التقنيات وهي: التغذية العكسية، والتشويه المسبق، والتغذية الأمامية. نظراً للخصائص الجيدة مثل الاستقرارية، النطاق العريض لحزمة الإشارة، والقابلية العالية لحذف التشوهات مقارنة ببقية التقنيات، تم اختيار تقنية التغذية الأمامية مضافاً إليها مرحلة ثانية من هذه التقنية لتصبح تقنية التغذية الأمامية المزدوجة، حيث استخدمت في هذا البحث لزيادة خطية أربعة مكبرات قدرة صُممت أيضاً في هذا المشروع للعمل في تردد 5.8 GHz وحزمة ترددية مداها 500 MHz. اثنان من مكبرات القدرة هذه كانت من نوع E ونوع F صُممت مع تيار انحياز واطئ ومصدر واحد للطاقة المستمرة (DC) لتلبية متطلبات الأجهزة المحمولة بكفاءة تقترب من 60%. المكبر الثالث صُمم من نوع F مع تيار انحياز قليل ومصدرين للطاقة المستمرة للعمل في المحطات الثابتة وبكفاءة 60%. بينما صُمم مكبر القدرة الرابع من نوع A للمحطات الثابتة وبكفاءة تزيد على 30%. كل هذه المكبرات صُممت بمرحلتين للتعويض عن مشكلة انخفاض ربح الجهد. تقنية التغذية الأمامية المزدوجة المقترحة طُبقت على مكبرات القدرة المصممة كل على حدة. التقنية المقترحة أثبتت جودتها في زيادة الخطية وحذف التشوهات أكثر من التقنية المفردة (التغذية الأمامية التقليدية)، حيث أن التقنية المزدوجة المطبقة على مكبر القدرة من نوع F أنتجت محو التشوهات أكثر من تلك التي طبقت على المكبر من نوع E للأجهزة المحمولة. عندما طُبقت تقنية التغذية الأمامية المزدوجة على مكبر القدرة من نوع A المستخدم في المحطات الثابتة، أنتجت خطية جيدة وحذفاً فعالاً للتشوهات. تم استخدام برنامج Advanced Wave Research-Microwave Office (AWR-MWO) لتصميم واختبار مكبرات القدرة الأربعة مع أنظمة تحسين الخطية ذات تقنية التغذية الأمامية المزدوجة الخاصة بها.

كلمات الباحثين

Power Amplifiers, RF Power Amplifiers, Feed-Forward Linearization, Double-Loop FFLT, Class-A, Class-E, Class-F, Linearity, Efficiency, Harmonic Distortion, Intermodulation Distortion, Wireless Communications, Handset Applications, Base Station Applications, AWR-MWO, Microwave Office

إشراف وإعداد

الإشراف

عبدالكريم مخيف عبيس

الإعداد

زينب مصطفى حسين

الاقتباسات الببليوغرافية