About / Advertise
Svårt att få bredbandiga linjära förstärkare med hög verkningsgrad
3G-näten kommer att bli stora energislukare, och det beror till största delen på effektförstärkarna i basstationerna.Med en verkningsgrad på 5-10 procent i förstärkarna går det åt långt mer energi att sända WCDMA.Problemet är 3G-nätens breda kanaler och stora dynamik. Men tillverkarna är optimistiska om förbättringar.
Med en verkningsgrad på 5 procent går det åt 100 W för att skicka ut en 5 W stark signal ur en basstation. Och för att kyla hundra watt går det åt ytterligare ett par hundra watt. Kan man få upp verkningsgraden kan man spara stora pengar på energiförbrukningen.3G-näten kommer att bli stora energislukare, och det beror till största delen på effektförstärkarna i basstationerna.Med en verkningsgrad på 5-10 procent i förstärkarna går det åt långt mer energi att sända WCDMA.Problemet är 3G-nätens breda kanaler och stora dynamik. Men tillverkarna är optimistiska om förbättringar.
Den låga verkningsgraden beror på de extrema krav 3G-tekniken ställer på förstärkarna. Dels måste de ha stor bandbredd, en kanal i WCDMA är på 5 MHz, jämfört med 200 KHz i GSM. Dels är det på grund av att kanalerna ligger överlagrade på varandra i stället för åtskilda i tid och frekvens extremt stor dynamik i 3G. Skillnaden mellan signaltopp och genomsnittssignal är en faktor tio.
Lägg till detta att förstärkningen måste vara linjär, och du har ett knepigt konstruktionsproblem. Den stora dynamiken gör att förstärkaren för det mesta får jobba på en låg nivå där verkningsgraden är som sämst. Lineariseringen ökar verkningsgraden, men också komplexiteten för konstruktionen.
- I dag kommer man i bästa fall upp i en verkningsgrad på 10 procent. Det finns de som hävdar att de har 15 procent, men tittar man närmare på deras mätningar är det snarare 10 procent i alla fall, säger Johan von Perner, teknisk chef på Allgon.
Allgons effektförstärkare, som de flesta på marknaden har idag, kombinerar de två vanligaste teknikerna för att linearisera förstärkningen: Feed Forward och Pre-distorsion.
Feed Forward innebär att man filtrerar fram störningen ur signalen för att sedan subtrahera den från den förstärkta signalen (se figuren ovan), en process i flera steg med många komponenter, som i sig kan orsaka nya störningar. Därför vill man gärna minimera signalfelet till att börja med, och det gör man med pre-distorsion.
Komplex återkoppling
Pre-distorsion betyder att man försöker förjustera signalen genom att lägga på en förvrängning innan den förstärks. För att få den precision man vill ha ska filtret helst vara digitalt med återkoppling. Det innebär att signalen först måste konverteras från analog till digital, filtreras och sedan konverteras till analog igen.
Dessutom måste den återkopplade signalen konverteras från analog till digital ännu en gång. AD- och DA-omvandlare i den hastighet det handlar om här är dyra komponenter.
- Helst skulle man vilja göra digital pre-distorsion inne i blandardelen där signalbehandlingen sker och signalen fortfarande är digital. Då skulle man kunna klara sig utan Feed Forward. Men det kräver en helt annan konstruktion i basstationen och ändrade gränssnitt från tillverkarna, förklarar Johan von Perner.
Allgon är en ny spelare i branschen för linjära bredbandiga effektförstärkare, men det är å andra sidan en bransch som i stort sett bara består av nya spelare. Förutom Ericsson som utvecklar sina egna effektförstärkare är amerikanska Powerwave det företag som säljer störst volymer. Spectrian
och Andrew (som nyligen köpte Lucent-företaget Celiant) är andra exempel på leverantörer.
Telekomkonjunkturen är som bekant usel idag, men när 3G-utbyggnaden kommer igång kommer det att behövas effektförstärkare, och då gäller det att ha bäst verkningsgrad.
- Det finns utrymme för förbättringar. Jag tror att vi kan komma upp i 15-20 procent, säger Johan von Perner.
Elias Nordling
