Специалисты ЛЭТИ представили образец усилителя мощности для инновационных коммуникационных систем

Erid: 2VfnxwmQPCL

Как сообщает петербургская компания LANart, разработка, базирующаяся на управляемых цепях, поможет в создании миниатюрных устройств со сниженным энергопотреблением, на 100% соответствующих комплексам связи актуальных и последующих поколений.

Усилители мощности: почему они так важны?

Требования к современным системам связи очень жесткие. Они должны передавать информацию с высокой скоростью, обеспечивать четкость, чистоту, разборчивость сигнала вне зависимости от внешних условий, помех. Без надежной связи непредставимы мегаполисы, с их многочисленными комплексами безопасности, беспроводными камерами видеонаблюдения, электромобилями с функцией автопилота.

Коммуникационные системы год от года усложняются, объемы передаваемых данных, количества подключенных модулей, проводных и беспроводных – растут.

Чтобы исключить несоответствие требованиям, специалисты сосредоточены на разработке усилителей мощности с высоким КПД, потребляющих минимум энергии без снижения общей эффективности. Устройства гарантируют не просто работоспособность системы, но широту охвата, чистоту сигнала, скорость обмена данными.

Параметры усилителя находятся в тесной связи с нагрузкой, показателями трансформирующих сетей на его выходных контактных группах. Точное управление нагрузкой, ее своевременное изменение – ключ к оптимизации работы устройства, улучшению качества связи. Мощность сигнала возрастет, при этом, его базовые характеристики останутся неизменными, искажения исключены.

Для актуальных модулированных сигналов характерна корректировка мощности в широком интервале. К примеру, для сотового стандарта LTE он составляет от 8 до 10 дБм. Стандартный усилитель не предполагает тонкой настройки, выдаваемая мощность фиксирована, из-за чего возникает проблема несовместимости со сложными сигналами, увеличивается риск формирования нелинейных искажений, падения КПД. Только усовершенствованные модели помогут справиться с проблемой.

Пути решения

Павел Туральчук, один из ведущих специалистов ЛЭТИ (Санкт-Петербург), поделился результатами тестирования пробного образца 6-ваттного усилителя, поддерживающего сверхвысокие частоты. Уникальность разработки – применение выходной группы с электронным управлением, позволяющей динамически корректировать нагрузку, подстраивать ее под специфику сигнала на входе. Разработка на 100% адаптирована к применению в сотовых сетях 4G и 5G.

Современные радиокомпоненты, используемые при сборке базовых станций, построены на усилителях Догерти. Их особенность – комплекс транзисторов, модулирующих нагрузку при колебаниях мощности входящего сигнала. Схема экономична с точки зрения расхода энергии, при этом, позволяет корректировать мощность в широком интервале значений.

Задача, поставленная перед учеными ЛЭТИ, заключалась в разработке устройства, которое бы оказалось не просто экономичным и универсальным, но миниатюрным, более компактным, в сравнении с аналогом, основанным на усилителях Догерти. Решение – цепи с электронным управлением, а основа усилителя – сегнетоэлектрические компоненты. Такая комбинация позволяет регулировать нагрузку, не включая в схему активные компоненты, увеличивающие энергопотребление, снижающие КПД.

Исследования велись в две стадии. На первом этапе специалисты представили образцы усилителя мощности с поддержкой тонкой настройки и модулятора управляющего напряжения, на втором – комплексно протестировали его, убедились в эффективности схемы.

Ирина Филипюк, принимавшая участие в исследованиях, обратила внимание на его незавершенность. Группа специалистов должна провести еще несколько тестов, позволяющих установить характер взаимодействия усилителя с сигналами, передающимися по современным сетям сотовой, беспроводной связи. Задача – четко синхронизировать сигналы модулятора и усилителя, исключить возможные проблемы.

Перспективы использования

Разработчики полагают, что устройство подойдет для эксплуатации в комплексах связи, характеризующихся расширенной пропускной способностью, сетях 5G, поможет усиливать даже сигналы высокой сложности. Модель может работать самостоятельно, выполнять функцию усилителя, позволяющего динамически модулировать нагрузку, и в сочетании с другими устройствами, чтобы расширять динамический диапазон.

Изображение:  Unsplash / iStrfry, Marcus

Реклама / ООО «ЛАНАРТ» / ИНН 7801727270