В ЛЭТИ создали компактный усилитель мощности для систем связи 5G

Ученые Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» разработали отечественный прототип компактного усилителя мощности. В будущем конструкция позволит создавать более энергоэффективные устройства для передовых технологий связи, сообщили в пресс-службе вуза.

«Мы разработали макет сверхвысокочастотного усилителя мощности. Его уникальность заключается в использовании электронно управляемой выходной цепи в составе усилителя, обеспечивающей динамическое управление нагрузкой. Подобный усилитель можно будет использовать в частотных диапазонах, которые представляют интерес для современных систем связи, например, 4G и 5G», — привели в пресс-службе слова доцента кафедры микрорадиоэлектроники и технологии радиоаппаратуры (МИТ) СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Павла Туральчука.

Системы связи обеспечивают быструю передачу данных и улучшают качество связи. Они становятся основой для различных технологий, таких как Интернет вещей (IoT), умные города и автономные транспортные средства. Эти технологии требуют надежной и быстрой передачи информации, поэтому необходимо создавать более эффективные усилители мощности, которые не только помогают сократить потребление энергии, но и улучшить качество связи, расширить охват сети.

Как отметили в пресс-службе, обычные усилители мощности обеспечивают фиксированную выходную мощность, что не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к устройствам, предназначенным для работы со сложными сигналами. Такие усилители могут вносить нелинейные искажения и характеризуются низким коэффициентом полезного действия. Поэтому исследователи активно работают над созданием более энергоэффективных линейных усилителей мощности.

На сегодняшний день обычные модули вышек сотовой связи используют в своем составе усилители мощности Догерти. В них для управления сигналами используются два и более транзисторов для обеспечения модуляции нагрузки при изменении мощности сигнала. Такая схема позволяет сохранять высокую энергоэффективность в широком диапазоне выходных мощностей. Поэтому перед учеными ЛЭТИ стояла задача создать прототип усилителя мощности, который мог бы иметь такую же энергоэффективность и при этом, быть более компактным решением.

Для этого специалисты использовали специальный компонент — электронно управляемые цепи в составе усилителя мощности на основе сегнетоэлектрических материалов для эффективного управления нагрузкой без дополнительных активных элементов. Эксперименты показали, что электронно управляемые цепи из сегнетоэлектриков позволяют создать более компактную систему управления напряжением сигнала в усилителе при аналогичной эффективности работы системы связи. В перспективе разработку можно будет использовать в системах связи с высокой пропускной способностью 5G для усиления сложных сигналов. Устройство может использоваться как самостоятельный усилитель с динамической модуляцией нагрузки, так и в дополнение к существующим архитектурам для расширения динамического диапазона.