一種高效新型WCDMA直放站PA方案的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

隨著3G技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)容量的不斷提高，對(duì)系統(tǒng)的線性要求越來(lái)越高。功放作為通信系統(tǒng)的主要非線性單元，其性能的改善在整個(gè)系統(tǒng)中的作用至關(guān)重要。單純采用用功率回退的方法去滿(mǎn)足線性要求越來(lái)越困難，同時(shí)也難以滿(mǎn)足日益提高的效率要求。因而使得很多線性化技術(shù)被不斷應(yīng)用到功放設(shè)計(jì)中。

　　目前已商用的線性化技術(shù)包括前饋、DPD和模擬預(yù)失真。其中前饋技術(shù)主要的缺點(diǎn)是，誤差環(huán)路不能同時(shí)放大有用信號(hào)，導(dǎo)致效率非常低；而DPD技術(shù)主要的特點(diǎn)是，通過(guò)處理基帶信號(hào)達(dá)到預(yù)失真的效果，因此需要將射頻信號(hào)先轉(zhuǎn)化成基帶信號(hào)，處理完成后再還原成射頻信號(hào)與PA的輸出信號(hào)進(jìn)行合成，完成信號(hào)的校正，其最大的缺點(diǎn)是系統(tǒng)復(fù)雜、難以調(diào)試，有效帶寬受限。與以上兩種線性化手段相比較，模擬預(yù)失真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易調(diào)試，效率也可滿(mǎn)足需求，因此已成為現(xiàn)在比較受歡迎的線性化方法。

　　不過(guò)，模擬預(yù)失真最重要的就是選擇合適的非線性器件，其特性要和LDMOS非常接近，才能模擬出PA的非線性特性，最終達(dá)到預(yù)失真的效果。而這樣的器件選擇需要大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和驗(yàn)證，這給前期研發(fā)帶來(lái)很大挑戰(zhàn)。

　　本文采用Scintera公司內(nèi)部集成的新型預(yù)失真芯片SC1887，配合NXP公司的BLF6G22LS-130，使用Doherty結(jié)構(gòu)，前級(jí)推動(dòng)使用BLM6G22-30G，最終完成WCDMA 30W功率輸出，為直放站客戶(hù)提供了一種針對(duì)20W整機(jī)的高效、節(jié)能的解決方案。

　　SC1887預(yù)失真電路構(gòu)成

　　與傳統(tǒng)的模擬預(yù)失真電路相比較，SC1887大幅簡(jiǎn)化了預(yù)失真電路的結(jié)構(gòu)，減少了外圍元器件的應(yīng)用，從而使得整個(gè)電路更加緊湊、更易小型化；同時(shí)進(jìn)一步提升了系統(tǒng)可靠性。實(shí)現(xiàn)原理如圖1所示。

圖1 SC1887預(yù)失真實(shí)現(xiàn)框圖

　　該電路采用了閉環(huán)結(jié)構(gòu)，對(duì)消效果比傳統(tǒng)的開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)更優(yōu)異。該芯片通過(guò)調(diào)節(jié)RFin、RFout和FFFB三個(gè)端口與各個(gè)巴倫之間的匹配，可以在600MHz到2.8GHz的帶寬內(nèi)正常工作。本方案采用村田制作所(Murata)的高Q電容和低差損電感,將三個(gè)端口回波控制在18dB以上（該板是采用Isola公司的專(zhuān)用板材IS680設(shè)計(jì)的四層板）。同時(shí)可通過(guò)SPI和計(jì)算機(jī)相連，隨時(shí)監(jiān)控其工作狀態(tài)，使調(diào)試更加簡(jiǎn)捷高效。

　　具體實(shí)現(xiàn)方案

　　DXY鼎芯實(shí)驗(yàn)室采用NXP公司的高性能LDMOS，獨(dú)立設(shè)計(jì)出一種實(shí)用的Doherty結(jié)構(gòu)，與模擬預(yù)失真芯片SC1887實(shí)現(xiàn)了完美結(jié)合。射頻方案中的預(yù)推動(dòng)采用NXP RFSS BGA6589，推動(dòng)級(jí)采用NXP BLM6G22-30G，末級(jí)采用NXP BLF6G22LS-130。相比于業(yè)內(nèi)其他廠家的產(chǎn)品，NXP的LDMOS效率高、增益高，在高效率、大功率功放應(yīng)用方面有著不可替代的優(yōu)勢(shì)。

　　其中BLF6G22LS-130單管增益可達(dá)17dB，飽和效率55%，做成Doherty后增益也有15-16dB，末級(jí)6dB回退效率在40%以上。BLM6G22-30G是塑封的集成二級(jí)IC管，增益高達(dá)28dB，效率高，是做大功率推動(dòng)級(jí)的首選方案。同時(shí)為了提高輸出功率，采用研通(Yantel)高頻技術(shù)公司最新推出的低插損電橋HC2100A03。