隨著3G技術的發展，系統容量的不斷提高，對系統的線性要求越來越高。功放作為通信系統的主要非線性單元，其性能的改善在整個系統中的作用至關重要。單純采用用功率回退的方法去滿足線性要求越來越困難，同時也難以滿足日益提高的效率要求。因而使得很多線性化技術被不斷應用到功放設計中。

目前已商用的線性化技術包括前饋、DPD和模擬預失真。其中前饋技術主要的缺點是，誤差環路不能同時放大有用信號，導致效率非常低；而DPD技術主要的特點是，通過處理基帶信號達到預失真的效果，因此需要將射頻信號先轉化成基帶信號，處理完成后再還原成射頻信號與PA的輸出信號進行合成，完成信號的校正，其最大的缺點是系統復雜、難以調試，有效帶寬受限。與以上兩種線性化手段相比較，模擬預失真系統結構簡單，容易調試，效率也可滿足需求，因此已成為現在比較受歡迎的線性化方法。

不過，模擬預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，最終達到預失真的效果。而這樣的器件選擇需要大量的實驗數據和驗證，這給前期研發帶來很大挑戰。

本文采用Scintera公司內部集成的新型預失真芯片SC1887，配合NXP公司的BLF6G22LS-130，使用Doherty結構，前級推動使用BLM6G22-30G，最終完成WCDMA 30W功率輸出，為直放站客戶提供了一種針對20W整機的高效、節能的解決方案。

SC1887 預失真電路構成

與傳統的模擬預失真電路相比較，SC1887 大幅簡化了預失真電路的結構，減少了外圍元器件的應用，從而使得整個電路更加緊湊、更易小型化；同時進一步提升了系統可靠性。實現原理如圖1 所示。

圖1  SC1887 預失真實現框圖

該電路采用了閉環結構，對消效果比傳統的開環結構更優異。該芯片通過調節 RFin、RFout 和FFFB 三個端口與各個巴倫之間的匹配，可以在 600MHz 到2.8GHz 的帶寬內正常工作。本方案采用村田制作所(Murata)的高Q電容和低差損電感,將三個端口回波控制在 18dB以上（該板是采用 Isola公司的專用板材 IS680設計的四層板）。同時可通過 SPI 和計算機相連，隨時監控其工作狀態，使調試更加簡捷高效。
 
具體實現方案

DXY 鼎芯實驗室采用 NXP公司的高性能 LDMOS，獨立設計出一種實用的 Doherty 結構，與模擬預失真芯片 SC1887 實現了完美結合。射頻方案中的預推動采用 NXP  RFSS  BGA6589，推動級采用NXP BLM6G22-30G，末級采用 NXP BLF6G22LS-130。相比于業內其他廠家的產品，NXP 的LDMOS 效率高、增益高，在高效率、大功率功放應用方面有著不可替代的優勢。

其中 BLF6G22LS-130 單管增益可達 17dB，飽和效率55%，做成 Doherty 后增益也有 15-16dB，末級 6dB 回退效率在 40%以上。BLM6G22-30G 是塑封的集成二級 IC 管，增益高達 28dB，效率高，是做大功率推動級的首選方案。同時為了提高輸出功率，采用研通(Yantel)高頻技術公司最新推出的低插損電橋 HC2100A03。
 
SC1887對 RFin、RFFB 兩個端口的輸入信號強度都有一定動態范圍要求。為了與功放更好的配合，在環路內使用兩個 ATT 電路，實時調節主通路和反饋通路的增益范圍，確保 SC1887 在一定的功率輸出動態范圍內有很好的表現。具體實現電路原理如圖 2 所示。

圖 2  功放原理框圖。

測試結果分析

測試結果如表 1 所示。從測試數據可以看出，在 Pout=44.7dBm 時,對消后A可以滿足 3GPP頻譜發射模板。效率可以做到 27%，比普通回退功放提高 10%以上遠遠超出運營商的招標要求，符合當今節能環保、綠色低碳的發展需求。

表 1     WCDMA 單載波測試結果

通過分析以上測試結果可以看出，該方案有如下幾大優勢：

1.效率高：采用 Doherty 加模擬預失真的線性化技術，該方案與普通的 HP提高 10%以上。
 
2.成本低：功放管在整個功放成本中占主要地位，同樣的功率輸出，該方案少一半的使用量，節省成本。

3.結構簡單，易于調試：簡化了預失真電路的結構，減少了外圍元器件的路更加緊湊，提高了整個系統的可靠性和一致性，便于生產調試。
 
附錄：功放的非線性失真及傳統模擬預失真的實現功放的非線性失真特性主要由 AM-AM 失真、AM-PM 失真兩個特性來表征，如為了便于分析，我們忽略功放的記憶效應，將功放的傳輸特性標識為：

圖 3 2140MHZ 測試結果

圖 4 WCDMA30W PA 方案測試平臺

圖 5  功放的 AM-AM、AM-PM 特性示意圖

圖 6  預失真原理框圖.

圖 7 模擬預失真實現框圖.

為了保證足夠的對消效果，一般預失真都采用雙環結構，其實現框圖如圖 7 所示。

其中通路 III、IV 構成預失真產生環路，合路后經通路 V 通過必要的衰減和移相再與通路I的主信號合成最終完成預失真的效果。一般通路 IV 上的 IM3 產生器的器件選擇都比較嚴格。整個電路需要 IV、V 兩個通路同時嚴格的調整衰減和相位，結構比較復雜，調試難度也很高。