提高功放效率的必然性
隨著3G技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)容量不斷的提升，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，其性能的提升在整個(gè)系統(tǒng)中的作用至關(guān)重要。傳統(tǒng)的功率回退技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)50W的大功率輸出，鄰信道功率比很難滿足要求，而且功耗特別高，不符合現(xiàn)在節(jié)能環(huán)保的綠色要求。

為了解決非線性失真，目前已商用的線性化技術(shù)有前饋、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。

鑒于前饋和DPD技術(shù)存在的弊端，DXY鼎芯作為一家技術(shù)型服務(wù)商，推出了性價(jià)比很高，特別適合直放站客戶采用的模擬預(yù)失真芯片方案。與以上兩種線性化手段相比較，高集成度的模擬預(yù)失真系統(tǒng)，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易調(diào)試，效率也可滿足需求，已成為現(xiàn)在比較受歡迎的線性化方法。

此方案中的預(yù)推動(dòng)采用NXP BGA6589，BGA7027，推動(dòng)級(jí)采用NXP BLM6G22-30G，末級(jí)采用NXP BLF7G22LS-200與Scintera公司內(nèi)部集成的新型預(yù)失真芯片SC1887，，最終完成WCDMA 50W 功率輸出，為直放站客戶提供了一種針對(duì)40W整機(jī)的高效、節(jié)能的解決方案。

 

 

 圖1  RF原理框圖

 

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，給前期研發(fā)帶來(lái)很大的麻煩。簡(jiǎn)單的拓?fù)淠軌蛟鰪?qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

與傳統(tǒng)的模擬預(yù)失真電路相比較，SC1887大大簡(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，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2所示。

 

 

圖2  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。

在眾多的功率放大管生產(chǎn)商中，NXP無(wú)疑是其中的佼佼者，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)，成為了功放設(shè)計(jì)者的最佳選擇。

其中BLF7G22LS-200單管增益可達(dá)18.5dB，做成doherty后增益也有16.5-17.3dB，末級(jí)6dB回退效率在42%以上，P1dB可達(dá)56dBm。BLM6G22-30G是塑封的集成二級(jí)IC管，增益高達(dá)29dB，效率高，可采用表面貼裝的安裝方式，便捷，一致性好，是做大功率推動(dòng)級(jí)的首選方案，BGA7027則有著高達(dá)42dBm的OIP3，而B(niǎo)GA6589輸入輸出阻抗均為50Ω,實(shí)現(xiàn)了內(nèi)匹配寬帶管，無(wú)需外部匹配電路，極大的簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)。

測(cè)試結(jié)果如下表1所示。從測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出，在Pout=47dBm的時(shí)候，對(duì)消后的ACPR在-55dBc以上，可以滿足3GPP頻譜發(fā)射模板。效率可以做到26%，實(shí)現(xiàn)了回退功放基本不可能實(shí)現(xiàn)的輸出功率，顯著減少了能耗，超出運(yùn)營(yíng)商的招標(biāo)要求，符合當(dāng)今國(guó)家節(jié)能環(huán)保的發(fā)展需求。

表1 WCDMA 3載波測(cè)試數(shù)據(jù)

                  

 

圖3  方案測(cè)試平臺(tái)

通過(guò)整個(gè)方案所選用的器件以及測(cè)試結(jié)果可以看出，該方案具備以下幾大優(yōu)勢(shì)：

1. 高功率：采用傳統(tǒng)的回退方式，基本不可能實(shí)現(xiàn)這么大的功率輸出，該方案在傳統(tǒng)方式上有質(zhì)的突破；

2. 低成本：該方案采用集成模擬預(yù)失真+PA的方式實(shí)現(xiàn)大功率輸出，比采用數(shù)字預(yù)失真+PA的方式出顯著的節(jié)約了成本；

3. 高效率：該方案末級(jí)雙管采用了doherty的電路結(jié)構(gòu)，極大的提高漏極效率，較平衡雙管效率提高在15%以上；

4. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于集成：采用了集成模擬預(yù)失真芯片，能夠很好的跟PA集成在一個(gè)模塊里面，在緊湊的體積里面，實(shí)現(xiàn)大功率輸出的功能。

DXY鼎芯是一家專業(yè)電子元器件及方案設(shè)計(jì)提供商。設(shè)計(jì)及銷售的產(chǎn)品覆蓋射頻微波，物聯(lián)網(wǎng)，安防監(jiān)控，電力儀表，汽車電子，新能源等工業(yè)領(lǐng)域。公司總部位于深圳，在亞太區(qū)有9個(gè)辦事處，公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)實(shí)力雄厚，深圳研發(fā)中心已成為NXP和清華大學(xué)微電子研究所的應(yīng)用工程實(shí)驗(yàn)室。DXY鼎芯為成為亞太區(qū)最具影響力的技術(shù)性服務(wù)商而努力，是你理想的合作伙伴。鼎芯無(wú)限，無(wú)線首選。