一种高效新型WCDMA直放站PA方案的设计与实现

随着3G技术的发展，系统容量的不断提高，对系统的线性要求越来越高。功放作为通信系统的主要非线性单元，其性能的改善在整个系统中的作用至关重要。单纯采用用功率回退的方法去满足线性要求越来越困难，同时也难以满足日益提高的效率要求。因而使得很多线性化技术被不断应用到功放设计中。

　　目前已商用的线性化技术包括前馈、DPD和模拟预失真。其中前馈技术主要的缺点是，误差环路不能同时放大有用信号，导致效率非常低；而DPD技术主要的特点是，通过处理基带信号达到预失真的效果，因此需要将射频信号先转化成基带信号，处理完成后再还原成射频信号与PA的输出信号进行合成，完成信号的校正，其最大的缺点是系统复杂、难以调试，有效带宽受限。与以上两种线性化手段相比较，模拟预失真系统结构简单，容易调试，效率也可满足需求，因此已成为现在比较受欢迎的线性化方法。

　　不过，模拟预失真最重要的就是选择合适的非线性器件，其特性要和LDMOS非常接近，才能模拟出PA的非线性特性，最终达到预失真的效果。而这样的器件选择需要大量的实验数据和验证，这给前期研发带来很大挑战。

　　本文采用Scintera公司内部集成的新型预失真芯片SC1887，配合NXP公司的BLF6G22LS-130，使用Doherty结构，前级推动使用BLM6G22-30G，最终完成WCDMA 30W功率输出，为直放站客户提供了一种针对20W整机的高效、节能的解决方案。

　　SC1887预失真电路构成

　　与传统的模拟预失真电路相比较，SC1887大幅简化了预失真电路的结构，减少了外围元器件的应用，从而使得整个电路更加紧凑、更易小型化；同时进一步提升了系统可靠性。实现原理如图1所示。

图1 SC1887预失真实现框图

　　该电路采用了闭环结构，对消效果比传统的开环结构更优异。该芯片通过调节RFin、RFout和FFFB三个端口与各个巴伦之间的匹配，可以在600MHz到2.8GHz的带宽内正常工作。本方案采用村田制作所(Murata)的高Q电容和低差损电感,将三个端口回波控制在18dB以上（该板是采用Isola公司的专用板材IS680设计的四层板）。同时可通过SPI和计算机相连，随时监控其工作状态，使调试更加简捷高效。

　　具体实现方案

　　DXY鼎芯实验室采用NXP公司的高性能LDMOS，独立设计出一种实用的Doherty结构，与模拟预失真芯片SC1887实现了完美结合。射频方案中的预推动采用NXP RFSS BGA6589，推动级采用NXP BLM6G22-30G，末级采用NXP BLF6G22LS-130。相比于业内其他厂家的产品，NXP的LDMOS效率高、增益高，在高效率、大功率功放应用方面有着不可替代的优势。

　　其中BLF6G22LS-130单管增益可达17dB，饱和效率55%，做成Doherty后增益也有15-16dB，末级6dB回退效率在40%以上。BLM6G22-30G是塑封的集成二级IC管，增益高达28dB，效率高，是做大功率推动级的首选方案。同时为了提高输出功率，采用研通(Yantel)高频技术公司最新推出的低插损电桥HC2100A03。