高效新型WCDMA直放站PA方案的设计

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WCDMA30W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。

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通过分析以上测试结果可以看出，该方案有如下几大优势：

1.效率高：采用Doherty加模拟预失真的线性化技术，该方案与普通的HPA相比，效率至少提高10%以上。

2.成本低：功放管在整个功放成本中占主要地位，同样的功率输出，该方案比传统的HPA减少一半的使用量，节省成本。

3.结构简单，易于调试：简化了预失真电路的结构，减少了外围元器件的应用，使得整个电路更加紧凑，提高了整个系统的可靠性和一致性，便于生产调试。

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实际表明，当输入信号为小功率信号时，功放的非线性主要以AM-AM失真为主；而当输入信号为大功率信号时，AM-PM失真较之前者对功放线性的影响更为明显。

功放的非线性主要是由k3<0产生增益压缩而产生的。模拟预失真的原理就是要找到一个k3>0的器件与功放串联，使两者的非线性相互抵消，使最终功放输出的信号保证在线性状态下。其原理如图6所示。

图6预失真原理框图

为了保证足够的对消效果，一般预失真都采用双环结构，其实现框图如图7所示。

图7模拟预失真实现框图

其中通路III、IV构成预失真产生环路，合路后经通路V通过必要的衰减和移相再与通路I的主信号合成最终完成预失真的效果。一般通路IV上的IM3产生器的器件选择都比较严格。

整个电路需要IV、V两个通路同时严格的调整衰减和相位，结构比较复杂，调试难度也很高。