改善WCDMA手机用功率放大器线性度的新方法

在功率管的集电极偏置中，微带线和去耦电容形成了一个等效的低通滤波器。该低通滤波器的阶数由去耦电容的数量决定，带宽由去耦电容的大小和位置决定。这个等效低通滤波器的带宽和阶数会对低频因素产生重要影响：一次二阶交调之后的低频信号首先要经过低通滤波器，然后通过偏置电路泄漏到功率管的输入端。由此可以明显地看出，低通滤波器的传输特性会对低频泄漏产生很大影响，进而对ACPR的不对称性产生影响。通过对我们自己设计并且流片成功的W-CDMA手机用功率放大器的测试，验证了该等效低通滤波器模型对于改善ACPR不对称性进而提高功放线性度的有效性。

4.3 仿真和测试结果

我们利用Advanced Design System(ADS)软件的Envelope仿真器仿真了该等效低通滤波器对W-CDMA功率放大器ACPR两边差值的影响。如图7所示，在输入端加入W-CDMA上行信号，集电极采用行为级滤波器模型以便于改变滤波器的带宽和阶数。图8所示为采用理想低通滤波器情况下，随着滤波器带宽(0.5Mz-5Mz)的变化ACPR两边差值的变化曲线。从图中可以明显地看出，滤波器的带宽对ACPR两边的差值有很大影响，这是由于低通滤波器对低频因素的滤波作用改变了沿集电极偏置泄漏到功放输入端的低频因素的幅度和相位，从而产生了不对称的三阶交调分量，最终导致ACPR两边的不对称性。图9所示为固定滤波器带宽5MHz情况下，随着滤波器阶数n的变化ACPR两边差值的变化。观察图中曲线可知，在滤波器阶数比较高的情况下(3阶以上)，ACPR两边的差值较小，即在滤波电容较多的情况下对ACPR不对称性改善较好。

为了验证以上理论模型的正确性，我们测试了W-CDMA手机用功放的一级输出频谱。图10所示为W-CDMA功率放大器的测试系统，图11所示为功放芯片的PCB测试图。测试条件为：Vbb=2.85V，Vref=3.2V，Vcc=3.2V，中心频率f0=1.95GHz，输出功率Pout=16.7dBm。测试中，低通滤波器的阶数由去耦电容的数量决定，带宽由去耦电容的大小和其在微带线上的位置决定。