第三代移动通信高线性微波功放的设计与实现.docVIP

第三代移动通信高线性微波功放的设计与实现 李铭祥1，张广军2，葛建民1 ，韩建国1 （1.上海大学 通信与信息工程学院，上海200072，2.北京普天信息技术研究所，北京100082） 　　摘　要：介绍了一种2.14GHz的高线性微波功率放大器，可用于第三代移动通信基站和其他通信系统。采用了功率回退法和前馈法，使本功率放大器的三阶交调优于51 dBc。介绍了采用功率回退法的主功率放大器的设计方法和采用前馈法使功放的三阶交调改善10 dBc的设计和实现。　　关键词：第三代移动通信；基站；微波功率放大器；线性度；功率回退法；前馈法 Design and Realization of a?High Linearity MicrowavePower Amplifier Used in 3G LI Ming-xiang1, ZHANG Guang-jun2, GE Jian-min1, HAN Jian-guo1 (1. School of Communication Engineering ,Shanghai University ,Shanghai200072,China;2 .Beijing Institute of Putian information Technology ,Beijing 100082,China) 　　Ａｂｓｔｒａｃｔ：This paper introduces a 2.14GHz microwave power amplifier with high linearity which can be used in 3G base station?or?other communication systems. Using power back and feedforward methods , the IM3 of this power amplifier is better than 51 dBcThis paper describes the design method of main power amplifier with power back and design method of feedforward circuit which improves the IM3 of the power amplifier from 41dBc to 51dBc.　　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： 3G; Base station; Microwave power amplifier; Linearity; Power back; Feedforward 一、引言　　随着第三代、第四代移动通信研究的深入发展，对微波功放线性度的要求越来越高，因此如何提高微波功放的线性度，是国内微波功放设计者的研究热点。提高微波功放的线性度，目前常用的方法有功率回退法、预失真法、反馈法和前馈法［1］。功率回退法是以牺牲功放的效率为代价，一般在对效率和线性度要求不高的情况下使用。预失真法可分为基带预失真、中频预失真和射频预失真。基带预失真即采用DSP技术来修正信号的失真，目前被广泛地研究。反馈法由于其带宽的限制，在宽带移动通信中较少使用。因此本文选择了具有优良性能的前馈法结合功率回退法，采用了简单的双环抵消电路，使功放的线性度达到了较好的指标。　　全文介绍了采用功率回退法对主功放的设计和采用前馈法使主功放线性度提高的方法。 二、功率回退法的设计依据与实现??? 在输入等幅双频信号的情况下，采用幂级数分析［1］，功率放大器在1　dB压缩点的互调系数为20lgIM3（dBc）=-23.75dBc。进一步分析可以发现任意输入功率的三阶互调系数满足公式：　 （1） 　　从公式（1）可以看出，输入功率如果从Pin（1dB）回退1dB，则IM3可以改善2dB，因此选择Pin（1dB）比较大的管子，而使输入功率使用在远小于1 dB压缩点的电平上，是功率回退法的主要设计依据。　　本功率放大器用于W-CDMA基站，工作频率为2.14 GHz，输出功率40dBm，增益为40dB。　　根据功率回退法的要求，功放的每一级都应选用比实际使用功率大8 dB以上的管子，根据增益的要求，我们采用四级级联放大的方案，实际框图如图1所示。  　　前面两级使用STANFORD公司的单片集成SMA-686和FET功率管SHF-0289，第三级使用AMCOM公司的FET功率管MGF-0906，第四级使用XEMOD公司的内匹配功率模块QPP-301F。各管子的增益、1dB压缩点指标如图1所示，完全达到了本主功放所定指标。第一、二、三级采用小信号S参数，利用ANSOF设计软件进行仿真设计，加上偏置保护电路，制板、装