LPAP功放RF(A-PA部分)初步设计方案

LPAP功放RF(A-PA部分)初步设计方案
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目录
1总体框图 (4)
1.1功能描述4 1.2PA射频指标要求及设计指标5
2PA方案设计 (6)
2.1射频PA通路原理图设计6
2.1.1射频PA部分原理图 (7)
2.1.2PA射频部分设计分析 (7)
2.2指标容差分析9 2.3射频可靠性分析10
3EMC设计 (11)
4结论 (11)
5附件 (11)
1总体框图
1.1功能描述
本文件介绍了一款TD-SCDMA多载波功放中的功放放部分（下行部分）的设计过程。

此功放将上下行放大功能合为一体，工作频段是1880MHz～1920MHz ,下行输出的额定功率为>=42.5dBm （12载波信号）PAR=7.0dB，44.5dBm （12载波信号）PAR=6.0dB。

此款功放被命名为LPAP TD-SCDMA 多载波功放模块，以下简称为LPAP。

功能描述见表1：
表1, LPAP 多载波高功放基本功能需求
功能实现原理如图1示;该功放必须与DPD系统配合，除了常规的上下行一体化外，反向
功率检测端口还要用于DPD的反馈链路。

功能实现原理如图1示;
图1,LPAP多载波高功放模块的原理图1.2PA射频指标要求及设计指标
PA部分射频指标要求及设计指标如表2示；
表2 ,LPAP功放PA射频指标要求及设计指标
2PA方案设计
如图1示，PA部分链路：射频信号经介质滤波器后，第1级预推动放大，然后进行温补，再预推动级，最后主功放放大后经输出功率耦合器，环形器输出。

PA链路与LNA链路的切换控制通过系统提供的RXVON、TXVON信号处理后来实现。

2.1射频PA通路原理图设计
射频PA通路采用四级放大来实现对射频信号的放大，下面是具体的分析和设计过程。

2.1.1射频PA部分原理图
环行器
图2，LPAP射频PA部分原理图(1通道)
2.1.2PA射频部分设计分析
1. 下行放大链路：
2dB派型衰减＋MMG3014＋温补＋HMC454＋2dB派型衰减＋驱动级(MRF6S20010N)＋末级MD7P19130H+30dB微带耦合器＋环行器(HYH524AZ0.0 1880~1920M（正向）)。

2. 切换保护电路：
环行器＋射频开关（WKB8011G）＋30dB耦合器＋50Ω大功率负载(KPT-100SA)。

关键器件及其作用如下：
●环行器主要用于输出隔离保护，防止输出功率反射损坏末级功放管，抑制谐波。

同时，从反向
端耦合入射频信号提供给低噪放。

●射频开关（WKB8011G）的作用是用于时分切换功放部分的输出信号和LNA的输入信号。

要
求其ANT—TX通路至少能承受50W 的平均功率。

●50Ω负载用于吸收开关旁路过来的射频功率，要求其能承受50W 的平均功率。

●推动和末级放大管用来实现功率满足指标要求的放大。

●预驱动为推动和末级提供足够的增益。

●派型衰减网络主要起到级间隔离，改善输入驻波或调解增益的作用。

2.1.2.1 下行放大链路各指标分析
下行放大链路指标分析如图3示;
图3，LPAP射频下行放大链路部分指标分析
由图3可知功放链路增益常温下增益为47dB，满足设计要求。

2.1.2.2 射频关键指标分析
1，线性：客户规范要求加DPD后ACPR满足43/48dBc的要求，但对加DPD前的线性没有明确提出要求。

根据经验，功放最后的ACPR如何与加DPD前功放的ACPR没有直接联系，关键是要将功放调整到适合DPD对消的线性状态。

为了满足DPD对消，需关注以下几点，如表3示；
表3，LPAP功放射频线性指标要求
根据以往经验，如果功放能达到表3示要求，加DPD后ACPR一般能到-48dBc/-50dBC 以上。

2，效率：为了达到最佳的效率要求，选取了P-1dB刚好满足PEP要求的末级功放管MD7P19130H)，驱动级也选择了满足功率要求的最小的型号(MRF6S20010N)。

根据目前初步评估的结果看，常温下能满足30%的要求。

但需在客户提供的DPD环境下才能准确的评估效率，鉴于初步评估的效率结果没有多少余量，该指标的实现存在较大的风险。

3，杂散：客户的杂散要求指标比较客观，要求加滤波器后能满足TD协议要求。

没有提到与其它基站共址等特殊的杂散要求，并且列出了滤波器的抑制指标(见客户规范)。

这样功放的杂散指标应该比较容易满足。

一般说来，杂散主要由客户的波形决定，因为对于功放来说在满足效率的前提下很难改善杂散指标，即规定了效率也就等于限制了杂散。

2.1.2.3指标一致性
在设计过程中尽量使匹配简单和低Q，另外功放的匹配尽量使用微带完成，这样可以提高产品生产的一致性。

2.2指标容差分析
常温下(25度)增益有明显容差的器件如表4示；
由表4可知常温下增益容差为+5/-4.5dB,这还不包括由于功放管静态电流不一致而引入的增益容差。

对于DPD系统，因为其对栅压的要求不是很苛刻，必要时我们可以通过调整驱动级栅压来缩小增益容差，即当增益偏大时可以适当调低驱动级栅压，增益偏小时可以增大
驱动级栅压。

这样，即使不加专门增益调节的网络，将功放增益容差控制在±2dB以内是完全可以做到的。

在全温范围内(-40℃~+70℃)，功放射频链路上增益变化比较明显的器件如表5示；
表5，LPAP下行链路全温下增益变化分析
功放链路的全温增益变化范围为+/-2.5dB(增益随温度负斜率变化，低温下增益高，高温下增益低)。

但实际上功放管的静流会有至少5%的变化，所以实际的高低温增益变化会与估算的+/-2.5dB有所不同，通常还可以改变栅压的补偿斜率来优化增益变化。

对于客户的DPD系统通过反馈通路形成了一个闭环系统增益在全温范围内可自适应调节，对功放增益温度变化要求不高，小于3.5dB即可。

所以不加温补电阻也可满足增益变化要求。

2.3射频可靠性分析
由于射频辐射的原因，可能带来如下问题：
1，驱动级和末级增益指标相互影响，带内增益一致性和平坦度不理想。

2，带外容易出现不稳定或潜在不稳定点，表现为功放上电就自激或高低温下自激，带外有很尖锐的增益突起。

解决措施如下：
1，射频每一级放大管都使用单独的腔体隔离，减小空间耦合的影响。

2，每级放大管间使用派型衰减，增加级间隔离。

3，调试放大管匹配，使增益波动达到指标要求。

且全频带内所有的尖锐突起比带内增益小20dB以上。

4，在高低温环境下测试功放，确保不出现自激。

且所有的带外增益突起比带内增益小20dB以上。

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3EMC设计
PA部分EMC设计主要考虑到以下几点：
1，射频空间隔离
为了保证射频和控制不互相干扰，射频链路要与控制部分用腔体隔离。

同时，为了保证良好的射频指标，放大管之间也要由单独的腔隔离，基本原则是单个腔内的增益不超过20dB。

2，射频布线
合理的布局和布线保证射频互扰控制在可忽略的范围内。

3，射频接插件以及PCB设计
选择屏蔽性能良好的射频接插件，同时可在接插件上屏蔽衬垫。

PCB设计时要保证腔体与PCB 良好的接触，同时PCB裸露在腔体外的部分要包边。

4结论
根据以上分析和设计，初步估计该方案能基本实现客户的要求。

5附件
暂无。

11。