RF高功率线性PA原理介绍(数字预失真) LPAP2原理介绍PPT课件
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• 功率检测采用AD公司的功率检测芯片AD8362。 该芯片检测的动态范围大，输出电压按dB线 性输出，控制方便。
14
CCU（载波对消单元）
RF6 RF4
ERA-5
RF5
+12V
10dB 10dB
RF2
• CCB是主环对消的实现部件，它应该完成主环的载波信号抵消 及误差信号初级放大和取样等功能
15
LPA-P2介绍
• 系统原理 • 主要技术
1
系统原理
• 由于CDMA2000系统的宽带调制和MC 运行特点，作为BTS下行发射通道的功 率驱动装置——射频功率放大器，必需 采用具有超线性功率放大性能的LPA。 本产品正是专门为满足此应用进行设计 的。
• 在本产品设计中主要采用了前馈技术和 数字接收自适应控制技术。
7
数字接收自适应控制技术原理
• 采用中频滤波的接收机技术
由于LPA输出取样信号中载波信号的幅度远大于对消剩余的 失真信号，所以要检测失真信号的对消效果，必须首先足够地 抑制掉取样信号中的载波信号成分，而这种抑制在射频领域是 非常难以实现的 ，因此采用中频滤波的接收机技术检测处于大 信号干扰下的互调失真信号抵消效果。
• ISB既是系统输入信号的同相等分功能实现部 件，也是主环的移相和增益调整功能实现部 件，其关键技术就是电调移相和电调衰减电 路的实现技术。
13
输入分路单元（ISU）
• 电调衰减器选用ALPHA公司生产的线性电调 衰减器AV104 ,该衰减器具有封装尺寸小、功 耗低、动态范围大等特点
• 移相器是由3dB/90度耦合器1D1304-3和变容 二极管SMV1249构成的反射式移相器,为了使 手调移相器的移相量达到360度，采用了3级 移相器串联的方法，这样既保证了移相量， 又不至于使群时延特性变坏。
5
数字接收自适应控制技术原理
RF
ADC
PLL
Vac
DAC
Vpc
DAC
图3 数字接收自适应控制技术原理框图
M C U
6
数字接收自适应控制技术原理
• 数字接收自适应控制技术是通过中频滤 波接收检测信号对消效果，并结合高速 数字信号处理实现精确、及时的环路控 制的信号处理技术，这种技术主要用于 误差环的自适应控制过程 。
取样来自RF信号经过一定衰减后，与PLL输出的LO信号混 频降到中频频率，再通过中频SAW滤波器带通滤除载频信号功 率（为保证足够的带外抑制性能，中频滤波将采用两级SAW滤 波器级联实现），并通过检波和ADC提供数字量的互调对消剩 余信息给MCU。
8
数字接收自适应控制技术原理
• MCU则监测互调对消剩余量，调整经过两路独立 的DAC和运放输出的控制电压Vac和Vpc，分别自适 应调谐误差放大通道的增益和相移量，进而稳定保持 满足系统需要的互调对消效果，实现整机的线性指标。 由于系统的工作载频频道号是可变的，互调信号的频 率位置也是可变的，因此，MCU还要根据载频信道 号设置PLL输出的LO频率，以保证中频滤波器的中心 频率始终对准RF与LO的差频信号中对应于互调频率 分量的位置，即确保中频滤波鉴出的是准确的、有代 表性的互调分量信息。
RF5
误差放大 单元
（EAU）
Vt
Vac2 Vpc2
控制单元 （CU）
检测单元 （DU）
5
Vmc Vec Vfp Vrp
RFsa
DATA CLK LE LD Vgc
10
系统组成
• 分成2个子系统，8个模块 • RS子系统： 包括ISU(输入分路单元）、CCU(载波对
消单元）、DTU(检测单元）、EAU(误 差放大单元）、MPAU(主放大单元）、 DFU（延时滤波单元） • CS子系统： 包括CU(控制单元）、PU(供电单元）
16
DTU(检测单元）
• DU负责完成系统主环对消取样信号RF6、正向输出取样信号RF8、 反向输出取样信号RF9的功率检测，以及利用中频滤波接收机方 案配合CU实现系统的频道搜索和互调功率检测等功能，包括主 环对消检测模块 ，输出反射功率检测模块，正向输出信号和交 调信号检测模块 。
• 检测单元（DU）是系统的状态检测核心，接受延时滤波器单元 （DFU）来的正向输出取样信号RF8和输出反向信号RF9以及误差 放大单元（EAU）馈入的误差取样信号RF6；并将 正向输出功 率检测电压Vfp、输出反射功率检测电压Vrp、主环对消检测电 压Vmc、误差环对消检测电压Vec以及频率合成器失锁指示信号 LD送给控制单元（CU）；同时，CU还提供控制DU数字合成频率 输出的SPI串行数据总线（包括数据线DATA、时钟线CLK和片选 线LE）和用于调谐DU中频检测通道增益的中频增益控制电压Vgc， 另外DU内部电路使用的+12V电源是由控制单元（CU）提供的。
9
硬件总体框图
RFin
输入分路单元 （ISU）
RF1
主功率放大 单元
（MPAU）
RF3
延时滤波器单元 （DFU）
RFout
Vpc1 Vac1
RF7 RF4
RF8 RF9 RF6
+28V +12V +5V
Voc
后面板 接口
-48V
电源单元 （PU）
RF2
Vip S12
Ev S28
载波抵消单元 （CCU）
4
前馈技术原理
• 自适应控制器则参照载波抵消器输出取样信号闭环调 整主功率放大通道的增益和相移，保证载波信号的良 好对消，得到代表主功放失真特性的误差信号；误差 信号经过自适应控制器的幅度、相位调整和误差放大 器的功率放大后，耦合引入主功放输出通道，反相抵 消主功放输出信号中的失真分量，实现前馈线性化过 程，自适应控制器同样通过闭环取样检测误差信号的 对消结果，控制误差放大通道的增益和相移量，动态 保证失真信号的良好对消效果。
2
前馈技术原理
AФ
RFout
RFin
AФ
自适应控制器
前馈技术原理框图
3
前馈技术原理
• RFin经过同相等分后，一路通过自适应控制 器控制的幅度和相位调整和主功率放大器放 大输出，并由定向耦合器取样得到主功放输 出取样信号送入载波抵消器参加信号对消；
• 另一路输入分路信号经过延时补偿处理（补 偿主功率放大通道的延时）后也进入载波抵 消器参加信号对消；
11
输入分路单元（ISU）
RFin AD8362
RF1 +12V
Vip Hale Waihona Puke Baidu5V +12V
RF2
Vpc1
Vac1
ISU原理框图
12
输入分路单元（ISU）
• 该单板的功能是将输入的信号功率取样检测 （直流电平）给CU，并对输入信号放大进行 功分，一路去CCB作为载频抵消的输入基准 信号，另一路通过手动和电调控制的移相、 衰减调整后送给MPAU，作为主功率放大的输 入信号。
CCU（载波对消单元）
• CCB单板的原理较为简单，设计实现容 易。定向耦合器选用Anaren公司的10dB 定向耦合1D1304-10，射频放大器选用 Mini-circuits公司的ERA-5SM，射频端 口参见硬件总体框图 ，RF2所经过的延 时线由一节外加工部件长度约为4m电缆 实现，安装在CCU内部。
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CCU（载波对消单元）
RF6 RF4
ERA-5
RF5
+12V
10dB 10dB
RF2
• CCB是主环对消的实现部件，它应该完成主环的载波信号抵消 及误差信号初级放大和取样等功能
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LPA-P2介绍
• 系统原理 • 主要技术
1
系统原理
• 由于CDMA2000系统的宽带调制和MC 运行特点，作为BTS下行发射通道的功 率驱动装置——射频功率放大器，必需 采用具有超线性功率放大性能的LPA。 本产品正是专门为满足此应用进行设计 的。
• 在本产品设计中主要采用了前馈技术和 数字接收自适应控制技术。
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数字接收自适应控制技术原理
• 采用中频滤波的接收机技术
由于LPA输出取样信号中载波信号的幅度远大于对消剩余的 失真信号，所以要检测失真信号的对消效果，必须首先足够地 抑制掉取样信号中的载波信号成分，而这种抑制在射频领域是 非常难以实现的 ，因此采用中频滤波的接收机技术检测处于大 信号干扰下的互调失真信号抵消效果。
• ISB既是系统输入信号的同相等分功能实现部 件，也是主环的移相和增益调整功能实现部 件，其关键技术就是电调移相和电调衰减电 路的实现技术。
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输入分路单元（ISU）
• 电调衰减器选用ALPHA公司生产的线性电调 衰减器AV104 ,该衰减器具有封装尺寸小、功 耗低、动态范围大等特点
• 移相器是由3dB/90度耦合器1D1304-3和变容 二极管SMV1249构成的反射式移相器,为了使 手调移相器的移相量达到360度，采用了3级 移相器串联的方法，这样既保证了移相量， 又不至于使群时延特性变坏。
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数字接收自适应控制技术原理
RF
ADC
PLL
Vac
DAC
Vpc
DAC
图3 数字接收自适应控制技术原理框图
M C U
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数字接收自适应控制技术原理
• 数字接收自适应控制技术是通过中频滤 波接收检测信号对消效果，并结合高速 数字信号处理实现精确、及时的环路控 制的信号处理技术，这种技术主要用于 误差环的自适应控制过程 。
取样来自RF信号经过一定衰减后，与PLL输出的LO信号混 频降到中频频率，再通过中频SAW滤波器带通滤除载频信号功 率（为保证足够的带外抑制性能，中频滤波将采用两级SAW滤 波器级联实现），并通过检波和ADC提供数字量的互调对消剩 余信息给MCU。
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数字接收自适应控制技术原理
• MCU则监测互调对消剩余量，调整经过两路独立 的DAC和运放输出的控制电压Vac和Vpc，分别自适 应调谐误差放大通道的增益和相移量，进而稳定保持 满足系统需要的互调对消效果，实现整机的线性指标。 由于系统的工作载频频道号是可变的，互调信号的频 率位置也是可变的，因此，MCU还要根据载频信道 号设置PLL输出的LO频率，以保证中频滤波器的中心 频率始终对准RF与LO的差频信号中对应于互调频率 分量的位置，即确保中频滤波鉴出的是准确的、有代 表性的互调分量信息。
RF5
误差放大 单元
（EAU）
Vt
Vac2 Vpc2
控制单元 （CU）
检测单元 （DU）
5
Vmc Vec Vfp Vrp
RFsa
DATA CLK LE LD Vgc
10
系统组成
• 分成2个子系统，8个模块 • RS子系统： 包括ISU(输入分路单元）、CCU(载波对
消单元）、DTU(检测单元）、EAU(误 差放大单元）、MPAU(主放大单元）、 DFU（延时滤波单元） • CS子系统： 包括CU(控制单元）、PU(供电单元）
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DTU(检测单元）
• DU负责完成系统主环对消取样信号RF6、正向输出取样信号RF8、 反向输出取样信号RF9的功率检测，以及利用中频滤波接收机方 案配合CU实现系统的频道搜索和互调功率检测等功能，包括主 环对消检测模块 ，输出反射功率检测模块，正向输出信号和交 调信号检测模块 。
• 检测单元（DU）是系统的状态检测核心，接受延时滤波器单元 （DFU）来的正向输出取样信号RF8和输出反向信号RF9以及误差 放大单元（EAU）馈入的误差取样信号RF6；并将 正向输出功 率检测电压Vfp、输出反射功率检测电压Vrp、主环对消检测电 压Vmc、误差环对消检测电压Vec以及频率合成器失锁指示信号 LD送给控制单元（CU）；同时，CU还提供控制DU数字合成频率 输出的SPI串行数据总线（包括数据线DATA、时钟线CLK和片选 线LE）和用于调谐DU中频检测通道增益的中频增益控制电压Vgc， 另外DU内部电路使用的+12V电源是由控制单元（CU）提供的。
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硬件总体框图
RFin
输入分路单元 （ISU）
RF1
主功率放大 单元
（MPAU）
RF3
延时滤波器单元 （DFU）
RFout
Vpc1 Vac1
RF7 RF4
RF8 RF9 RF6
+28V +12V +5V
Voc
后面板 接口
-48V
电源单元 （PU）
RF2
Vip S12
Ev S28
载波抵消单元 （CCU）
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前馈技术原理
• 自适应控制器则参照载波抵消器输出取样信号闭环调 整主功率放大通道的增益和相移，保证载波信号的良 好对消，得到代表主功放失真特性的误差信号；误差 信号经过自适应控制器的幅度、相位调整和误差放大 器的功率放大后，耦合引入主功放输出通道，反相抵 消主功放输出信号中的失真分量，实现前馈线性化过 程，自适应控制器同样通过闭环取样检测误差信号的 对消结果，控制误差放大通道的增益和相移量，动态 保证失真信号的良好对消效果。
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前馈技术原理
AФ
RFout
RFin
AФ
自适应控制器
前馈技术原理框图
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前馈技术原理
• RFin经过同相等分后，一路通过自适应控制 器控制的幅度和相位调整和主功率放大器放 大输出，并由定向耦合器取样得到主功放输 出取样信号送入载波抵消器参加信号对消；
• 另一路输入分路信号经过延时补偿处理（补 偿主功率放大通道的延时）后也进入载波抵 消器参加信号对消；
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输入分路单元（ISU）
RFin AD8362
RF1 +12V
Vip Hale Waihona Puke Baidu5V +12V
RF2
Vpc1
Vac1
ISU原理框图
12
输入分路单元（ISU）
• 该单板的功能是将输入的信号功率取样检测 （直流电平）给CU，并对输入信号放大进行 功分，一路去CCB作为载频抵消的输入基准 信号，另一路通过手动和电调控制的移相、 衰减调整后送给MPAU，作为主功率放大的输 入信号。
CCU（载波对消单元）
• CCB单板的原理较为简单，设计实现容 易。定向耦合器选用Anaren公司的10dB 定向耦合1D1304-10，射频放大器选用 Mini-circuits公司的ERA-5SM，射频端 口参见硬件总体框图 ，RF2所经过的延 时线由一节外加工部件长度约为4m电缆 实现，安装在CCU内部。