无线通信功率放大器的线性化技术

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1、无线通信功率放大器的线性化技术■中兴通信上海二所RF部杜承法摘要：本文介绍了线性化技术在通信基站及手机等领域中的应用，重点介绍在CDMA,W-CDMA等通信基站中的应用。关键词：无线通信；线性化；线性功放图1功率放大器产生的频谱再生引言数字通信技术的发展，尤其是CDM.A和第三代移动通信技术的发展，对线性功放提出了新的耍求。在移动通侍系统中，为了保证一定范围的信号覆盖,我们通常使川功率放大器来进行信号放大，进而通过射频前端和天线系统发射出去。在CDMA或W-CDMA的基站屮，即使是单载频也需要采用线性功放。这是因为CDMA是随机包络

2、的宽带信道，如果采用一般的高功放（通常工作于AB类）将山于非线性的影响产生频谱再生效应，如图1所示。因此，在高功放的基础上必须对其进行线性化处理，这就称为线性功放，它可以较好地解决信号的频谱再牛和EVM（iM差矢量幅值）问题。不仅如此，线性功放在基站中的成本比例约占1/3,如何有效、低成本地解决功放的线性化问题就显得非常重耍。线性化技术在卫星通信，数字化广播发射机，蜂窝基站，直放站，于机屮都需要应用，只要单元电路输入信号中存在多个频率分量，就必须考虑线性化问题。只是山于不同的信号电平和不同的使用场合，使得其难易程度会冇很人的差別。移

3、动通信基站的线性化GSM功放的线性化GSM是一种成熟的TDMA技术，下行工作频段为935~960Mllz,信道带宽是200klIz,采用GMSK调制。GMSK调制是衡包络调制，所以系统效率比较高。丿&管信道频带窄，工作频率相对较低，但GSM多载波线性功放的困难是显而易见的，其三阶交调分量的抑制要求WTOdBc。目前多数产品都采用单载频功率放人，进而把功放的输出合路（合路器-般在射频前端模块）。其好处是简单，但合路损耗人，理论上二路的合路损耗达3dB。GSMEDGE能利用现冇的GSM系统满足数据通信的要求，配备EDGE功能主要的改动点

4、在GSM系统屮软件和功放部分。由于它采用了8PSK（8移相键控）调制，所以有史好的频谱利用率和史高的数据通信速率。但它是非衡包络调制，要求在原來GSM系统高功放的基础上回退约3.4dB°和比原冇系统在成本上増加不多，但能很好地满足数据通信的要求。满足GSMEDGE的功放耍求有一定的线性指标，另外，EVM<7%O在实现上，小于7%的EVM比频谱再生分量指标更难达到。测试EVM时要考虑仪器的误差，如R/S公司的SM1Q信号源在输出大于5dBm后其EVM就明显上升。此外，还要考虑频谱分析仪的测试动态范围，否则会冇较大的测试误差。另外，在测

5、试人功率末级放大器时也需要考虑驱动级放大器的线性度指标是否达到测试要求。CDMA和CDMA2000系统的线性化CDMA和CDMA2000下行的工作频段在869~894MHz和1930"1990MHz,信道带宽1.2288MHz,邻道功率比和带外频谱的耍求：＜-45dBc偏移中央频率土750kHz(RBW30kHz)＜-60dBc@偏移中央频率±1.98MHz(RBW30kHz)＜-60dBc@其它带外频谱(RBW30kllz)IS-95采用BPSK调制，而CDMA2000和WCDMA系统采用QPSK调制，属于非衡包络调制方式。对于这

6、类系统，功放设计时应考虑输入信号的峰均比(PAR)o一般说來，峰均比人于10。而CDMA2000和WCDMA的峰均比得益于QPSK调制比TS-95小1.5~2dB。对一个功放而言，当输出的平均功率一定时，峰均比越大，线性指标就越难以达到，设计时就需要更大的功率容量。为此需耍降低PAR以避免功放对输入信号的限幅和产生大的频谱再生分疑。可以在基带采用一些削峰技术，如合成技术和预火真技术，使峰均比下降；在单载波情况，前向链路的PAR主要依赖于沃尔什码组合；相反，在多载波线性功放的系统中，通过调节沃尔什码组合儿乎不会冇效果。WCDMA系统的

7、线性化WCDMA是目前热门的研究领域。另外，由于频率高、频带宽,指标也比CDMA或CDMA2000高，对功放的线性化问题是一个挑战，在这里作重点介绍。一个典型的前馈多载波线性功放的参数如下：参数规格频率2110^2170MHz输岀功率30W(每模块)増益50±ldB(在整个频率范帀内)増益平坦度土ldB(在整个温度和频率范围内)信道带内平坦度土0.2dB(在任一5MHz信道内)输出取样增益-50±2dB输入/输岀回损＞15dB邻信道泄漏功率比48dBc@5MHz；53dBc@10MHz频谱辐射模板见规范3GPP25.104谐波2次：

8、＜—45dBc,3次：＜-60dBc带外杂散＜-60dBc直流电压-48V(-40~-57V),或28V工作和储存温度-5°C~+55°C；-40°C~+80°C效率为80%动态范围25dB内波动小于土0.5dB平均故障时间＞80,0