射频电路论文

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1、射频电路应用设计论文TD-SCDMA射频功率放大器TD-SCDMA（时分同步码分多址接入）是第三代移动通信三大主流标准么一，是我国具有自主知识产权的通信标准，它标志着中国在移动通信领域已经进入世界先进行列，目前，TD-SCDMA的商用化进程正在顺利地进行之中。TD-SCDMA系统采用的是QPSK/8PSK调制，在高速的数据传输应用屮，更是采用了如16QAM这样的调制方式。这些调制方式都属于非恒包络调制。由于调制信号在幅度和相位上都存在误井，用单纯的相位误并和频率误并已不足以反映信号的调制精度，于是引入了误差矢量幅度（EVM）指标来衡量传输信号的质量。在现代移动通信

2、系统中，EVM是衡量射频功率放大器性能的重要指标之一。在频分双工模式的移动通信系统小，由于收发信的频率是不同的，因此射频功率放大器与接收机同时处于工作状态，影响射频功率放大器EVM性能的主要因索是功率放大器的菲线性特性以及传输信号的峰均比等。而在TD-SCDMA移动通信系统中，由于采用时分双工模式，收发信机不能同吋工作，即用于发射信号的射频功率放大器根据系统耍求分时工作。除上述因素会影响射频功率放大器的EVM指标，本文通过对基于Frccscalc生产的LDMOS晶体管MW6IC2240构成的射频功率放大器研究，以及建立相应的电路模型，主要研究了射频功率放大器的瞬态

3、响应上升时间对其EVM性能的影响，根据仿真和测试结果，得到在TDD模式下影响射频功率放大器EVM性能的电路参数，提出了改进的TD-SCDMA射频功率放人器电路系统设计，其EVM性能接近频分双工模式下的性能。TD-SCDMA不同于WCDMA、CDMA2000等第三代移动通信体制，它采用了TDD模式，它的接收和发射是在同一个频率下分时进行的，这就需耍用开关来保证通信系统收发信号的正常切换。因此，时分双工模式下的TD-SCDMA射频功率放大器也不同于WCDMA和CDMA2000系统小的射频功率放大器的工作状态，而是工作在吋分双工模式下，即只在系统发射信号的吋隙内工作，在

4、其他时隙内必须关闭,以避免系统口激。这不仅保证了系统的有序运行，也提高了系统效率和频谱利用率。射频功率放大器的工作状态是由其偏置来决定的。如果给功率放大器加一个固定的偏置电压，则其一直处于导通状态，这里定义为常开模式；而要使功率放犬器工作在时分双工模式下，可以通过控制功率放大器栅极偏置电压来实现，该控制信号根据TD-SCDMA的物理信道信号特点來产生。这里用Freescale的LDMOS功率放大晶体管MW61C2240设计了一个输出功率为2W的三载波TD-SCDMA功率放大器。MW6IC2240的功能框图如图1所示，它包含了两级放大，其饱和输岀功率大T40Wons

5、iCW温反彳卜偿棋块n_n_nu图1中的VDS1和VDS2是功率放大器的漏极供电，这里加28V的固定电压；VGS1和VGS2则是功率放大器栅极供电端，分别给其加上同定电压和受系统控制的偏置电压就能使其分别工作于常开模式和时分双工模式。通过实际测试，其常开模式和吋分双工模式下的EVM指标如图2所示。输出功图2功放工作于两种模式卜的KVMft标从图2中可以看岀，随着输岀功率的增大，EVM指标不断恶化，这是由于随着输出功率接近功率放大器的ldB压缩点，非线性失真开始明显增大，非线性失真则会严重地影响EVM指标，这在具他许多文章中都冇报道；这里主要研究功率放大器在时分双工

6、模式卜•（即止常工作模式）^EVM值总是比常开状态卜•的EVM值大，即功率放大器在时分双工模式下工作对信号冇所恶化，由图2可以看岀，功率放大器处于时分双工模式下的EVM值比常开模式时高大约0.5%（此时时分双工方式下功率放大器的瞬态响应上升吋间为1.5us）。下面主要分析产生这种差异的原因。功率放大器在时分双工模式卜•与TD-SCDMA信号帧特点密切相关。TD-SCDMA的一个子帧的长度为5ms,由7个常规时隙和3个特殊时隙组成，如图3所示。这里主要考虑常规时隙：在TDMA信道上一个时隙中的信息格式称为突发，TD-SCDMA系统采用的突发结构如图3所示，突发由两个

7、长度分别为352chip的数据块、一个长度为144chip的中间码和一个长度为16chip的保护时隙（GP）组成⑸。275“112.5戶275“12・5“数据符号352<・hip中间码144rhip数据符号352chipGP16chip675戶图3TI）SCDMA系统的突发结构由图3可知，TD-SCDMA的常规吋隙的最前面就是一个352chip的数据块，其中包括了许多TD-SCDMA信号的系统信息。而射频功率放大器对栅极输入的脉冲偏置方波电压总有一个瞬态响应，特别是上升时间的影响。于是产生了对TD-SCDMA信号削波的现象，会造成部分数据符号丢失，因此造成对TD-

8、SCDMA