WCDMA線性功率放大器的設(shè)計分析

張潔

【摘 要】 隨著WCDMA技術(shù)的不斷演變，在功率放大器設(shè)計分析程序上采用線性的分布流程。在仿真流程順序上劃分了推動級功放仿真設(shè)計和末級功放仿真設(shè)計，有效保證了系統(tǒng)的完整性。筆者在此進行了詳細的分析，以便于提供可參考性的依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】 WCDMA 功率放大器 線性流程 仿真設(shè)計

原有技術(shù)工藝中沒有對功率放大器進行線性剖析，只是采用多級放大的原理。但這種原理會造成傳輸功率的大幅度損耗，并且傳輸距離也有一定的限制。但這種線性設(shè)計的功率放大器在運用程序上解決了針對性存在的問題，保證了信號功率的有效性與完整性。

1 功率放大器的線性分析

功率放大器的線性設(shè)計根據(jù)數(shù)列的極坐標(biāo)進行對應(yīng)分析，其次功率放大器在波形幅值以及頻率上也需要進行調(diào)試，在AM和PM上進行量化間隔，保證傳輸?shù)墓β市盘朠（w）在傳輸信道內(nèi)有序可靠傳輸至終端設(shè)備。采用線性分析的設(shè)備主要有三階交調(diào)信號發(fā)生器，這種設(shè)備能夠?qū)⒐β市盘柊l(fā)生器產(chǎn)生的交調(diào)信號經(jīng)過線性度量，將產(chǎn)生的射頻失真信號用于WCDMA終端系統(tǒng)中的直放站，在線性分析中，這種射頻失真信號能夠用于16W線性功率的放大器。當(dāng)輸入信號的功率達到1MHz雙音頻間隔時，輸出終端便會產(chǎn)生39dBm輸出功率，有效保證了傳輸信號數(shù)據(jù)信息的有效性。在雙音頻階段的信號傳輸范圍（2.1—2.5GHz）時，WCDMA的線性傳輸信號的波形為雙載波，在線性輸出信號功率為42dB時，反向數(shù)字基帶ACRP的損耗值為-50dBc。在圖1中，輸入信號與輸出信號之間滿足一定的線性關(guān)系，Kout=Kin1+Kin2+Kin3+Kin4+Kin5+……，在三階交調(diào)信號發(fā)生器的線性變換后，得出線性度量輸出參數(shù)，Kin1=Acos（&1+t）， Kin2=Acos（&2+t），Kin3=Acos（&3+t），式中A和&代表線性失真信號的幅值和角頻率，通過衰減器和移相器的逆變換，傳輸至功放系統(tǒng)中。

2 功率放大器的仿真設(shè)計

2.1推動級功放仿真設(shè)計

在功率放大器的仿真設(shè)計運行程序MW41C2230器件中，能夠針對不同的源阻抗和負阻抗進行仿真設(shè)計。在源阻抗達到50Ω時，電路部分便會根據(jù)輸出部分進行并聯(lián)混合，采用共軛匹配的方式減少放大電路中的損耗值，在輸出電路部分采用的是帶有微帶線的輸出形式，利用不同的頻率段來測定不同的參數(shù)值和仿真值，頻率段分為三個等級，2.1GHz、2.2GHz、2.3GHz，其中當(dāng)選取的頻率為 2.1GHz時，測定推動級功放的參考值為8.5—j0.2，測定推動級功放的仿真值為9.6—j1.3。當(dāng)選取的頻率為2.2GHz時，測定推動級功放的參考值為8.6—j0.5，測定推動級功放的仿真值為8.9—j0.4。當(dāng)選取的頻率為2.3GHz時，測定推動級功放的參考值為8.9—j0.7，測定推動級功放的仿真值為9.2—j1.8。實驗仿真數(shù)據(jù)分析如表2所示。

2.2 末級功放仿真設(shè)計

末級功率仿真利用的是幅度失真與交調(diào)失真的特性關(guān)系曲線以及LDMOS溫度對功率線性的變化來設(shè)計，其中LDMOS溫度的變化對功率的變動有一定的幅度關(guān)系，在設(shè)計程序中采用柵欄式供電系統(tǒng)，將溫度影響控制因素降為最低，使其保證WCDMA線性功率損耗最低。其次便是在幅度失真與交調(diào)失真特性關(guān)系曲線上進行調(diào)控，在失真調(diào)制曲線上，低邊帶信號的調(diào)制功率隨著交調(diào)失真功率的增大而減少，最后在最低點緩慢上升，使之到達波峰位置。

3 WCDMA整體功放指標(biāo)測試

WCDMA整體功放指標(biāo)測試包括EVM測試結(jié)果和雜音測試結(jié)果，在EVM測試指標(biāo)中，ACPR的測試指標(biāo)上行頻帶達到2120—2180MHz，保證上行頻帶的帶寬為60MHz，但實際的輸出上行帶寬為40MHz，在運行輸出功率達到10W時，信號輸出端的ACPR測定值小于—28dBc。其在雜音測試結(jié)果分析數(shù)據(jù)中，圖形流程顯示的方向為隨著頻譜帶寬寬度的增加，雜音的測定值也有小變大在變小的圖形分析流程，這種流程保證功率放大器的運行效率在86%左右。

4 結(jié)語

通過對WCDMA線性功率放大器的線性分析，使得在應(yīng)用程序上有了更深次的認(rèn)識。這種線性的調(diào)節(jié)分析有效保證了功率放大器的線性失真問題，并且使線性放大器的運行效率處于穩(wěn)定狀態(tài)。

參考文獻：

[1]PIERRE—MARIE P，MILLER M，GREEN B.A 26 Volts，45 Watts GaAs PHEMT for 2 GHz WCDMA application[C].IEEE MTT—S international on Microwave Symposium Digest.Port Worth，Texas：IEEE，2004，3：136-137.

[2]RAAB F H，ASBECK P，CRIPPS S C，et al，Power amplifiers and transmitters for RF and microwave[J].IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques，2002，50（3）：82-83.

【摘 要】 隨著WCDMA技術(shù)的不斷演變，在功率放大器設(shè)計分析程序上采用線性的分布流程。在仿真流程順序上劃分了推動級功放仿真設(shè)計和末級功放仿真設(shè)計，有效保證了系統(tǒng)的完整性。筆者在此進行了詳細的分析，以便于提供可參考性的依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】 WCDMA 功率放大器 線性流程 仿真設(shè)計

原有技術(shù)工藝中沒有對功率放大器進行線性剖析，只是采用多級放大的原理。但這種原理會造成傳輸功率的大幅度損耗，并且傳輸距離也有一定的限制。但這種線性設(shè)計的功率放大器在運用程序上解決了針對性存在的問題，保證了信號功率的有效性與完整性。

1 功率放大器的線性分析

功率放大器的線性設(shè)計根據(jù)數(shù)列的極坐標(biāo)進行對應(yīng)分析，其次功率放大器在波形幅值以及頻率上也需要進行調(diào)試，在AM和PM上進行量化間隔，保證傳輸?shù)墓β市盘朠（w）在傳輸信道內(nèi)有序可靠傳輸至終端設(shè)備。采用線性分析的設(shè)備主要有三階交調(diào)信號發(fā)生器，這種設(shè)備能夠?qū)⒐β市盘柊l(fā)生器產(chǎn)生的交調(diào)信號經(jīng)過線性度量，將產(chǎn)生的射頻失真信號用于WCDMA終端系統(tǒng)中的直放站，在線性分析中，這種射頻失真信號能夠用于16W線性功率的放大器。當(dāng)輸入信號的功率達到1MHz雙音頻間隔時，輸出終端便會產(chǎn)生39dBm輸出功率，有效保證了傳輸信號數(shù)據(jù)信息的有效性。在雙音頻階段的信號傳輸范圍（2.1—2.5GHz）時，WCDMA的線性傳輸信號的波形為雙載波，在線性輸出信號功率為42dB時，反向數(shù)字基帶ACRP的損耗值為-50dBc。在圖1中，輸入信號與輸出信號之間滿足一定的線性關(guān)系，Kout=Kin1+Kin2+Kin3+Kin4+Kin5+……，在三階交調(diào)信號發(fā)生器的線性變換后，得出線性度量輸出參數(shù)，Kin1=Acos（&1+t）， Kin2=Acos（&2+t），Kin3=Acos（&3+t），式中A和&代表線性失真信號的幅值和角頻率，通過衰減器和移相器的逆變換，傳輸至功放系統(tǒng)中。

2 功率放大器的仿真設(shè)計

2.1推動級功放仿真設(shè)計

在功率放大器的仿真設(shè)計運行程序MW41C2230器件中，能夠針對不同的源阻抗和負阻抗進行仿真設(shè)計。在源阻抗達到50Ω時，電路部分便會根據(jù)輸出部分進行并聯(lián)混合，采用共軛匹配的方式減少放大電路中的損耗值，在輸出電路部分采用的是帶有微帶線的輸出形式，利用不同的頻率段來測定不同的參數(shù)值和仿真值，頻率段分為三個等級，2.1GHz、2.2GHz、2.3GHz，其中當(dāng)選取的頻率為 2.1GHz時，測定推動級功放的參考值為8.5—j0.2，測定推動級功放的仿真值為9.6—j1.3。當(dāng)選取的頻率為2.2GHz時，測定推動級功放的參考值為8.6—j0.5，測定推動級功放的仿真值為8.9—j0.4。當(dāng)選取的頻率為2.3GHz時，測定推動級功放的參考值為8.9—j0.7，測定推動級功放的仿真值為9.2—j1.8。實驗仿真數(shù)據(jù)分析如表2所示。

2.2 末級功放仿真設(shè)計

末級功率仿真利用的是幅度失真與交調(diào)失真的特性關(guān)系曲線以及LDMOS溫度對功率線性的變化來設(shè)計，其中LDMOS溫度的變化對功率的變動有一定的幅度關(guān)系，在設(shè)計程序中采用柵欄式供電系統(tǒng)，將溫度影響控制因素降為最低，使其保證WCDMA線性功率損耗最低。其次便是在幅度失真與交調(diào)失真特性關(guān)系曲線上進行調(diào)控，在失真調(diào)制曲線上，低邊帶信號的調(diào)制功率隨著交調(diào)失真功率的增大而減少，最后在最低點緩慢上升，使之到達波峰位置。

3 WCDMA整體功放指標(biāo)測試

WCDMA整體功放指標(biāo)測試包括EVM測試結(jié)果和雜音測試結(jié)果，在EVM測試指標(biāo)中，ACPR的測試指標(biāo)上行頻帶達到2120—2180MHz，保證上行頻帶的帶寬為60MHz，但實際的輸出上行帶寬為40MHz，在運行輸出功率達到10W時，信號輸出端的ACPR測定值小于—28dBc。其在雜音測試結(jié)果分析數(shù)據(jù)中，圖形流程顯示的方向為隨著頻譜帶寬寬度的增加，雜音的測定值也有小變大在變小的圖形分析流程，這種流程保證功率放大器的運行效率在86%左右。

4 結(jié)語

通過對WCDMA線性功率放大器的線性分析，使得在應(yīng)用程序上有了更深次的認(rèn)識。這種線性的調(diào)節(jié)分析有效保證了功率放大器的線性失真問題，并且使線性放大器的運行效率處于穩(wěn)定狀態(tài)。

參考文獻：

[1]PIERRE—MARIE P，MILLER M，GREEN B.A 26 Volts，45 Watts GaAs PHEMT for 2 GHz WCDMA application[C].IEEE MTT—S international on Microwave Symposium Digest.Port Worth，Texas：IEEE，2004，3：136-137.

[2]RAAB F H，ASBECK P，CRIPPS S C，et al，Power amplifiers and transmitters for RF and microwave[J].IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques，2002，50（3）：82-83.

【摘 要】 隨著WCDMA技術(shù)的不斷演變，在功率放大器設(shè)計分析程序上采用線性的分布流程。在仿真流程順序上劃分了推動級功放仿真設(shè)計和末級功放仿真設(shè)計，有效保證了系統(tǒng)的完整性。筆者在此進行了詳細的分析，以便于提供可參考性的依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】 WCDMA 功率放大器 線性流程 仿真設(shè)計

原有技術(shù)工藝中沒有對功率放大器進行線性剖析，只是采用多級放大的原理。但這種原理會造成傳輸功率的大幅度損耗，并且傳輸距離也有一定的限制。但這種線性設(shè)計的功率放大器在運用程序上解決了針對性存在的問題，保證了信號功率的有效性與完整性。

1 功率放大器的線性分析

功率放大器的線性設(shè)計根據(jù)數(shù)列的極坐標(biāo)進行對應(yīng)分析，其次功率放大器在波形幅值以及頻率上也需要進行調(diào)試，在AM和PM上進行量化間隔，保證傳輸?shù)墓β市盘朠（w）在傳輸信道內(nèi)有序可靠傳輸至終端設(shè)備。采用線性分析的設(shè)備主要有三階交調(diào)信號發(fā)生器，這種設(shè)備能夠?qū)⒐β市盘柊l(fā)生器產(chǎn)生的交調(diào)信號經(jīng)過線性度量，將產(chǎn)生的射頻失真信號用于WCDMA終端系統(tǒng)中的直放站，在線性分析中，這種射頻失真信號能夠用于16W線性功率的放大器。當(dāng)輸入信號的功率達到1MHz雙音頻間隔時，輸出終端便會產(chǎn)生39dBm輸出功率，有效保證了傳輸信號數(shù)據(jù)信息的有效性。在雙音頻階段的信號傳輸范圍（2.1—2.5GHz）時，WCDMA的線性傳輸信號的波形為雙載波，在線性輸出信號功率為42dB時，反向數(shù)字基帶ACRP的損耗值為-50dBc。在圖1中，輸入信號與輸出信號之間滿足一定的線性關(guān)系，Kout=Kin1+Kin2+Kin3+Kin4+Kin5+……，在三階交調(diào)信號發(fā)生器的線性變換后，得出線性度量輸出參數(shù)，Kin1=Acos（&1+t）， Kin2=Acos（&2+t），Kin3=Acos（&3+t），式中A和&代表線性失真信號的幅值和角頻率，通過衰減器和移相器的逆變換，傳輸至功放系統(tǒng)中。

2 功率放大器的仿真設(shè)計

2.1推動級功放仿真設(shè)計

在功率放大器的仿真設(shè)計運行程序MW41C2230器件中，能夠針對不同的源阻抗和負阻抗進行仿真設(shè)計。在源阻抗達到50Ω時，電路部分便會根據(jù)輸出部分進行并聯(lián)混合，采用共軛匹配的方式減少放大電路中的損耗值，在輸出電路部分采用的是帶有微帶線的輸出形式，利用不同的頻率段來測定不同的參數(shù)值和仿真值，頻率段分為三個等級，2.1GHz、2.2GHz、2.3GHz，其中當(dāng)選取的頻率為 2.1GHz時，測定推動級功放的參考值為8.5—j0.2，測定推動級功放的仿真值為9.6—j1.3。當(dāng)選取的頻率為2.2GHz時，測定推動級功放的參考值為8.6—j0.5，測定推動級功放的仿真值為8.9—j0.4。當(dāng)選取的頻率為2.3GHz時，測定推動級功放的參考值為8.9—j0.7，測定推動級功放的仿真值為9.2—j1.8。實驗仿真數(shù)據(jù)分析如表2所示。

2.2 末級功放仿真設(shè)計

末級功率仿真利用的是幅度失真與交調(diào)失真的特性關(guān)系曲線以及LDMOS溫度對功率線性的變化來設(shè)計，其中LDMOS溫度的變化對功率的變動有一定的幅度關(guān)系，在設(shè)計程序中采用柵欄式供電系統(tǒng)，將溫度影響控制因素降為最低，使其保證WCDMA線性功率損耗最低。其次便是在幅度失真與交調(diào)失真特性關(guān)系曲線上進行調(diào)控，在失真調(diào)制曲線上，低邊帶信號的調(diào)制功率隨著交調(diào)失真功率的增大而減少，最后在最低點緩慢上升，使之到達波峰位置。

3 WCDMA整體功放指標(biāo)測試

WCDMA整體功放指標(biāo)測試包括EVM測試結(jié)果和雜音測試結(jié)果，在EVM測試指標(biāo)中，ACPR的測試指標(biāo)上行頻帶達到2120—2180MHz，保證上行頻帶的帶寬為60MHz，但實際的輸出上行帶寬為40MHz，在運行輸出功率達到10W時，信號輸出端的ACPR測定值小于—28dBc。其在雜音測試結(jié)果分析數(shù)據(jù)中，圖形流程顯示的方向為隨著頻譜帶寬寬度的增加，雜音的測定值也有小變大在變小的圖形分析流程，這種流程保證功率放大器的運行效率在86%左右。

4 結(jié)語

通過對WCDMA線性功率放大器的線性分析，使得在應(yīng)用程序上有了更深次的認(rèn)識。這種線性的調(diào)節(jié)分析有效保證了功率放大器的線性失真問題，并且使線性放大器的運行效率處于穩(wěn)定狀態(tài)。

參考文獻：

[1]PIERRE—MARIE P，MILLER M，GREEN B.A 26 Volts，45 Watts GaAs PHEMT for 2 GHz WCDMA application[C].IEEE MTT—S international on Microwave Symposium Digest.Port Worth，Texas：IEEE，2004，3：136-137.

[2]RAAB F H，ASBECK P，CRIPPS S C，et al，Power amplifiers and transmitters for RF and microwave[J].IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques，2002，50（3）：82-83.