发布时间 : 星期一 文章基于FPGA的数字幅频均衡功率放大器更新完毕开始阅读44404aedaeaad1f346933f93
presented that shows higher efficiency and output accuracy on single W-CDMA signal than the expected target of the next generation device.
REFERENCES
[1] H. Brech, W. Brakensiek, D. Burdeaux, W. Burger, C. Dragon, G. Formicone, B. Pryor, D. Rice, \at 2.1 GHz of high power RF transistors for cellular and 3 G base station, \2003 IEEE
IEDM, pp. 359-362, 2003
[2] D.M.H. Hartskeerl,
Volokhine, M. Sirito, \2nd
Harmonic Source and Load Impedances for the Efficiency-Linearity Trade-Off of RF LDMOS Power Amplifiers,\Digest, June 2005, pp. 447-450.
[3] T. Marra, D. Kimball, J. Archambault, W. Haley, and J. Thoreback, \
power amplifier,\IEEE Topical Workshop on Power Amplifiers for
Wireless Communications, 2002.
[4] F. Wang, A. Yang, D. Kimball, L. Larson, and P.M. Asbeck, \
wide bandwidth envelope tracking power amplifiers for OFDM
applications,\IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques, Vol.53, No.4, pp. 1244-1255, 2005.
[5] D.Kimbal, P. Draxler, Jinho Jeong, Chin Hsia, S. Lanfranco, W. Nagy,
K Kinthicum, L. Larson, P.M. Asbeck, \PAE WCDMA basestation
amplifier implemented with GaN HFETs,\2005 IEEE Compound
Semiconductor Integrated Circuit Symposium, pp. 89-92, 2005.
[6] P. Draxler, J. Deng, D. Kimball, MTT-S Digest., TH2B, 2005
Langmore, P.M. Asbeck, \
Effect Evaluation and Predistortion of Power Amplifiers,\IEEE
附录2：英文翻译—译文
高效包络跟随
LDMOS的W-CDMA功率放大器 摘要—
高性能W - CDMA基站放大器，提出了使用一个包络跟随偏差系统以及0.4um栅长的LDMOS晶体管，以实现高效率。高线性度也是通过采用数字预失真实现。7.6 dB平均峰值功率比的W-CDMA封装，测得总功率附加效率（PAE）高达40.4％。在这个系统中，RF（射频）功率放大器有一个漏极效率平均约为64％，而封装放大器有大约为60％的效率。而后存储数字预失真的归一化功率的有效误差为3.3%,平均输出功率为27瓦，增益为14.9分贝。内存缓解后归一化功率有效值错误下降到1.0％以下。效率等级位于最高级与单级之间的LDMOS的W-CDMA基站放大器。
关键词——基站功率放大器、数字预失真、效率、包络跟随、LDMOS、W-CDMA。 1.导言
一个基站功率放大器重要的目标是实现高效率。通过供提能量更有效的提高功率，改善性能,可靠性和成本。而现代通信信号的高峰平均比要求功率放大器效率超过一定宽度的瞬间功率范围。为了保持高数据传输速率与这些相关的系统、射频信号准确送到天线,导致向量幅度(EVM)和ACLR要求的误差。硅性LDMOS作为颇受欢迎的晶体管选择基站高功率放大器,是因为LDMOS技术能提供可靠和高性价比的解决方案[1,2]。
在这工作中，飞利浦5代LDMOS RF（射频）设备的消耗偏置就是使用包络跟随技术 。该包络跟随结构采用了动态动态电源电压来提高射频电压跟随的输入效率。这种动态电源电压是由高效的宽带封装放大器提供的。 2. 包络追踪基站放大器
该放大器采用的是包络跟随原理，原理电路图如图1所示。W-CDMA信号在数字领域产生,由一个包络信号,以及I和Q射频信号组成。采取适当的措施以确保光谱和合理的高峰平均比率(7.6 dB),其中包括一个算法，使计算值与测量值的一致性。经转换后,由此产生的射频信号输入提供到射频放大器。其电源电压调整是由调制扩增和高宽带包络放大器组成。为了尽可能的减少失真，包络和RF（射频）之间的时间路径延迟的差异,同步对比输入,与比较下转换输出信号[4]。预失真也是在数字域以便减少AM-AM 和AM-PM的失真,造成的射频放大和包络放大。Decresting(调整 峰值平均比率),对数字包络上的信号进行优化,ACLR和EVM性能。为了避免RF(射频)放大器的增益低漏极电压信号其包络也是detroughed(调整在其附近的包络信号)。该技术已被应用在数字设备和数字信号的调制[4,5]。
A采用LDMOS的射频放大器
该阶段采用的射频LDMOS晶体管是一种先进得，由飞利浦在一个100瓦的BLC5G22-100 设备基础上,根据第五代（0.4um长度)LDMOS门内部设有输入，输出匹配,安装在SOT895 air包装轮廓,优化2.0-2.2千兆赫的操作。晶体管技术包括金属层AICu,尽可能地减少电流密度和电迁移效应。该器件热阻的设备与前几代相比也减少了。与前几代0.6um栅长的LDMOSA相比，具有更高的效率，装置性能也具有更高增益(高达5dB)。
内部匹配设计的拓扑结构目的是确保优带宽、效率和线性性能。输入的匹配是一个单一的低通结构(一系列电感、并联电容器),而输出匹配的带通结构(并联电感,DC系列直流并联电容器,阻断和输出电容)。
图2显示详细内部的匹配的具体部分。BLC5G22-100的等效电路,如图2b所示。BLC5G22-100在SOT895 封装空气腔的包装轮廓。这种新型多功能包装有CuMoCu法兰,用塑料环帧附属于这个法兰,形成一种塑料盖子。在很短的前置时间内，改变飞利浦所有前置的路径。
BLC5G22 - 100输出配置是基于28V供电电压,即并行输出电感与电容在一定频率谐振,这取决于漏极电压。作为一个供电较低的电压,从而提高输出电容的值,分流感应器不是配置优选的(在12v是，要求更高的输出电容，更低的并联电感)。这方面可以考虑为优选的设备。
此电路设计的基础是BLC5G22 – 100谐调28V的漏极电压。输入匹配不变,由不敏感的输入阻抗的供应电压。由于负载阻抗的变化对于降低供应电压与固定节点电压的影响。使供应比例降低(电源与节点电压)(2),输出功率减小(约100w
@28v ，21W@12V供应)。最后的负载阻抗将约为3500 (实部的负载阻抗)低在12V电源下工作， 而28V的电源供电。 一根专门的阻抗探针，并电路仿真，被用于调整输出电路，以达到最大输出效率约21W(调整在CW情况下)。 B．宽带高效包络放大器
包络放大器的工作原理如图3,包括一个线性阶段，提供宽带电压源,并用开关控制高效的电流供电。这个输出电压的包络放大器遵循同一个包络信号的输入运算放大。当前的供给流失RF放大器的线性阶段,双方的开关通过电流反馈的阶段,电流流出的线性阶段和打开/关闭开关[3]。线性阶段区分输出电流,电流由交换站(台)之间的不同,这样,使整个误差减至最小。正电源放大器被广泛应用但效率略有减少.
高电压测量中使用的包络放大器，这项工作表明了约64％的平均流失效率W - CDMA信号，占29.4v，峰值漏极电压的有效值（根均方）为12.4v。因此，它适合对基站功率放大器采用高击穿电压LDMOS设备。在正电压放大器的效率可以改善选择组件，从而更正是选择了这个器件。
3. 包络测量结果进行跟踪下的W - CDMA信号放大器
包络跟随板是用来测量非线性LDMOS放大器的波形。当测量输入和输出波形时,就要对放大器的性能进行分析并且应用数字预失真算法 A.测量ofa单载波的W - CDMA信号
单载波W-CDMA信号测量整个包络跟随放大器的带宽为3.84 MHz。该信号峰均功率比为7.6分贝。图4所示，测量AM-AM和AM - PM预失真前后的性能（储存和储存衰减），测量输出信号，绘制记录相应的瞬时信号包络的W - CDMA的波形图。 表1是对这三个信号的系统性能的综合。图四中间位置低散射点的区域内的输入功率，表示的是一个低位存储器作用。 原来测量输入电压的相位，在60度的范围内几乎呈线性。而AM-PM的失真需要加以修正以便和包络跟随系统的时间对齐。这阶段的性能是 均匀的(±50)与DPD储存。DPD储存的性能非常好，但是我们继续并且运用了记忆缓和算法以补尝存储效应器件和进一步改进ACLR和EVM的性能。从图5中可以看到改进的输出频谱。平均功率附加效率（PAE），包括在包络放大器消耗高达40.4W平均输出功率27W，这是在W - CDMA基站功率
放大器应用单一LDMOS设备最终阶段的最高效率之间。
典型ET板子测量仪器具有独立的射频输入功率和衡量输出功率的的正电压。为了计算瞬时效率，我们需要一个额外的变量，具体而言，目前由正电压包络提供的瞬时电流放大器。使用相同的射频功率放大器与跟踪配置，我们封装用一个霍尔效应电流探头连接电源线获得瞬时漏电流。图6所示，输入正电压功耗放大器的驱动点阻抗一般是在4-5欧姆范围内的低输入的大变化功率级（大于5欧姆的低电压）。图7显示了瞬时消耗效率和封装PDF格式的输出功率。要注意的是，大部分的样本点包络属于50-75 ° 漏极效率范围。 C.包络跟踪的影响
我们并不好比较相同的包络跟随系统的设备操作和恒定的正电压，但我们画出下图表2，对此作出的一个比较。一下对比中有两个方面最有趣。首先，在这个连续的图表中供应电压配置的效率从来不在不平等比较中考虑。其次，包络跟随系统的能量负荷分布在多个组件和较大的面积内，降低了系统热负荷。LDMOS的一部分底线的结果是，能量在晶体管内急剧下降耗散（13.3瓦，而不是61瓦） 四.概要和结论
在这篇文章中, W-CDMA基站功率放大器使用了飞利浦和第五代LDMOS包络跟随设备装置,并且显示了精准的传输特性。WCDMA源的影响下,平均效率
0.404 ,27w的输出功率增益14.9%,且功率达到了EVM储存DPD输出的的3.3%并比集成EVM储存好1%。与下一代传统设备的目标相比，包络跟随功率放大器的结构和性能强大可靠的LDMOS相结合,放大器必显示更高的性能，单一W-CDMA上的输出更加精准. 参考文献： [1H. Brech, W. Brakensiek, D. Burdeaux, W. Burger, C. Dragon, G. Formicone, B. Pryor, D. Rice，“存储效率与2.1 GHz的高功率射频晶体管的增益和3G基站，“2003电机及电子学工程师联合会”359-362，2003年。 [2] D.M.H. Hartskeerl，I.Volokhine，M.Sirito“最佳第二谐波源和负载阻抗的效率，线性权衡的射频LDMOS功率放大器，“2005射频研讨会月刊，2005年6月，页数：7-450。
[3] T. Marra, D. Kimball, J. Archambault, W. Haley, 与 J. Thoreback，“信封跟踪效率高的CDMA基站增强功率放大器“，硕士专题研讨会上功率放大器无线通讯，2002。
[4] F. Wang, A. Yang, D. Kimball, L. Larson, and P.M. Asbeck“设计 宽带包络跟踪的OFDM功率放大器应用“，硕士论文。微波理论与技术， 页码：1244--- 1255，2005年。
[5]D.Kimbal, P. Draxler, Jinho Jeong, Chin Hsia, S. Lanfranco, W. Nagy, K Kinthicum, L. Larson, P.M. Asbeck“实施了氮化镓HFETs的50％的PAE的WCDMA基站放大器，“2005电机及电子学工程师联合会化合物半导体集成电路研讨会，页码89-92，2005年。
[6] P. Draxler, J. Deng, D. Kimball, I. Langmore, P.M. Asbeck, “存储效果评价和功率放大器预失真，“2005电机及电子学工程师联合会， MTT - S摘要。，TH2B，2005年。