基站RF功率放大器偏置

基站中使用的功率放大器需要偏置才能獲得適當(dāng)?shù)?a href="http://ttokpm.com/tongxin/rf/" target="_blank">RF性能。本文解釋了RF行業(yè)中普遍存在的兩類(lèi)偏置，分析了它們的特性，并展示了現(xiàn)有IC的實(shí)現(xiàn)方式。

目前基站放大器的首選功率器件是橫向DMOS（LDMOS）MOSFET。本文用它來(lái)說(shuō)明偏置技術(shù)。

射頻等級(jí)和偏置

RF電路中使用的LDMOS放大器表現(xiàn)出不同的 非線(xiàn)性度，取決于直流偏置電平 輸入射頻波形在其上行駛。也就是說(shuō)，雖然 保持恒定的射頻門(mén)控信號(hào)，輸出 電流的（I外） 諧波含量隨直流偏置而變化 LDMOS器件的柵極（圖1）發(fā)生變化。這 LDMOS放大器電流的諧波含量為 很重要，因?yàn)樵赗F負(fù)載中，它會(huì)產(chǎn)生功率干擾 使用本地帶寬（帶內(nèi)干擾）或 具有相鄰帶寬（帶外干擾）。

圖1.LDMOS器件選通顯示為不受控制的直流偏置。

當(dāng)輸出電流走路時(shí)出現(xiàn)最佳線(xiàn)性度 輸入電壓-360°導(dǎo)通角。操作 MOSFET以這種方式（即A類(lèi)操作）產(chǎn)生 與以任何其他方式偏置時(shí)相比，失真更少。 然而，從功耗的角度來(lái)看，A類(lèi) 操作最不理想，因?yàn)樗淖疃?直流電流。

在高射頻功率下，給定標(biāo)稱(chēng)電源電壓 28V時(shí)，放大器中的直流功耗為 禁止。因此，射頻工程師使用 AB 類(lèi) 在放大器鏈的最后階段偏置，而 在前面的階段中支持A類(lèi)操作，其中 功耗小幾個(gè)數(shù)量級(jí)。在 AB 級(jí)，輸出電流不跟蹤 完全輸入電壓，從而影響放大器的導(dǎo)通 角度低于 360°。

AB 類(lèi)射頻信號(hào)的失真更為顯著 比A類(lèi)。這種失真的頻譜更廣 并且比A級(jí)人口更稠密。然而 AB 類(lèi)功耗較低，因?yàn)槠骄?進(jìn)入放大器的電流較低。簡(jiǎn)而言之，基礎(chǔ) 選擇給定類(lèi)別的商用RF放大器是一個(gè) 線(xiàn)性度和效率之間的權(quán)衡。

偏置要求和LDMOS行為

偏置需要管理LDMOS中的直流分電含量 溫度和電源變化范圍內(nèi)的電流。這 最終目標(biāo)是確保放大器的RF增益， 以及其失真水平，在限制范圍內(nèi)變化一致 有要求。在這方面，適當(dāng)?shù)钠每梢?輔助線(xiàn)性化技術(shù)以最大程度地減少失真。 控制LDMOS增益的方程為IOut= K （VGS- V千)2，其中 K 是電子引起的常數(shù)反射增益 移動(dòng)性和V千是 FET 的閾值。K和V千與溫度相關(guān)。圖2中，LDMOS特性 在整個(gè)溫度范圍內(nèi)顯示。在AB類(lèi)， 設(shè)計(jì)人員傾向于將偏置操作在 增益為正溫度的交越區(qū)域 系數(shù)。在 A 類(lèi)中，操作發(fā)生在 交叉區(qū)域。

圖2.LDMOS特性在整個(gè)溫度范圍內(nèi)顯示。

控制 A 類(lèi)和 AB 類(lèi)偏置 DS1847

圖3所示為雙通道、溫控DS1847 控制LDMOS柵極的可變電阻 放大器。DS1847的內(nèi)部溫度傳感器 為其查找表提供溫度讀數(shù)。這些 查找表可調(diào)整 IC 的兩個(gè) 256 位變量 電阻，使放大器的柵極接收適當(dāng)?shù)钠?電壓。用戶(hù)對(duì)查找表進(jìn)行編程以生成 恒定的LDMOS放大器輸出電流。指 圖 2（或制造商特定的數(shù)據(jù)曲線(xiàn)）為 低密度計(jì)特征。通過(guò)使用兩個(gè)電阻器 衰減基準(zhǔn)電壓，對(duì)溫度不敏感 電壓保持不變。

圖3.DS1847為雙通道、溫控可變電阻，用于控制LDMOS放大器的柵極。

審核編輯：郭婷