射頻功放設(shè)計指南的詳細資料說明

　　隨著社會的進步與生產(chǎn)力的高速發(fā)展，人們迫切地需求在遠距離準確地傳輸信息，這使得無線通訊（尤其是個人無線通訊）取得了迅猛的發(fā)展。其中占無線通訊設(shè)備 35%左右成本的重要部件——“射頻功放”引起了研發(fā)人員的極大關(guān)注，對產(chǎn)品的成本及可靠性也密切相關(guān)。為此，公司技術(shù)中心模塊化團隊組織了涉及射頻產(chǎn)品的事業(yè)部召開了射頻功放設(shè)計研討會。本射頻功放設(shè)計規(guī)范和指南是在研討會上公司眾多專家充分討論的基礎(chǔ)上形成的。

　　射頻功放設(shè)計一般分為五個步驟進行，分別為：制定設(shè)計方案、選擇與確定具體線路形式及關(guān)鍵器件、進行專題實驗或一板的實驗、結(jié)構(gòu)設(shè)計及 PCB 詳細設(shè)計、進行可生產(chǎn)性與可測試性設(shè)計和分析。

　　制定設(shè)計方案

　　在進行射頻功放設(shè)計時，我們首先要根據(jù)給定（或需要）的技術(shù)指標(biāo)和功能要求，制定設(shè)計方案。制定設(shè)計方案的主要依據(jù)是技術(shù)指標(biāo)要求中的額定輸出功率、線性度（ACPR/IMD）、載波數(shù)、功耗（效率）等指標(biāo)。

　　1.1.1 GSM 及 PHS 基站系統(tǒng)

　　在 GSM 及 PHS 基站系統(tǒng)中，由于對線性度要求不是很高或者額定輸出功率不是很大，且在單載波下工作，所以我們選擇通用的射頻功放設(shè)計方案——功率回退法（常稱為高功放 HPA）。構(gòu)成 HPA 放大器一般有兩種工作狀態(tài)：A 類及 AB 類工作狀態(tài)。 A 類放大器具有良好的線性放大性能，其三階交調(diào)產(chǎn)物與輸出功率的變化關(guān)系是：輸出功率減小 3dB（即減小一半功率），則三階交調(diào)產(chǎn)物改善 6dB。一般來講，A 類放大器在 1dB 壓縮點輸出時，三階交調(diào)系數(shù)約為－23.7dB（通常取－20dB）。為了達到一定的線性，并考慮到工程問題，A 類放大器需回退 15dB，此時放大器的三階交調(diào)抑制可以達到－45～－50dBc。然而， A 類放大器的最大缺點是效率低及成本較高。這是因為 A 類放大器在它的 1dB 壓縮點輸出功率時，其效率只有 10％。比如，完成一個 30W 平均輸出功率的 HPA，就需要至少有 300W 的耗電，并且工作電流隨輸出功率變化的值不大。若考慮回退 12dB，則需要有 480W 平均功率輸出，需耗電 4.8kW。為了達到 30W 的輸出功率需要用較多的功率管，這樣就加大了 HPA 的成本和體積，增大了研制成本和難度。為了避免這個問題，建議在小功率放大器（平均功率輸出￡1W）設(shè)計中使用 A 類放大器；在中大功率放大器（平均功率輸出》1W）設(shè)計中使用 AB 類放大器。 AB 類放大器的特點是效率高、成本低。由于單管的輸出功率高，僅需少量的功率管即可做到較高的輸出功率，所以成本較低，且散熱和結(jié)構(gòu)設(shè)計可以簡單化。目前用在 AB 類的管子主要選 LDMOS 管，AB 類放大器用最大包絡(luò)功率 PEP 來描述其功率容量，類似 A 類的 1dB 壓縮點。偏置在 AB 類的 LDMOS 放大器，在 PEP 處的互調(diào)抑制為 28dBc，回退 3dB 時互調(diào)抑制接近 40dBc，繼續(xù)回退，改善不大，回退 10dB 時效率約為 15%。