目前已商用的线性化技术包括前馈、DPD 和模拟预失真。其中前馈技术主要的缺点是，误差环路不能同时放大有用信号，导致效率非常低；而DPD 技术主要的特点是，通过处理基带信号达到预失真的效果，因此需要将射频信号先转化成基带信号，处理完成后再还原成射频信号与PA 的输出信号进行合成，完成信号的校正，其最大的缺点是系统复杂、难以调试，有效带宽受限。与以上两种线性化手段相比较，模拟预失真系统结构简单，容易调试，效率也可满足需求，因此已成为现在比较受欢迎的线性化方法。
不过，模拟预失真最重要的就是选择合适的非线性器件，其特性要和LDMOS 非常接近，才能模拟出PA 的非线性特性，最终达到预失真的效果。而这样的器件选择需要大量的实验数据和验证，这给前期研发带来很大挑战。
本文采用Scintera 公司内部集成的新型预失真芯片SC1887，配合NXP 公司的BLF6G22LS-130，使用Doherty 结构，前级推动使用BLM6G22-30G，最终完成WCDMA 30W 功率输出，为直放站客户提供了一种针对20W 整机的高效、节能的解决方案。
SC1887 预失真威廉希尔官方网站
构成
与传统的模拟预失真威廉希尔官方网站
相比较，SC1887 大幅简化了预失真威廉希尔官方网站
的结构，减少了外围元器件的应用，从而使得整个威廉希尔官方网站
更加紧凑、更易小型化；同时进一步提升了系统可靠性。实现原理如图1 所示。
图1 SC1887预失真实现框图
该威廉希尔官方网站
采用了闭环结构，对消效果比传统的开环结构更优异。该芯片通过调节RFin、RFout 和FFFB 三个端口与各个巴伦之间的匹配，可以在600MHz 到2.8GHz 的带宽内正常工作。本方案采用村田制作所（Murata）的高Q 电容和低差损电感，将三个端口回波控制在18dB 以上（该板是采用Isola公司的专用板材IS680 设计的四层板）。同时可通过SPI 和计算机相连，随时监控其工作状态，使调试更加简捷高效。
具体实现方案
DXY 鼎芯实验室采用NXP 公司的高性能LDMOS，独立设计出一种实用的Doherty 结构，与模拟预失真芯片SC1887 实现了完美结合。射频方案中的预推动采用NXP RFSS BGA6589，推动级采用NXPBLM6G22-30G，末级采用NXP BLF6G22LS-130。相比于业内其他厂家的产品，NXP 的LDMOS 效率高、增益高，在高效率、大功率功放应用方面有着不可替代的优势。
其中BLF6G22LS-130 单管增益可达17dB，饱和效率55%，做成Doherty 后增益也有15-16dB，末级6dB 回退效率在40%以上。BLM6G22-30G 是塑封的集成二级IC 管，增益高达28dB，效率高，是做大功率推动级的首选方案。同时为了提高输出功率，采用研通（Yantel）高频技术公司最新推出的低插损电桥 HC2100A03。
SC1887 对RFin、RFFB 两个端口的输入信号强度都有一定动态范围要求。为了与功放更好的配合，在环路内使用两个ATT 威廉希尔官方网站
，实时调节主通路和反馈通路的增益范围，确保SC1887 在一定的功率输出动态范围内有很好的表现。具体实现威廉希尔官方网站
原理如图2 所示。
图2 功放原理框图
测试结果分析
测试结果如表1所示。从测试数据可以看出，在Pout=44.7dBm时，对消后ACPR在52dBC以上，可以满足3GPP频谱发射模板。效率可以做到27%，比普通回退功放提高10%以上，显著减少了能耗，远远超出运营商的招标要求，符合当今节能环保、绿色低碳的发展需求。
一种高效新型WCDMA 直放站PA 方案的设计与实现
通过分析以上测试结果可以看出，该方案有如下几大优势：
1.效率高：采用Doherty加模拟预失真的线性化技术，该方案与普通的HPA相比，效率至少提高10%以上。
2.成本低：功放管在整个功放成本中占主要地位，同样的功率输出，该方案比传统的HPA减少一半的使用量，节省成本。
3.结构简单，易于调试：简化了预失真威廉希尔官方网站
的结构，减少了外围元器件的应用，使得整个威廉希尔官方网站
更加紧凑，提高了整个系统的可靠性和一致性，便于生产调试。
图3 2140MHZ 测试结果
图4 WCDMA30W PA方案测试平台
附录：功放的非线性失真及传统模拟预失真的实现
功放的非线性失真特性主要由AM-AM失真、AM-PM失真两个特性来表征，如图5所示。
图5 功放的AM-AM、AM-PM特性示意图
为了便于分析，我们忽略功放的记忆效应，将功放的传输特性标识为：
Vo（t）=f［Vi（t）］ （1）
其中Vi（t）、Vo（t）分别为功放的输入和输出电压。将该式用泰勒级数展开，取前3项，得到式（2）：
Vo（t）=k1Vi（t）+k2Vi2（t）+K3Vi3（t） （2）
为简化分析过程，我们假设输入为点频信号，即Vi=Acosω1t，则输出信号为：
Vo（t）=0.5K2A2+（k1A+0.75k3A3）cosω1t+0.5k2A2cos2ω1t+ 0.25k3A3cos3ω1t （3）
从式3可以看出，由于功放的非线性，输出信号中不仅包含有输入信号频率分量，还出现了新的直流分量、二次谐波和三次谐波分量。其中，基波分量的振幅为k1［1+0.75（k3/k1）A2］A，其中k1为线性增益，0.75k3A2是非线性失真。
当k3》0时，k1［1+0.75（k3/k1）A2］》k1 ，此时增益呈现扩张特性；反之，当k3《 0时，k1［1+0.75（k3/k1）A2］ 《k1 ，此时增益呈现压缩特性。大部分非线性器件（包括LDMOS），其k3《 0，随着输入功率的升高会出现增益压缩现象，这就是AM-AM失真。有些非线***特性，传统的预失真器就是要找到这样的器件来完成预失真效果。
AM-PM失真是指输出信号的相位随输入信号幅度的变化而变化。对于一个理想的放大器，它的输出信号的相位和输入信号的幅度无关。然而，在实际的放大器中，输入信号的幅度调制会导致输出信号的相位调制，一般用贝塞尔函数表示，如下：
一种高效新型WCDMA 直放站PA 方案的设计与实现
实际表明，当输入信号为小功率信号时，功放的非线性主要以AM-AM失真为主；而当输入信号为大功率信号时，AM-PM失真较之前者对功放线性的影响更为明显。
功放的非线性主要是由k3《0产生增益压缩而产生的。模拟预失真的原理就是要找到一个k3》0的器件与功放串联，使两者的非线性相互抵消，使最终功放输出的信号保证在线性状态下。其原理如图6所示。
图6 预失真原理框图
为了保证足够的对消效果，一般预失真都采用双环结构，其实现框图如图7所示。
图7 模拟预失真实现框图
其中通路III、IV构成预失真产生环路，合路后经通路V通过必要的衰减和移相再与通路I的主信号合成最终完成预失真的效果。一般通路IV上的IM3产生器的器件选择都比较严格。
整个威廉希尔官方网站
需要IV、V两个通路同时严格的调整衰减和相位，结构比较复杂，调试难度也很高。
目前已商用的线性化技术包括前馈、DPD 和模拟预失真。其中前馈技术主要的缺点是，误差环路不能同时放大有用信号，导致效率非常低；而DPD 技术主要的特点是，通过处理基带信号达到预失真的效果，因此需要将射频信号先转化成基带信号，处理完成后再还原成射频信号与PA 的输出信号进行合成，完成信号的校正，其最大的缺点是系统复杂、难以调试，有效带宽受限。与以上两种线性化手段相比较，模拟预失真系统结构简单，容易调试，效率也可满足需求，因此已成为现在比较受欢迎的线性化方法。
不过，模拟预失真最重要的就是选择合适的非线性器件，其特性要和LDMOS 非常接近，才能模拟出PA 的非线性特性，最终达到预失真的效果。而这样的器件选择需要大量的实验数据和验证，这给前期研发带来很大挑战。
本文采用Scintera 公司内部集成的新型预失真芯片SC1887，配合NXP 公司的BLF6G22LS-130，使用Doherty 结构，前级推动使用BLM6G22-30G，最终完成WCDMA 30W 功率输出，为直放站客户提供了一种针对20W 整机的高效、节能的解决方案。
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图1 SC1887预失真实现框图
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具体实现方案
DXY 鼎芯实验室采用NXP 公司的高性能LDMOS，独立设计出一种实用的Doherty 结构，与模拟预失真芯片SC1887 实现了完美结合。射频方案中的预推动采用NXP RFSS BGA6589，推动级采用NXPBLM6G22-30G，末级采用NXP BLF6G22LS-130。相比于业内其他厂家的产品，NXP 的LDMOS 效率高、增益高，在高效率、大功率功放应用方面有着不可替代的优势。
其中BLF6G22LS-130 单管增益可达17dB，饱和效率55%，做成Doherty 后增益也有15-16dB，末级6dB 回退效率在40%以上。BLM6G22-30G 是塑封的集成二级IC 管，增益高达28dB，效率高，是做大功率推动级的首选方案。同时为了提高输出功率，采用研通（Yantel）高频技术公司最新推出的低插损电桥 HC2100A03。
SC1887 对RFin、RFFB 两个端口的输入信号强度都有一定动态范围要求。为了与功放更好的配合，在环路内使用两个ATT 威廉希尔官方网站
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图2 功放原理框图
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1.效率高：采用Doherty加模拟预失真的线性化技术，该方案与普通的HPA相比，效率至少提高10%以上。
2.成本低：功放管在整个功放成本中占主要地位，同样的功率输出，该方案比传统的HPA减少一半的使用量，节省成本。
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附录：功放的非线性失真及传统模拟预失真的实现
功放的非线性失真特性主要由AM-AM失真、AM-PM失真两个特性来表征，如图5所示。
图5 功放的AM-AM、AM-PM特性示意图
为了便于分析，我们忽略功放的记忆效应，将功放的传输特性标识为：
Vo（t）=f［Vi（t）］ （1）
其中Vi（t）、Vo（t）分别为功放的输入和输出电压。将该式用泰勒级数展开，取前3项，得到式（2）：
Vo（t）=k1Vi（t）+k2Vi2（t）+K3Vi3（t） （2）
为简化分析过程，我们假设输入为点频信号，即Vi=Acosω1t，则输出信号为：
Vo（t）=0.5K2A2+（k1A+0.75k3A3）cosω1t+0.5k2A2cos2ω1t+ 0.25k3A3cos3ω1t （3）
从式3可以看出，由于功放的非线性，输出信号中不仅包含有输入信号频率分量，还出现了新的直流分量、二次谐波和三次谐波分量。其中，基波分量的振幅为k1［1+0.75（k3/k1）A2］A，其中k1为线性增益，0.75k3A2是非线性失真。
当k3》0时，k1［1+0.75（k3/k1）A2］》k1 ，此时增益呈现扩张特性；反之，当k3《 0时，k1［1+0.75（k3/k1）A2］ 《k1 ，此时增益呈现压缩特性。大部分非线性器件（包括LDMOS），其k3《 0，随着输入功率的升高会出现增益压缩现象，这就是AM-AM失真。有些非线***特性，传统的预失真器就是要找到这样的器件来完成预失真效果。
AM-PM失真是指输出信号的相位随输入信号幅度的变化而变化。对于一个理想的放大器，它的输出信号的相位和输入信号的幅度无关。然而，在实际的放大器中，输入信号的幅度调制会导致输出信号的相位调制，一般用贝塞尔函数表示，如下：
一种高效新型WCDMA 直放站PA 方案的设计与实现
实际表明，当输入信号为小功率信号时，功放的非线性主要以AM-AM失真为主；而当输入信号为大功率信号时，AM-PM失真较之前者对功放线性的影响更为明显。
功放的非线性主要是由k3《0产生增益压缩而产生的。模拟预失真的原理就是要找到一个k3》0的器件与功放串联，使两者的非线性相互抵消，使最终功放输出的信号保证在线性状态下。其原理如图6所示。
图6 预失真原理框图
为了保证足够的对消效果，一般预失真都采用双环结构，其实现框图如图7所示。
图7 模拟预失真实现框图
其中通路III、IV构成预失真产生环路，合路后经通路V通过必要的衰减和移相再与通路I的主信号合成最终完成预失真的效果。一般通路IV上的IM3产生器的器件选择都比较严格。
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需要IV、V两个通路同时严格的调整衰减和相位，结构比较复杂，调试难度也很高。
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