WCDMA線性功率放大器的設計分析

張潔

【摘 要】 隨著WCDMA技術的不斷演變，在功率放大器設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計和末級功放仿真設計，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)。

【關鍵詞】 WCDMA 功率放大器 線性流程 仿真設計

原有技術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計根據(jù)數(shù)列的極坐標進行對應分析，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）在傳輸信道內有序可靠傳輸至終端設備。采用線性分析的設備主要有三階交調信號發(fā)生器，這種設備能夠將功率信號發(fā)生器產(chǎn)生的交調信號經(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系，Kout=Kin1+Kin2+Kin3+Kin4+Kin5+……，在三階交調信號發(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計

2.1推動級功放仿真設計

在功率放大器的仿真設計運行程序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 末級功放仿真設計

末級功率仿真利用的是幅度失真與交調失真的特性關系曲線以及LDMOS溫度對功率線性的變化來設計，其中LDMOS溫度的變化對功率的變動有一定的幅度關系，在設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失真特性關系曲線上進行調控，在失真調制曲線上，低邊帶信號的調制功率隨著交調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整體功放指標測試

WCDMA整體功放指標測試包括EVM測試結果和雜音測試結果，在EVM測試指標中，ACPR的測試指標上行頻帶達到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 結語

通過對WCDMA線性功率放大器的線性分析，使得在應用程序上有了更深次的認識。這種線性的調節(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技術的不斷演變，在功率放大器設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計和末級功放仿真設計，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)。

【關鍵詞】 WCDMA 功率放大器 線性流程 仿真設計

原有技術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計根據(jù)數(shù)列的極坐標進行對應分析，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）在傳輸信道內有序可靠傳輸至終端設備。采用線性分析的設備主要有三階交調信號發(fā)生器，這種設備能夠將功率信號發(fā)生器產(chǎn)生的交調信號經(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系，Kout=Kin1+Kin2+Kin3+Kin4+Kin5+……，在三階交調信號發(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計

2.1推動級功放仿真設計

在功率放大器的仿真設計運行程序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 末級功放仿真設計

末級功率仿真利用的是幅度失真與交調失真的特性關系曲線以及LDMOS溫度對功率線性的變化來設計，其中LDMOS溫度的變化對功率的變動有一定的幅度關系，在設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失真特性關系曲線上進行調控，在失真調制曲線上，低邊帶信號的調制功率隨著交調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整體功放指標測試

WCDMA整體功放指標測試包括EVM測試結果和雜音測試結果，在EVM測試指標中，ACPR的測試指標上行頻帶達到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 結語

通過對WCDMA線性功率放大器的線性分析，使得在應用程序上有了更深次的認識。這種線性的調節(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技術的不斷演變，在功率放大器設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計和末級功放仿真設計，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)。

【關鍵詞】 WCDMA 功率放大器 線性流程 仿真設計

原有技術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計根據(jù)數(shù)列的極坐標進行對應分析，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）在傳輸信道內有序可靠傳輸至終端設備。采用線性分析的設備主要有三階交調信號發(fā)生器，這種設備能夠將功率信號發(fā)生器產(chǎn)生的交調信號經(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系，Kout=Kin1+Kin2+Kin3+Kin4+Kin5+……，在三階交調信號發(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計

2.1推動級功放仿真設計

在功率放大器的仿真設計運行程序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 末級功放仿真設計

末級功率仿真利用的是幅度失真與交調失真的特性關系曲線以及LDMOS溫度對功率線性的變化來設計，其中LDMOS溫度的變化對功率的變動有一定的幅度關系，在設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失真特性關系曲線上進行調控，在失真調制曲線上，低邊帶信號的調制功率隨著交調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整體功放指標測試

WCDMA整體功放指標測試包括EVM測試結果和雜音測試結果，在EVM測試指標中，ACPR的測試指標上行頻帶達到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 結語

通過對WCDMA線性功率放大器的線性分析，使得在應用程序上有了更深次的認識。這種線性的調節(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.