模擬預(yù)失真芯片簡化線性功放設(shè)計
為了兼顧線性和效率,3G通信系統(tǒng)的功放設(shè)計一般都采用了各種線性化技術(shù)來得到線性和效率平衡。前饋和數(shù)字預(yù)失真是線性功放設(shè)計中經(jīng)常采用的兩種方案,與前饋和數(shù)字預(yù)失真方案相比較,模擬預(yù)失真方案的技術(shù)難度低,體積小,成本低等優(yōu)點非常明顯。本文介紹了模擬預(yù)失真原理、模擬預(yù)失真芯片MAX2009和MAX2010,并提供了有益的參考設(shè)計經(jīng)驗。
移動通信系統(tǒng)的每一次更迭都帶動了相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)革命。與一、二代系統(tǒng)相比,3G系統(tǒng)有更大的容量、更好的通信質(zhì)量、更高的頻帶利用率,這些特點使得它能為高速和低速移動用戶提供話音、數(shù)據(jù)、會議電視及多媒體等多種業(yè)務(wù)。但這些出色的性能也對硬件電路系統(tǒng)提出了更高的要求,尤其是發(fā)射子系統(tǒng)的功放單元。由于CDMA的射頻信號為非恒定包絡(luò),因此不同于恒定包絡(luò)信號,射頻功放不能被推到壓縮狀態(tài),而必須采用功率回退的方法使功放工作于線性狀態(tài)。回退越多,線性越好,但功放的效率也越低。為了兼顧線性和效率,3G功放的設(shè)計一般都采用了各種線性化技術(shù)來得到線性和效率平衡。
圖1：功放的非線性對增益?zhèn)鬏斍�造成的壓縮
前饋和數(shù)字預(yù)失真是線性功放設(shè)計中經(jīng)常采用的兩種方案,經(jīng)過多年的研究發(fā)展,這兩個方案都能得到很好的線性改善,但其技術(shù)難度高,成本昂貴,需要許多外圍元器件,功放的體積一般也很龐大。模擬預(yù)失真方案較前饋和數(shù)字預(yù)失真方案來說,雖然其線性改善程度無法達(dá)到相同的水平,但也有相當(dāng)好的表現(xiàn)。而模擬預(yù)失真方案的技術(shù)難度低,體積小,成本低等優(yōu)點是非常明顯的。
圖1描述了功放的非線性對增益?zhèn)鬏斍�造成的壓縮。模擬預(yù)失真則產(chǎn)生一個與之相反的失真來抵消功放的失真,如果兩種失真的傳輸函數(shù)能夠完全反向一致,則最后得到的是一個線性的幅度傳輸函數(shù)。對相位的處理也一樣,模擬預(yù)失真產(chǎn)生一個與功放自身傳輸函數(shù)相反的傳輸函數(shù),來抵消功放的相位失真,最后得到線性的相位傳輸函數(shù)。
需注意的是,隨著功放輸入功率的增加,相位的壓縮一般都較幅度的壓縮提前發(fā)生,這一點在模擬預(yù)失真功放設(shè)計時很重要。
MAX2009和MAX2010是美信公司推出的射頻模擬預(yù)失真芯片。其中MAX2009工作于1,200MHz~2,500MHz頻段,而MAX2010工作于400MHz～1,100MHz頻段。
MAX2009和MAX2010芯片內(nèi)包含了一個獨立的增益調(diào)節(jié)通道和一個獨立的相位調(diào)節(jié)通道。功放設(shè)計工程師可根據(jù)具體需要,僅采用其中的一個通道或兩個通道級聯(lián)使用。增益和相位通道都包含兩個重要的調(diào)整參數(shù)break point和slope,分別用來調(diào)整增益和相位傳輸函數(shù)曲線的轉(zhuǎn)折點和斜率。只需要利用電位器來改變相應(yīng)管腳的偏置電壓,即可實現(xiàn)對這兩個參數(shù)的調(diào)節(jié)。
圖2：MAX2009的典型應(yīng)用電路
其中MAX2009的相位擴展可到24度,增益擴展可達(dá)到7dB;MAX2010的相位擴展可達(dá)21度,增益擴展可達(dá)6dB。這兩款芯片的工作電壓均為5V,都具有良好的帶內(nèi)增益、相位平坦度和群時延指標(biāo),同時其功耗僅為75毫瓦,體積僅為7.5*7.5毫米。
