專利名稱：用于td-scdma系統(tǒng)基站的3w多載波功率放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種功率放大器，具體涉及一種用于TD-SCDMA系統(tǒng)基站中的3W多載 波功率放大器。
背景技術(shù)：
TD-SCDMA/3W多載波功率放大器，由于鄰道抑制(ACPR)指標(biāo)要求高，線性好，效率要 求高，對于四級放大器來說，在設(shè)計(jì)中怎樣選擇各級放大管的配合，是一個具有挑戰(zhàn)的問 題。對于效率指標(biāo)要求，最后的主放大級的功放管既不能選擇功率過大也不能選擇功率過 小。功率過大則功耗較大；功率過小則又不能滿足鄰道抑制的要求。對于高效率要求和高 線性指標(biāo)要求的功率放大器來說，僅用功率回退技術(shù)是不能滿足指標(biāo)要求的。TD-SCDMA/3W多載波功率放大器工作與時分狀態(tài)，內(nèi)部功放和低噪放電路時分工作，在 功放體積要求較高的條件下，如何保證功放與低噪放電路的工作可靠性與穩(wěn)定性也是一個 技術(shù)挑戰(zhàn)。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于TD-SCDMA系統(tǒng)基站中的3W多載波功率放大器， 它既滿足了鄰道抑制(ACPR)的要求，又能做到工作效率高；同時又能保證功放與低噪放 電路工作可靠、穩(wěn)定。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是用于TD-SCDMA系統(tǒng)基站的3W多載波功 率放大器，其特征是它包括輸入連接器A、功放電路、低噪放電路、開關(guān)電路13和射頻 開關(guān)控制電路18;功放電路包括溫補(bǔ)衰減器l、第一級放大器2、第一介質(zhì)濾波器3、第二 級放大器4、移相器5、第三級放大器6、第四級放大器7、第五級放大器8、定向耦合器9、 環(huán)形器10、耦合器11、第一射頻開關(guān)12;低噪放電路包括第一級放大器14、第二級放大 器15、第二射頻開關(guān)16和第二介質(zhì)濾波器17;輸入連接器A連接溫補(bǔ)衰減器1的輸入端， 溫補(bǔ)衰減器1的輸出端連接功放電路的第一級放大器2的輸入端，功放電路的第一級放大 器2的輸出端連接第一介質(zhì)濾波器3輸入端，第一介質(zhì)濾波器3的輸出端連接功放電路的 第二級放大器4的輸入端，功放電路的第二級放大器4的輸出端連接移相器5的輸入端連 接，移相器5的輸出端連接第三級放大器6的輸入端，第三級放大器6的輸出端連接第四 級放大器7的輸入端；第四級放大器7的輸出端連接第五級放大器8的輸入端，第五級放 大器8輸出端連接定向耦合器9的輸入端，定向耦合器9輸出有兩路信號，定向耦合器9 的第一路通過定向耦合器9的耦合端與第一射頻開關(guān)12的第一輸入端連接，定向耦合器9 的第二路輸出端與環(huán)形器10的端口 1相連，環(huán)形器10的端口 2輸出與輸出輸入連接器B 的輸入相連，環(huán)形器10的端口 3與開關(guān)電路13的輸入端相連；開關(guān)電路13的第一輸出端與耦合器ll的輸入端相連，耦合器11的輸出端與第一射頻開關(guān)12的第二輸入端相連，第 一射頻開關(guān)12的控制端與射頻開關(guān)控制電路18的第1控制端連接，第一射頻開關(guān)12的輸 出端與第二射頻開關(guān)16的第二輸入端相連；開關(guān)電路13的第二輸出端與低噪放電路的第一級放大器14的輸入端連接，低噪放電路的第一級放大器14的輸出與低噪放電路的第二 級放大器15的輸入端連接，低噪放電路的第二級放大器15的輸出端與第二射頻開關(guān)16的 第一輸入端，第二射頻開關(guān)16的輸出端與第二介質(zhì)濾波器17輸入端連接，第二介質(zhì)濾波 器17的輸出端與輸出連接器C連接，開關(guān)電路13的控制端與射頻開關(guān)控制電路18的第2 控制端連接，第二射頻開關(guān)16的控制端與射頻開關(guān)控制電路18的第3控制端連接；所述的溫補(bǔ)衰減器1為SANGSHINE公司的3-9或6—9;功放電路的第一級放大器2的 放大管為RFMD公司的RF3315，第一介質(zhì)濾波器3為MURURA公司的DFCH32G01HDNAA，功放 電路的第二級放大器4的放大管為RFMD公司的RF3315，移相器5為SKYW0RKS公司的 PS214-315，第三級放大器6為HITTITE公司的HMC454，第四級放大器7的放大管為inf ineon 公司的PTF180101m或PTF180101S，第五級放大器8的放大管為infineon公司的 PTFA210601E;定向耦合器9為ANAREN公司的XC2100A-20;環(huán)形器10為上海達(dá)信公司的 M201025CFS1ZW，耦合器11為ANAREN公司的JP520;第一射頻開關(guān)12為HITTITE公司的 HMC194MS8E;開關(guān)電路13為南京55所的WKB018025P，低噪放電路的第一級放大器14的放 大管為Agilent公司的ATF54143，低噪放電路的第二級放大器15的放大管為Agilent公司 的ATF53189，第二介質(zhì)濾波器17為MURURA公司的DFCH32G01HDNAA，第二射頻開關(guān)16為 HITTITE公司的HMC194MS8E;射頻開關(guān)控制電路18中的芯片為TI公司的74AHC04或 74AHC08。本實(shí)用新型為了滿足高效率的要求，合適選擇各級功放管的型號及工作狀態(tài)，為了滿 足鄰道抑制(ACPR)的要求并且有很大富余量，采用預(yù)失真技術(shù)，從而使功放在輸出功率 為3W時土1.6MHz帶外抑制《-48dBc， ±3. 2腿z帶外抑制《-53dBc;并且已經(jīng)通過高低溫 實(shí)驗(yàn)、穩(wěn)定性可靠性實(shí)驗(yàn)以及HALT實(shí)驗(yàn)，功放與低噪放電路工作可靠、穩(wěn)定；這種功率放 大器功率消耗小，總的工作效率為9% 10%。本實(shí)用新型的有益果是既滿足了鄰道抑制(ACPR)的要求，又能做到工作效率高； 同時又能保證功放與低噪放電路工作可靠、穩(wěn)定。

圖1是本實(shí)用新型電路原理框圖具體實(shí)施方式
如圖1所示，用于TD-SCD^V系統(tǒng)基站的3W多載波功率放大器，它包括輸入連接器A、 功放電路、低噪放電路、開關(guān)電路13和射頻開關(guān)控制電路18;功放電路包括溫補(bǔ)衰減器l、 第一級放大器2、第一介質(zhì)濾波器3、第二級放大器4、移相器5、第三級放大器6、第四級 放大器7、第五級放大器8、定向耦合器9、環(huán)形器10、耦合器ll、第一射頻開關(guān)12;低 噪放電路包括第一級放大器14、第二級放大器15、第二射頻開關(guān)16和第二介質(zhì)濾波器17;輸入連接器A連接溫補(bǔ)衰減器1的輸入端，溫補(bǔ)衰減器1的輸出端連接功放電路的第一級 放大器2的輸入端，功放電路的第一級放大器2的輸出端連接第一介質(zhì)濾波器3輸入端， 第一介質(zhì)濾波器3的輸出端連接功放電路的第二級放大器4的輸入端，功放電路的第二級 放大器4的輸出端連接移相器5的輸入端連接，移相器5的輸出端連接第三級放大器6的 輸入端，第三級放大器6的輸出端連接第四級放大器7的輸入端；第四級放大器7的輸出 端連接第五級放大器8的輸入端，第五級放大器8輸出端連接定向耦合器9的輸入端，定 向耦合器9輸出有兩路信號，定向耦合器9的第一路通過定向耦合器9的耦合端與第一射 頻開關(guān)12的第一輸入端連接，定向耦合器9的第二路輸出端與環(huán)形器10的端口 1相連， 環(huán)形器10的端口 2輸出與輸出輸入連接器B的輸入相連，環(huán)形器10的端口 3與開關(guān)電路 13的輸入端相連；開關(guān)電路13的第一輸出端與耦合器11的輸入端相連，耦合器11的輸出 端與第一射頻開關(guān)12的第二輸入端相連，第一射頻開關(guān)12的控制端與射頻開關(guān)控制電路 18的第1控制端連接，第一射頻開關(guān)12的輸出端與第二射頻開關(guān)16的第二輸入端相連； 開關(guān)電路13的第二輸出端與低噪放電路的第一級放大器14的輸入端連接，低噪放電路的 第一級放大器14的輸出與低噪放電路的第二級放大器15的輸入端連接，低噪放電路的第 二級放大器15的輸出端與第二射頻開關(guān)16的第一輸入端，第二射頻開關(guān)16的輸出端與第 二介質(zhì)濾波器17輸入端連接，第二介質(zhì)濾波器17的輸出端與輸出連接器C連接，開關(guān)電 路13的控制端與射頻開關(guān)控制電路18的第2控制端連接，第二射頻開關(guān)16的控制端與射 頻開關(guān)控制電路18的第3控制端連接；所述的溫補(bǔ)衰減器1為SANGSHINE公司的3-9或6—9;功放電路的第一級放大器2的 放大管為RFMD公司的RF3315，第一介質(zhì)濾波器3為MURURA公司的DFCH32G01HDNAA，功放 電路的第二級放大器4的放大管為RFMD公司的RF3315，移相器5為SKYW0RKS公司的 PS214-315，第三級放大器6為HITTITE公司的HMC454，第四級放大器7的放大管為inf ineon 公司的PTF180101ra或PTF180101S，第五級放大器8的放大管為infineon公司的 PTFA210601E;定向耦合器9為ANAREN公司的XC2100A-20;環(huán)形器10為上海達(dá)信公司的 M201025CFS1ZW，耦合器11為ANAREN公司的JP520;第一射頻開關(guān)12為HITTITE公司的 HMC194MS8E;開關(guān)電路13為南京55所的WKB018025P，低噪放電路的第一級放大器14的放 大管為Agilent公司的ATF54143，低噪放電路的第二級放大器15的放大管為Agilent公司 的ATF53189，第二介質(zhì)濾波器17為MURURA公司的DFCH32G01HDNAA，第二射頻開關(guān)16為 HITTITE公司的HMC194MS8E;射頻開關(guān)控制電路18中的芯片為TI公司的74AHC04或 7碰C08。功放電路部分的輸入信號經(jīng)輸入連接器A、經(jīng)過溫補(bǔ)衰減器1衰減后輸入至功放電路 的第一級放大器2，功放電路的第一級放大器2的輸出與第一介質(zhì)濾波器3的輸入端連接實(shí) 現(xiàn)對輸入信號的濾波，保證輸入信號為工作頻段內(nèi)信號，第一介質(zhì)濾波器3輸出端與第功 放電路的二級放大器4的輸入端連接，功放電路的第二級放大器4的輸出端與移相器5的 輸入端連接，移相器5的輸出端連接第三級放大器6的輸入端，第三級放大器6的輸出端與第四級放大器7的輸入端連接，第四級放大器7的輸出端與第五級放大器8的輸入端連 接；這五級放大器實(shí)現(xiàn)對信號的放大，滿足增益及輸出功率、效率、線性的要求，同時與 移相器電路配合，提高功放線性與效率的指標(biāo)。功放工作時，開關(guān)電路13的控制原理是當(dāng) 開關(guān)電路13的第一輸出端與耦合器11的輸入端相連時，此時第一射頻開關(guān)12由系統(tǒng)送出 高低電平?jīng)Q定是前向功率檢波還是反向功率檢波，環(huán)形器10的端口 2輸出與輸出輸入連 接器B連接，為功放輸出功率的物理接口。所述的移相器5，通過電壓控制移相器來調(diào)整功 放的相位，使功放的相位失真最小，提高功放的線性。低噪放電路部分的輸入信號經(jīng)輸出輸入連接器B輸入至環(huán)形器(10)的端口2，環(huán)形 器(10)的端口 2的輸出與開關(guān)電路(13)的輸入端相連接，開關(guān)電路(13)受射頻開關(guān) 控制電路18的控制(開關(guān)電路13的控制端與射頻開關(guān)控制電路18的第2控制端連接)，當(dāng) 整機(jī)功率放大器處于低噪放狀態(tài)工作時，開關(guān)電路(13)、第一射頻開關(guān)WKB018025P與低 噪放部分相連。開關(guān)電路(13)的第二輸出端與低噪放電路的第一級放大器(14)的輸入 端連接，低噪放電路的第一級放大器(14)的輸出與低噪放電路的第二級放大器(15)的 輸入端連接，第二級放大器(15)的輸出端至第二射頻開關(guān)(16)，第二射頻開關(guān)(16)受 射頻開關(guān)控制電路18的控制(射頻開關(guān)16的控制端與射頻開關(guān)控制電路18的第3控制端 端連接)，當(dāng)整機(jī)功率放大器處于低噪放狀態(tài)工作時，第二射頻開關(guān)(16)的輸出端與第二 介質(zhì)濾波器(17)的輸入端連接，第二介質(zhì)濾波器(17)的輸出端與輸出連接器C相連。TD-SCDMA功放時分同步控制技術(shù)說明 TD-SCDMA功放時分同步控制技術(shù)分為三大塊 一、功放電源時分管理；二、功放電源 保護(hù)；三、射頻通道切換開關(guān)保護(hù)。一、 功放電源時分管理LDM0S功率放大器件可以正常使用于開關(guān)狀態(tài)，其器件本身開關(guān)響應(yīng)時間基本在幾十納 秒量級，完全不會對系統(tǒng)的響應(yīng)速度造成很大影響。具體的開關(guān)控制點(diǎn)，選在器件的柵極 和漏極只有微小差別。但是，考慮到漏極通過電流大，對控制器件要求高， 一般選在柵極 作開關(guān)控制點(diǎn)。選擇柵極作時分控制點(diǎn)， 一般使用電子開關(guān)做為切換開關(guān)即可。如CD4066，在5V供電 時可通過的模擬電壓為5V，電流20mA，開關(guān)響應(yīng)時間典型值35ns。足以滿足要求。如果使用單刀單擲開關(guān)，開關(guān)的控制點(diǎn)不管選擇在柵極還是漏極都會面臨一個問題。 就是關(guān)斷的響應(yīng)時間。用于功率放大LDM0S器件柵極和漏極的對地電阻都是很大的，安裝 在功放中時普遍在5M歐以上。這樣導(dǎo)致開關(guān)關(guān)斷后，柵極或漏極上積累的電荷沒有瀉放的 路徑，關(guān)斷后的很長時間，柵極或漏極上的電壓仍保持在很高的電壓上，不能滿足TD-SCDMA 協(xié)議對時隙切換速度的要求。解決這個問題的方法是給柵極或漏極加上放電電路。由于柵 極的電流極小，所以柵極的放電電路可以使用單刀雙擲開關(guān)，在關(guān)閉時使柵極接地放電。 漏極電流較大，普通的單刀雙擲開關(guān)不能承受大電流和大電壓，所以需要用三極管或M0S 管做放電電路。二、 功放電源保護(hù)為降低能耗，減少運(yùn)行成本，TD-SCDMA系統(tǒng)對于功放的效率要求很高。同時出于上下 行的隔離度的問題的考慮。決定了功放中的上下行通道要求在上行(下行)工作時下行(上 行)要完全關(guān)斷。所以上下行的電源是不允許同時有電工作的。為防止外部輸入的控制時 序受到干擾而錯誤動作造成電源同時打開工作。在電源管理部分加上了電源互鎖保護(hù)。具 體做法是使用比較器對上下行的電源電壓進(jìn)行監(jiān)視，比較器得到的監(jiān)視信號反饋回邏輯控 制部分，邏輯控制部分對兩路的監(jiān)視信號進(jìn)行互鎖邏輯，保證在一路電源有電時另一路電 源開關(guān)不可能打開。三、 射頻通道切換開關(guān)保護(hù)上下行射頻通道的切換開關(guān)和隔離保護(hù)的設(shè)計(jì)使用雙管齊下的方式。一方面選用高耐受功率高隔離度的PIN管射頻開關(guān)。另一方面聯(lián)合使用環(huán)行器和射頻開關(guān)，在通道切換開關(guān)、 功放輸出和天線端口之間加入環(huán)行器,使用環(huán)行器來增加PA通道和LNA通道之間的隔離度。射頻通道的切換開關(guān)的時序安全的設(shè)計(jì)。通道開關(guān)的切換時序要與上下行兩路放大器的 工作同步。由于低噪放通道的放大器都是小信號放大器，器件的耐受功率值不高。如果射 頻通道的切換開關(guān)的時序錯誤，在PA工作時切換到了低噪放通道。則在全反射時PA的輸 出全加到了低噪放上，低噪放的器件會因此損壞。解決的方法是將射頻通道的切換開關(guān)的時序與低噪放電源管理控制信號掛鉤，低噪放 電源開時才將射頻通道的切換開關(guān)切換到低噪放通道上。
權(quán)利要求1.用于TD-SCDMA系統(tǒng)基站的3W多載波功率放大器，其特征是它包括輸入連接器(A)、功放電路、低噪放電路、開關(guān)電路(13)和射頻開關(guān)控制電路(18)；功放電路包括溫補(bǔ)衰減器(1)、第一級放大器(2)、第一介質(zhì)濾波器(3)、第二級放大器(4)、移相器(5)、第三級放大器(6)、第四級放大器(7)、第五級放大器(8)、定向耦合器(9)、環(huán)形器(10)、耦合器(11)、第一射頻開關(guān)(12)；低噪放電路包括第一級放大器(14)、第二級放大器(15)、第二射頻開關(guān)(16)和第二介質(zhì)濾波器(17)；輸入連接器(A)連接溫補(bǔ)衰減器(1)的輸入端，溫補(bǔ)衰減器(1)的輸出端連接功放電路的第一級放大器(2)的輸入端，功放電路的第一級放大器(2)的輸出端連接第一介質(zhì)濾波器(3)輸入端，第一介質(zhì)濾波器(3)的輸出端連接功放電路的第二級放大器(4)的輸入端，功放電路的第二級放大器(4)的輸出端連接移相器(5)的輸入端連接，移相器(5)的輸出端連接第三級放大器(6)的輸入端，第三級放大器(6)的輸出端連接第四級放大器(7)的輸入端；第四級放大器(7)的輸出端連接第五級放大器(8)的輸入端，第五級放大器(8)輸出端連接定向耦合器(9)的輸入端，定向耦合器(9)輸出有兩路信號，定向耦合器(9)的第一路通過定向耦合器(9)的耦合端與第一射頻開關(guān)(12)的第一輸入端連接，定向耦合器(9)的第二路輸出端與環(huán)形器(10)的端口1相連，環(huán)形器(10)的端口2輸出與輸出輸入連接器(B)的輸入相連，環(huán)形器(10)的端口3與開關(guān)電路(13)的輸入端相連；開關(guān)電路(13)的第一輸出端與耦合器(11)的輸入端相連，耦合器(11)的輸出端與第一射頻開關(guān)(12)的第二輸入端相連，第一射頻開關(guān)(12)的控制端與射頻開關(guān)控制電路(18)的第1控制端連接，第一射頻開關(guān)(12)的輸出端與第二射頻開關(guān)(16)的第二輸入端相連；開關(guān)電路(13)的第二輸出端與低噪放電路的第一級放大器(14)的輸入端連接，低噪放電路的第一級放大器(14)的輸出與低噪放電路的第二級放大器(15)的輸入端連接，低噪放電路的第二級放大器(15)的輸出端與第二射頻開關(guān)(16)的第一輸入端，第二射頻開關(guān)(16)的輸出端與第二介質(zhì)濾波器(17)輸入端連接，第二介質(zhì)濾波器(17)的輸出端與輸出連接器(C)連接，開關(guān)電路(13)的控制端與射頻開關(guān)控制電路(18)的第2控制端連接，第二射頻開關(guān)(16)的控制端與射頻開關(guān)控制電路(18)的第3控制端連接；所述的溫補(bǔ)衰減器(1)為SANGSHINE公司的3-9或6-9；功放電路的第一級放大器(2)的放大管為RFMD公司的RF3315，第一介質(zhì)濾波器(3)為MURURA公司的DFCH32G01HDNAA，功放電路的第二級放大器(4)的放大管為RFMD公司的RF3315，移相器(5)為SKYWORKS公司的PS214-315，第三級放大器(6)為HITTITE公司的HMC454，第四級放大器(7)的放大管為infineon公司的PTF180101m或PTF180101S，第五級放大器(8)的放大管為infineon公司的PTFA210601E；定向耦合器(9)為ANAREN公司的XC2100A-20；環(huán)形器(10)為上海達(dá)信公司的M201025CFS1ZW，耦合器(11)為ANAREN公司的JP520；第一射頻開關(guān)(12)為HITTITE公司的HMC194MS8E；開關(guān)電路(13)為南京55所的WKB018025P，低噪放電路的第一級放大器(14)的放大管為Agilent公司的ATF54143，低噪放電路的第二級放大器(15)的放大管為Agilent公司的ATF53189，第二介質(zhì)濾波器(17)為MURURA公司的DFCH32G01HDNAA，第二射頻開關(guān)(16)為HITTITE公司的HMC194MS8E；射頻開關(guān)控制電路(18)中的芯片為TI公司的74AHC04或74AHC08。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種功率放大器。用于TD-SCDMA系統(tǒng)基站的3W多載波功率放大器，其特征是它包括輸入連接器(A)、功放電路、低噪放電路、開關(guān)電路(13)和射頻開關(guān)控制電路(18)；功放電路包括溫補(bǔ)衰減器(1)、第一級放大器(2)、第一介質(zhì)濾波器(3)、第二級放大器(4)、移相器(5)、第三級放大器(6)、第四級放大器(7)、第五級放大器(8)、定向耦合器(9)、環(huán)形器(10)、耦合器(11)、第一射頻開關(guān)(12)；低噪放電路包括第一級放大器(14)、第二級放大器(15)、第二射頻開關(guān)(16)和第二介質(zhì)濾波器(17)。本實(shí)用新型既滿足了鄰道抑制(ACPR)的要求，又能做到工作效率高；同時又能保證功放與低噪放電路工作可靠、穩(wěn)定?？蓮V泛用于TD-SCDMA基站系統(tǒng)中。
文檔編號H04B1/40GK201114042SQ20072008762
公開日2008年9月10日 申請日期2007年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月22日
發(fā)明者孟慶南 申請人:武漢正維電子技術(shù)有限公司