首页 > 技术文章 > 射频 > 双频功放在CDMA和WCDMA设备上的应用

双频功放在CDMA和WCDMA设备上的应用

52RD.com 2009年8月7日 52RD研发网            评论:24条 查看 我来说两句
  

CDMA/EVDO及WCDMA/HSPA是3G部署范围最广泛的两种技术。此两种技术取决于码分多址(CDMA)数字无线技术,使许多用户可以有效地利用同一块射频频谱中的语音和数据通讯。CDMA是种依靠独特的“切代码”分配给每个用户的扩频射频通信,以区别在相同RF频谱的其他使用者。频谱扩充提高了信道容量,并允许多个用户使用运营商的完整带宽。CDMA/EVDO网络运营商使用1.25MHz,而WCDMA/HSPA网络利用更广泛的5MHz。数据传输率还可以在无线网络中进一步增加高阶调制,以提供更好的用户体验与无线数据。

多频段CDMA和WCDMA手机需要更大的射频设计工作,以提供足够的输出功率并确保线性度和效率在每个频带的正常运作。设计通常包括一个功率放大器和有利每个频段的双工,RF滤波器和开关,以配合多个射频输入至单一的天线。为了降低多频段手机设计的复杂性,ANADIGICS研发了双频CDMA和WCDMA功率放大器模块。通过在单一封装中集成两个功率放大器模块,和之前使用两个单独功率放大器的DC和RF信号线设计相比,可有效减少电路板面积。本文将描述双频功率放大器模块在CDMA/EVDO和WCDMA/HSPA手机设计的典型应用。

本文将侧重于ANADIGICS AWT6221在UMTS第2和第5频段,双频段WCDMA/HSPA的手机设计应用。 ANANDIGICS的AWT6221(见图1)曾荣获由中国产业信息部颁发的信息化应用、通信技术创新优秀成果奖。


图1. AWT6221

和一般标准的功率放大器相比,AWT6221双频功率放大器大幅降低平均电流功耗高达75%,并增加高达25%的通话时间。

ANADIGICS的HELP3功放,比如AWT6221功率放大器采用了该公司独有的InGaP - Plus技术,在同一BiFET晶圆片中,集成了HBT及pHEMT设备。通过可选的偏置模式, HELP3功率放大器在低范围和中端输出功率水平中呈现了最佳的效率。智能偏置电路的AWT6221降在低功率水平中可降低电流功耗至8mA。通过集成两个独立的功放链,超迷你AWT6221在这两个频段中提供卓越的性能,并节省印刷电路板面积,见图2。


图2. AWT6221参考设计

AWT6221是为双频段WCDMA/HSPA的手机UMTS频段2(824-849MH)和频段5(1850 -1910MHz)而开发的。3GPP技术规范了用户设备第3级的功率,必需达到或超过这些最低性能水平。

• 最大输出功率: +24dBm +1/-3 dBm
• 邻道泄漏功率比(ACLR)  +/- 5MHz: -33dBm
• 邻道泄漏功率比(ACLR)  +/- 10MHz: -43dBm
• 最大谐波排放指定的频率: 30 – 1000MHz: -36dBm/100kHz之间

ο 在 1 -12.75GHz: -30dBm/1MHz之间
ο 在869 – 894MHz: -60dBm/3.84MHz之间
ο 在 1930-1990MHz: -60dBm/3.84MHz之间
ο 在 2100-2170MHz: -60dBm/3.84MHz之间

大部分CDMA和WCDMA网络的频分双工系统,允许不同的射频频段分配给上行链路(从移动到基站)和下行(从基站到移动)同时间联系。双工器用于移动设备以允许UL和DL利用单一的天线。UMTS频段2中 ,我们选择Avago科技的微型FBAR双工高Q反应的ACMD - 7403。针对Band 5,我们选择Epcos低损耗SAW双工的B - 7663。该参考设计还包括CP402A薄膜功率方向耦合器的耦合AVX,为许多顶级3G芯片组提供所需的射频功率。

AWT6221参考设计的发展起始于功放进一步耦合与双工S参数的测量。在此测量上,零欧姆电阻被用来缩短电路板上的匹配元件,见图3。

S参数描述N端口每一个端口网络反应的的电压信号。第一个数字的下标指的是应对口,而第二个数字指的是事件口。因此S21指信号端1在口2造成的反应。S参数来自行和列数量相等的矩阵口。沿S矩阵对角线的参数被称为反射系数,对角S参数被称为透射系数,因为他们只发生在单一端口。S矩阵的二端口网络见下表:

反射系数(S11)针对频段2和频段5射频路径的频率范围来测试。功率放大器于不符合电路的输出形成一系列的阻抗变化,其结果显示于史密斯表格见图4、图5。


图4. Cell Band: PA output to Antenna Port without Matching

 


图5. PCS Band : PA output to Antenna Port with(out) Match

对于任何功率放大器,输出阻抗在运作上有重大影响,并强烈的影响了转移到天线,线性( ACLR )和运作效率的功率。像ANADIGICS厂商的功率放大器可帮助工程师做好权衡这些负载牵引信息。最佳输出阻抗会被其他射频链元件特点所影响,如双工器和交换机并不总是50Ω。变异频率双工特征频段内的优势及运作温度,在发展良好的WCDMA射频设计中特别具挑战性,见图6、图7。

研发AWT6221参考设计的下一步是匹配双工天线的阻抗,尽量减少在每个频段阻抗的变化频率。虽然简单的二元件从理论上看有超过窄带频率的优良表现,在更广泛的带宽中获得良好的表现,并补偿由于生产的公差和温度的变化,或电压造成的可预期变数,往往需要额外的符合要素。 3元件为两种频带选择的结果显示于史密斯图表。匹配的网络大大降低了在双工下的阻抗变数,从而简化了可符合的其余电路,见图8、图9。


图8. Cell Band: PA output to Antenna Port after Duplexer to Antenna optimization

 


图9. PCS Band : PA output to Antenna Port with(out) Match

研发AWT6221参考设计的再下一步是功率放大器和耦合器+双工之间的配对。再次,针对频带2和频带5,为射频路径的频率范围来测定的反思(S11)见图9-1;最终是要用于制定可符合在WCDMA运作中,每个频段以最小的阻抗变数,优化功率放大器性能要求的网络。与以前一样,3元件网络才能实现良好的效能;结果显示于图10、图11的史密斯图表。


图10. Cell Band: PA Load optimization


图11. PCS Band : PA Load optimization

 

最终成品参考设计符合WCDMA在频段2和频段5于室温下的要求。此外,该匹配网络在所有预期范围内,仍能保持性能规格的条件下,将变化的频率,温度和电源电压减至最少,见图12、图13。


图12. Cell Band ACPR performance Over Temperature and Voltage


图13. PCS ACPR performance Over Temperature and Voltage

本文中讨论的参考设计可为新设计的3G手机,数据卡,无线调制解调器和其他的WCDMA/HSPA设备提供有用的起点发展。在研发新的设计时,工程师需要考虑设计的重要功能要求,并考虑改变在这里讨论的匹配网络,以实现在输出功率,线性度,效率和其他射频参数的最佳权衡。审查每个功率放大器的负载牵引,将有助于确定可能不是50Ω的最佳输出阻抗匹配点。这位工程师还必须考虑到每部分变异的射频路径和网络选择,减少天线输出的变数,并且不超过预期的使用温度,频率和电源电压,让所有的射频参数维持于可接受的水平下。最后,功率放大器的控制反射(回波损耗),以避免导致电路中的不稳定或振荡将是重要的。

ANADIGICS的AWT6221是3G手机和数据设备中,双频功率放大器系列中的其中一款。目前ANADIGICS的双频功率放大器产品列出如下,新的设计也正在研发。

• AWT6221: WCDMA/HSPA HELP3适用于UMTS频段2及5的双模PA
• AWT6222: WCDMA/HSPA HELP3适用于UMTS频段1及6的双模PA
• AWT6224: WCDMA/HSPA HELP3适用于UMTS频段1及8的双模PA
• AWT6321: CDMA/EVDO HELP2适用于蜂窝及PCS频段的双模PA。

52RD.com  微博关注:http://weibo.com/52rd  微信关注:admin_52RD
读取...
相关报道
评 论
24楼 52RD网友 124.73.*.* 发表于 2014-5-29 12:23 回复
Up yours!
fondgold google+ https://plus.google.com/u/0/b/112779062118882963878/112779062118882963878
23楼 52RD网友 14.153.*.* 发表于 2012-3-31 13:53 回复
不能留个作者名让我们崇拜一下么
22楼 52RD网友 183.14.*.* 发表于 2011-6-10 17:21 回复
CDMA及WCDMA制式可用安捷伦8960测试,8960具体可测试(GSM/CDMA2000/WCDMA/EVDO/HSDPA/HSUPA)等制式,如有需要请来电联系。
联系人:王经理;手机:13266805009;QQ:348239106;深圳市凯特凯尔通讯科技有限公司
21楼 yisibugua 发表于 2010-12-1 12:59 回复
强烈关注中
20楼 52RD网友 27.38.*.* 发表于 2010-10-14 13:06 回复
不错,支持一下
19楼 chouduola 发表于 2010-9-1 10:33 回复
12楼 kingooff说:韦先生,您好:按照下面的分类,可以随意组合,但是要是3band的话是不是就会有浪费了?UMTS1UMTS2、4、9UMTS5、6、8另外coupler是不是也能集成到PA里面去?这样就更强大了!还有就是价格,小于2PA的价格吗?
3 band 的话,就只能一个双频+一个单频了。 现在Anadigics 有一颗同时支持BAND 1、2、4、5、8 的PA。
Anadigics 目前量产+Coupler 的PA 3x3 的封装, 不过是单频的, 双频+Coupler 目前可提供样品供客户测试。 双频的PA 当然比你用亮颗PA便宜了。
18楼 yan_55 发表于 2010-7-20 14:45 回复
值得學習
17楼 yan_55 发表于 2010-7-20 14:45 回复
值得學習!
16楼 delight 发表于 2010-7-10 15:16 回复
it's good
15楼 lc502 发表于 2010-4-21 12:13 回复
不错的 支持一下‘
14楼 1337870513 发表于 2010-4-15 21:15 回复
14楼 selina2171说:一个新手,来学学
刚接触这行的,进来学学
13楼 selina2171 发表于 2010-2-23 20:25 回复
一个新手,来学学
12楼 kingooff 发表于 2010-2-10 14:41 回复
韦先生,您好:
按照下面的分类,可以随意组合,但是要是3band的话是不是就会有浪费了?
UMTS1
UMTS2、4、9
UMTS5、6、8
另外coupler是不是也能集成到PA里面去?这样就更强大了!还有就是价格,小于2PA的价格吗?
11楼 xiangrong1989 发表于 2010-1-20 01:00 回复
看了上面资料后,受益匪浅
10楼 lxl19851207 发表于 2010-1-15 17:05 回复
确实不错,多写点
9楼 laiyuan58 发表于 2009-12-14 13:41 回复
——已屏蔽——
8楼 Robin(游客) 58.60.*.* 发表于 2009-10-15 11:04 回复
SOTECH公司乃全球知名声表器件供应商,高通公司之战略盟友!代理销售SAWNICS全系列滤波器和双工器!产品广泛应用在GSM, E-GSM, DCS, IDEN, CDMA450, CDMA800, CDMA1900,WCDMA, TD-SCDMA, WiMax、GPS, CATV(尤以Microtune方案为代表),数字机顶盒等等行业,欢迎来电(13823269560)咨询洽谈!

SOTECH ELECTRONICS (HK) CO., LIMITED
联系人:Robin
手机:13823269560

7楼 52RD网友 119.122.*.* 发表于 2009-9-18 14:58 回复
俺是刚从技术转做销售的请大家多多关照。
我们公司是做二手仪器设备的,如综测仪8960,CMU200,网络分析仪,频谱分析仪,信号源一些仪器的销售,维修及维护计量的公司。公司名是:深圳市爱的泰客有限公司(深圳市福田区福虹路华强花园22C)。公司现货主要有8753ES(30K-3G)两台。8753ES(30K-6G)一台99年的仪器,8753ET(30K-3G)一台99年仪器及RS型号为ZVB-4(300K-4G)及8714ES,8753C,8752C各一台还有TESTCOM的三角锥5062。综测仪8960五台。RS的频谱分析仪FSP(9K-13。6G)。信号源E4436B(250K-3G),噪声系数分析仪N8973,HP8970b,电源E3632,66311B,网络分析仪R3767CH,TESCOM气动屏蔽箱多台。E5091A转换桥。
综测仪8921A多台,CMU200,CMD55。
联系电话:13714925892   QQ:175420393
6楼 invac 发表于 2009-9-18 11:54 回复
学习中。。。
5楼 290761446 发表于 2009-9-11 10:50 回复
写的好顶
共有评论24篇 查看所有评论
文章导航 Navigation
精彩评论 Commentmore...
oldman:王总希望通过3G这个跳板大跃进似的赶上中国移动,这个只是他们在办公室拍脑袋定出来的目标罢了! 中国10亿多的中、低端用户,对于现在3G…
王晓初提出3G手机发展目标:互联网手…
Allenyang:苹果的成功在于先进的工业设计和创新的产品理念:时尚的外型、ipod、互联网应用集于一身,在线应用商店模式。。。国内生产iphone这样的手…
iPhone启示:TD-SCDMA手机问题可根本…
52RD网友:海尔、联想对比一下和华为在技术研发上的投入(资金和人力),就知道自己的路为什么越来越艰难。三者在营销上均十分成功,但华为不仅仅有…
英国《金融时报》: 华为第二次极限
52RD网友:中移动什么时候放量啊,没有订单,做TD的公司哪有活路?将会有更多的凯明、网讯倒闭、关门!!!!!
凯明事件再现:又一家联盟企业停运TD…
52RD网友:乱七八糟的,都打着TD旗号谋生活哩 选择展讯8800S平台,还交200万的许可费用,那就只能说明根本不是什么技术骨干,圈子里面谁不知道那8800S是…
凯明事件再现:又一家联盟企业停运TD…
赞助商链接 Support
特别推荐 Recommend