TD-SCDMA射频功率放大器研究
TD-SCDMA射频功率放大器
TD-SCDMA不同于WCDMA、CDMA2000等第三代移动通信体制,它采用了TDD模式,它的接收和发射是在同一个频率下分时进行的,这就需要用开关来保证通信系统收发信号的正常切换。因此,时分双工模式下的TD-SCDMA射频功率放大器也不同于WCDMA和CDMA2000系统中的射频功率放大器的工作状态,而是工作在时分双工模式下,即只在系统发射信号的时隙内工作,在其他时隙内必须关闭,以避免系统自激。这不仅保证了系统的有序运行,也提高了系统效率和频谱利用率。
射频功率放大器的工作状态是由其偏置来决定的。如果给功率放大器加一个固定的偏置电压,则其一直处于导通状态,这里定义为常开模式;而要使功率放大器工作在时分双工模式下,可以通过控制功率放大器栅极偏置电压来实现,该控制信号根据TD-SCDMA的物理信道信号特点来产生。
这里用Freescale的LDMOS功率放大晶体管MW6IC2240设计了一个输出功率为2W的三载波TD-SCDMA功率放大器。MW6IC2240的功能框图如图1所示,它包含了两级放大,其饱和输出功率大于40W。
图1中的VDS1和VDS2是功率放大器的漏极供电,这里加28V的固定电压;VGS1和VGS2则是功率放大器栅极供电端,分别给其加上固定电压和受系统控制的偏置电压就能使其分别工作于常开模式和时分双工模式。通过实际测试,其常开模式和时分双工模式下的EVM指标如图2所示。
从图2中可以看出,随着输出功率的增大,EVM指标不断恶化,这是由于随着输出功率接近功率放大器的1dB压缩点,非线性失真开始明显增大,非线性失真则会严重地影响EVM指标,这在其他许多文章中都有报道;这里主要研究功率放大器在时分双工模式下(即正常工作模式）的EVM值总是比常开状态下的EVM值大,即功率放大器在时分双工模式下工作对信号有所恶化,由图2可以看出,功率放大器处于时分双工模式下的EVM值比常开模式时高大约0.5%（此时时分双工方式下功率放大器的瞬态响应上升时间为1.5us）。下面主要分析产生这种差异的原因。
功率放大器的瞬态响应对EVM影响分析
功率放大器在时分双工模式下与TD-SCDMA信号帧特点密切相关。TD-SCDMA的一个子帧的长度为5ms,由7个常规时隙和3个特殊时隙组成,如图3所示。这里主要考虑常规时隙：在TDMA信道上一个时隙中的信息格式称为突发,TD- SCDMA系统采用的突发结构如图3所示,突发由两个长度分别为352chip的数据块、一个长度为144chip的中间码和一个长度为16chip的保护时隙（GP）组成[5]。
