一種td-lte射頻功率放大器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種TD-LTE射頻功率放大器，包括：輸入耦合、時延單元、輸出耦合、模擬預失真器件、第一放大器、第二放大器、電源切換單元、柵壓切換單元和反饋耦合，輸入耦合、時延單元、輸出耦合、第一放大器、第二放大器和反饋耦合依次連接，模擬預失真器件連接在輸入耦合和輸出耦合之間，并與反饋耦合連接，電源切換單元連接第一放大器，柵壓切換單元連接第二放大器。本實用新型提供一種適用于TD-LTE工作制式的高性能射頻功率放大電路，其滿時隙工作模式下工作效率可以達到30%以上，瞬時工作帶寬可以達到45MHz以上。
【專利說明】一種TD-LTE射頻功率放大器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及射頻功率放大器【技術領域】，尤其涉及一種TD-LTE射頻功率放大器。
【背景技術】
[0002]隨著無線移動通信技術的發展，4G技術已經得到了越來越多的應用。TD-LTE作為4G技術的一種，其上下行工作時隙可配置是其一個明顯的優勢。這種工作模式要求射頻功率放大器的上下行具有快速、可靠的切換性能。目前在射頻功率放大器的切換技術包括射頻開關切換、工作電源開關切換和功放管的柵壓開關切換。
[0003]使用射頻開關切換，適用于射頻通路上下行通用的應用情況。這種技術要求兩端的射頻開關具有很高的隔離度，且端口處要求負載良好才能滿足系統穩定工作的條件。由于直接對工作電源進行開關操作，考慮到器件的耐壓、切換的可靠性以及大功率功放管工作的穩定性要求，使用工作電源開關切換，僅適用于小功率放大管或射頻器件、單元的應用。針對大功率高壓功放管，就需使用柵壓開關切換技術。
[0004]目前的TD-LTE射頻功率放大器都只是使用了功率回退型式的功放設計。使用這種方式設計高峰均比的TD-LTE功放，其效率偏低。在滿足制式線性ACPR的要求情況下，效率一般都低于10%。
實用新型內容
[0005]基于此，有必要針對上述問題，提供一種TD-LTE射頻功率放大器。
[0006]一種TD-LTE射頻功率放大器，包括:輸入耦合、時延單元、輸出耦合、模擬預失真器件、第一放大器、第二放大器、電源切換單元、柵壓切換單元和反饋耦合，所述輸入耦合、所述時延單元、所述輸出耦合、所述第一放大器、所述第二放大器和所述反饋耦合依次連接，所述模擬預失真器件連接在所述輸入耦合和所述輸出耦合之間，并與所述反饋耦合連接，所述電源切換單元連接所述第一放大器，所述柵壓切換單元連接所述第二放大器。
[0007]與一般技術相比，本實用新型提供一種適用于TD-LTE工作制式的高性能射頻功率放大電路。其線性可以完全滿足TD-LTE系統的ACPR、EVM等線性指標，且其滿時隙工作模式下工作效率可以達到30%以上，瞬時工作帶寬可以達到45MHz以上。同時，本實用新型可使用新型的切換控制電路，有更好的切換響應速度、更小的過沖電壓，這樣，可以提高系統的可靠性和線性性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本實用新型TD-LTE射頻功率放大器的結構示意圖；
[0009]圖2是本實用新型中電源切換單元的結構示意圖；
[0010]圖3是本實用新型中柵壓切換單元的第一實施例的結構示意圖；
[0011]圖4是本實用新型中柵壓切換單元的第二實施例的結構示意圖；[0012]圖5是本實用新型的第一實施例的結構示意圖；
[0013]圖6是本實用新型的第二實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]為更進一步闡述本實用新型采取的技術手段及取得的效果，下面結合附圖及較佳實施例，對本實用新型做更清楚和完整的描述。
[0015]請參閱圖1，為本實用新型TD-LTE射頻功率放大器的結構示意圖。
[0016]本實用新型TD-LTE射頻功率放大器，包括:輸入耦合1、時延單元2、輸出耦合3、模擬預失真器件4、第一放大器5、第二放大器6、電源切換電路7 (也即電源切換單元)、柵壓切換電路8 (也即柵壓切換單元)和反饋耦合9，所述輸入耦合1、所述時延單元2、所述輸出耦合3、所述第一放大器5、所述第二放大器6和所述反饋耦合9依次連接，所述模擬預失真器件4連接在所述輸入耦合I和所述輸出耦合3之間，并與所述反饋耦合9連接，所述電源切換單元7連接所述第一放大器5，所述柵壓切換單元8連接所述第二放大器6。
[0017]所述輸入耦合I的輸入端為射頻輸入口，所述反饋耦合9的輸出端為射頻輸出口。
[0018]輸入耦合I將輸入信號部分耦合到模擬預失真器件4，模擬預失真器件4結合反饋耦合9獲取到的輸出線性信息產生預失真信號輸出，其輸出信號經過輸出耦合3與經過時延后的輸入信號合路后，一起進入第一放大器5，經過適當的放大后進入到高效率的末級大功率放大器(也即第二放大器6)，從而實現高效率、高線性的射頻功率放大。
[0019]使用射頻開關切換，適用于射頻通路上下行通用的應用情況。這種技術要求兩端的射頻開關具有很高的隔離度，且端口處要求負載良好才能滿足系統穩定工作的條件。當上下行都共用一個射頻通路時，對于大功率時，大功率的射頻開關就會成為設計的瓶頸。而且，系統的效率也將因此而降低。所以，在大功率應用時，上下行都選用不同的射頻通路。這樣，選用射頻開關也就變得不經濟，且難于滿足系統設計的需求(隔離度和雜散指標要求)。后兩種技術采用了開關射頻通路器件的方法來滿足TDD工作要求。
[0020]由于直接對工作電源進行開關操作，考慮到器件的耐壓、切換的可靠性以及大功率功放管工作的穩定性要求，使用工作電源開關切換，僅適用于小功率放大管或射頻器件、單元的應用。
[0021]針對大功率高壓功放管，就需使用柵壓開關切換技術。根據功放管的工作原理，當功放管的柵極供電為OV時，其不工作，無增益。這樣，通過柵壓開關切換技術，控制功放管的柵壓依據TDD工作模式進行對應時隙的開關切換，就可以控制功放管的增益、功率等正常的輸出。同時又能在非工作時隙進行關斷，以提高系統的隔離度，降低系統的輸出底噪。
[0022]作為其中一個實施例，所述電源切換單元包括非門電路單元、PFET電路單元和濾波電路單元，所述非門電路單元、所述PFET電路單元和所述濾波電路單元依次連接，所述濾波電路單元連接所述第一放大器。
[0023]本實用新型中電源切換單元的結構示意圖，如圖2所示，該電路主要由非門和PFET、濾波電路組成。該電路可以實現切換時延小于0.8us，過沖電壓小于0.2V。
[0024]電源切換單元7針對工作電壓較低(一般低于+15V)，工作電流較小(一般低于IA)適用。基于TD-LTE時隙切換的開關切換信號經過非門Ul翻轉后輸入到PFET。當開關切換信號為高電平時，非門Ul翻轉后變成低電平，從而電源VCC輸出，經過RC整形后輸出到小功率放大管GPA。當開關切換信號為低電平時，非門Ul翻轉后變成高電平，電源VCC無輸出，從而實現射頻通路的關斷。
[0025]作為其中一個實施例，所述柵壓切換單元包括非門電路單元、NFET電路單元和濾波電路單元，所述非門電路單元、所述NFET電路單元和所述濾波電路單元依次連接，所述NFET電路單元連接所述第二放大器。
[0026]本實用新型中柵壓切換單元的第一實施例的結構示意圖，如圖3所示，該電路主要由非門和NFET、濾波電路組成。該電路可以實現切換時延小于0.5us,過沖電壓小于0.2V。
[0027]柵壓切換電路應用于大功率、高電壓工作的射頻功率放大管的開關操作。
[0028]開關切換信號經過非門Ul翻轉后輸入到NFET。當開關切換信號為高電平時，非門Ul翻轉后變成低電平，NFET不導通，NFET的D級阻抗無窮大，NFET的D級電壓與柵壓一致，從而柵壓輸出到大功率功放管的柵極。當開關切換信號為低電平時，非門Ul翻轉后變成高電平，NFET導通，NFET的D級對地短路，D級的電壓為零，無輸出，從而實現射頻功率功放管的關斷。
[0029]作為其中一個實施例，所述柵壓切換單元包括NFET電路單元和濾波電路單元，所述NFET電路單元與所述濾波電路單元連接，所述NFET電路單元連接所述第二放大器。
[0030]本實用新型中柵壓切換單元的第二實施例的結構示意圖，如圖4所示，該電路主要由NFET和濾波電容組成。該電路可以實現切換時延小于0.3us，過沖電壓小于0.1V。
[0031]開關切換信號直接輸入到NFET的G級，當開關切換信號為高電平時，控制NFET導通，從而柵壓輸出到NFET的D級，輸出到大功率功放管的柵極。當開關切換信號為低電平時，NFET關斷，NFET的D級無輸出，從而實現射頻功率功放管的關斷。
[0032]作為本實用新型的第一實施例，本實用新型還包括M⑶或者DSP，所述M⑶或者DSP分別與所述模擬預失真器件和所述柵壓切換單元連接；
[0033]優選的，所述模擬預失真器件為SC1889。值得指出的是，所述模擬預失真器件不僅限于此器件，也可以使用SC系列的其它器件，或者使用MAX系列的同類器件。但除上述SC系列和MAX系列的器件以外，所述模擬預失真器件還可采用其它芯片或日后不斷衍生的相應器件。可以根據實際情況靈活選擇相應器件，增大了本實用新型所適用的范圍。
[0034]請參閱圖5，為本實用新型的第一實施例的結構示意圖。其中模擬預失真器件使用了 SC1889，該器件可以通過輸入耦合、反饋耦合信號計算出射頻功放鏈路的失真情況，進而產生預失真信號，經過輸出耦合電路進入到射頻鏈路中，從而實現功率放大器的線性放大。MCU或者DSP可以對模擬預失真器件進行數據互通，得到詳細的功率數據，指導進行鏈路優化，以實現更好的線性優化。同時，MCU或者DSP也可以對大功率放大管提供精確補償的柵壓，從而實現高低溫性能一致。
[0035]作為本實用新型的第二實施例，所述模擬預失真器件連接所述柵壓切換單元。
[0036]請參閱圖6，為本實用新型的第二實施例的結構示意圖。其中模擬預失真器件可以直接輸出柵壓，并且根據反饋耦合得到的線性直接微調柵壓，這樣就可以實現不同配置信號、不同帶寬信號線性性能的最優。
[0037]與一般技術相比，本實用新型提供一種適用于TD-LTE工作制式的高性能射頻功率放大電路。其線性可以完全滿足TD-LTE系統的ACPR、EVM等線性指標，且其滿時隙工作模式下工作效率可以達到30%以上，瞬時工作帶寬可以達到45MHz以上。同時，本實用新型可使用新型的切換控制電路，有更好的切換響應速度、更小的過沖電壓，這樣，可以提高系統的可靠性和線性性能。
[0038]本領域內熟練的技術人員可在所附權利要求范圍內做出各種變形或修改。
[0039]以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種TD-LTE射頻功率放大器，其特征在于，包括:輸入耦合、時延單元、輸出耦合、模擬預失真器件、第一放大器、第二放大器、電源切換單元、柵壓切換單元和反饋耦合，所述輸入耦合、所述時延單元、所述輸出耦合、所述第一放大器、所述第二放大器和所述反饋耦合依次連接，所述模擬預失真器件連接在所述輸入耦合和所述輸出耦合之間，并與所述反饋耦合連接，所述電源切換單元連接所述第一放大器，所述柵壓切換單元連接所述第二放大器。
2.根據權利要求1所述的TD-LTE射頻功率放大器，其特征在于，所述輸入耦合的輸入端為射頻輸入口。
3.根據權利要求1所述的TD-LTE射頻功率放大器，其特征在于，所述反饋耦合的輸出端為射頻輸出口。
4.根據權利要求1所述的TD-LTE射頻功率放大器，其特征在于，所述電源切換單元包括非門電路單元、PFET電路單元和濾波電路單元，所述非門電路單元、所述PFET電路單元和所述濾波電路單元依次連接，所述濾波電路單元連接所述第一放大器。
5.根據權利要求1所述的TD-LTE射頻功率放大器，其特征在于，所述柵壓切換單元包括非門電路單元、NFET電路單元和濾波電路單元，所述非門電路單元、所述NFET電路單元和所述濾波電路單元依次連接，所述NFET電路單元連接所述第二放大器。
6.根據權利要求1所述的TD-LTE射頻功率放大器，其特征在于，所述柵壓切換單元包括NFET電路單元和濾波電路單元，所述NFET電路單元與所述濾波電路單元連接，所述NFET電路單元連接所述第二放大器。
7.根據權利要求1所述的TD-LTE射頻功率放大器，其特征在于，還包括M⑶或者DSP，所述MCU或者DSP分別與所述模擬預失真器件和所述柵壓切換單元連接。
8.根據權利要求7所述的TD-LTE射頻功率放大器，其特征在于，所述模擬預失真器件為 SC1889。
9.根據權利要求1所述的TD-LTE射頻功率放大器，其特征在于，所述模擬預失真器件連接所述柵壓切換單元。
【文檔編號】H03F3/20GK203608161SQ201320779827
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年11月28日 優先權日:2013年11月28日
【發明者】徐毅, 李合理, 張磊 申請人:京信通信系統（中國）有限公司