CN109302150A - 一种用于5g系统基站中的10w多载波功率放大器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于5G系统基站中的10W多载波功率放大器，包括输入/输出电路、功放电路、低噪放电路和射频开关控制电路，低噪放电路、功放电路通过射频开关控制电路来控制时分工作，为了满足邻道抑制（ACPR）的要求并且有很大富余量，采用现有成熟的预失真技术，从而使功放在输出功率为10W时，±1.6MHz带外抑制≤‑46dBc，±3.2MHz带外抑制≤‑51dBc，并且已经通过高低温实验、稳定性可靠性实验以及HALT实验，本发明功率放大器功率消耗小，总的工作效率为11%～12%，既满足了邻道抑制（ACPR）的要求，又能做到工作效率高，同时又能保证功放与低噪放电路工作可靠、稳定。
Description
技术领域
本发明涉及功率放大器技术领域，特别是涉及一种用于5G系统基站中的10W多载波功率放大器。
背景技术
5G/10W多载波功率放大器，由于邻道抑制（ACPR）指标要求高，线性好，效率要求高，对于四级放大器来说，在设计中怎样选择各级放大管的配合，是一个具有挑战的问题。对于效率指标要求，我们最后的主放大级的功放管既不能选择功率过大也不能选择功率过小。功率过大则功耗较大；功率过小则又不能满足邻道抑制的要求。对于高效率要求和高线性指标要求的功率放大器来说，仅用功率回退技术是不能满足指标要求的。5G/10W多载波功率放大器工作与时分状态，内部功放和低噪放电路时分工作，在功放体积要求较高的条件下，如何保证功放与低噪放电路的工作可靠性与稳定性也是一个技术挑战。所以本发明提供一种新的方案来解决此问题。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的在于提供一种用于5G系统基站中的10W多载波功率放大器。
其解决的技术方案是：一种用于5G系统基站中的10W多载波功率放大器，包括输入/输出电路、功放电路、低噪放电路和射频开关控制电路；所述功放电路包括第一开关电路，第一开关电路的输入端连接输入/输出电路的输出端，输入/输出电路的输入端连接输入连接器，第一开关电路的输出端与功分器的输入匹配端连接，功分器的一路输出至输入检波电路，功分器的另一路输出至预失真电路的输入端，预失真电路的输出经过温补衰减器衰减后输入至第一放大器，第一放大器的输出与第二放大器的输入端连接，第二放大器的输出端与第三放大器的输入连接，第三放大器的输出端与第四放大器的输入端连接；第四放大器的输出有两路信号，一路输入至输出功率检波电路，另一路输出至环形器的端口1，环形器的端口3连接第二开关电路，第二开关电路经耦合器连接反向功率检波电路，环形器的端口2输出端与输出连接器相连；所述低噪放电路包括第五放大器，第五放大器的输入端连接第二开关电路，第五放大器的输出端与第六放大器的输入端连接，第六放大器的输出端与第七放大器的输入端连接，第七放大器的输出端连接第三开关电路，第三开关电路的输出端连接输入/输出电路；所述低噪放电路、功放电路通过射频开关控制电路来控制时分工作。
优选的，所述预失真电路包括功率放大器U18电路和功率放大器U20电路；所述功率放大器U18电路包括耦合电容C1、功率放大器芯片U18、电感L1、电容C4、电感L5、电阻R4、磁珠B1、耦合电容C6，耦合电容C1的一端连接功率放大器U18电路的输入端，耦合电容C1的另一端经功率放大器芯片U18放大后由耦合电容C6输出到功率放大器U20电路；所述功率放大器U20电路包括电容C8、C9、功率放大器芯片U20、电感L4、电容C10、C11、C18、电感L2、电容C12、C15及供电偏置电路，电容C8、C9、电感L2的一端相连耦合电容C6，电容C8的另一端接地，电感L2的另一端与电容C10、C12、C15相连，电容C9的另一端与功率放大器芯片U20的输入端相连，功率放大器芯片U20的输出端与电感L4、电容C10的一端相连，电感L4的另一端连接电源偏置电路，电容C10的另一端与电容C11、C12、C15、电感L2相连，电容C11、C12、C10非相连的一端均接地，电容C11、C10非相连的一端接电容C18，并作为功率放大器U20电路的输出端，C18的另一端接地。
通过以上技术方案，本发明的有益效果为:本发明包括输入/输出电路、功放电路、低噪放电路和射频开关控制电路，低噪放电路、功放电路通过射频开关控制电路来控制时分工作，既满足了邻道抑制（ACPR）的要求，又能做到工作效率高，同时又能保证功放与低噪放电路工作可靠、稳定。
附图说明
图1为本发明的电路原理图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。
下面将参照附图描述本发明的各示例性的实施例。
一种用于5G系统基站中的10W多载波功率放大器，包括输入/输出电路1、功放电路、低噪放电路和射频开关控制电路20。
功放电路包括第一开关电路2，第一开关电路2的输入端连接输入/输出电路1的输出端，输入/输出电路1的输入端连接输入连接器J1，第一开关电路2的输出端与功分器P1的输入匹配端连接，功分器P1的一路输出至输入检波电路3，功分器P1的另一路输出至预失真电路5的输入端，预失真电路5的输出经过温补衰减器6衰减后输入至第一放大器7，第一放大器7的输出与第二放大器8的输入端连接，第二放大器8的输出端与第三放大器9的输入连接，第三放大器9的输出端与第四放大器10的输入端连接；第四放大器10的输出有两路信号，一路输入至输出功率检波电路11，另一路输出至环形器12的端口1，环形器12的端口3连接第二开关电路15，第二开关电路15经耦合器13连接反向功率检波电路14，环形器12的端口2输出端与输出连接器J2相连。
低噪放电路包括第五放大器16，第五放大器16的输入端连接第二开关电路15，第五放大器16的输出端与第六放大器17的输入端连接，第六放大器17的输出端与第七放大器18的输入端连接，第七放大器18的输出端连接第三开关电路19，第三开关电路19的输出端连接输入/输出电路1。低噪放电路、功放电路通过射频开关控制电路20来控制时分工作。
预失真电路5包括功率放大器U18电路和功率放大器U20电路。功率放大器U18电路包括耦合电容C1、功率放大器芯片U18、电感L1、电容C4、电感L5、电阻R4、磁珠B1、耦合电容C6，耦合电容C1的一端连接功率放大器U18电路的输入端，耦合电容C1的另一端经功率放大器芯片U18放大后由耦合电容C6输出到功率放大器U20电路。功率放大器U20电路包括电容C8、C9、功率放大器芯片U20、电感L4、电容C10、C11、C18、电感L2、电容C12、C15及供电偏置电路，电容C8、C9、电感L2的一端相连耦合电容C6，电容C8的另一端接地，电感L2的另一端与电容C10、C12、C15相连，电容C9的另一端与功率放大器芯片U20的输入端相连，功率放大器芯片U20的输出端与电感L4、电容C10的一端相连，电感L4的另一端连接电源偏置电路，电容C10的另一端与电容C11、C12、C15、电感L2相连，电容C11、C12、C10非相连的一端均接地，电容C11、C10非相连的一端接电容C18，并作为功率放大器U20电路的输出端，C18的另一端接地。
本发明在具体使用时，输入/输出电路1中的滤波器M1选用ADI公司的HMC221，第一开关电路2中的开关PA-SW选用ADI公司的HMC221。第一开关电路2的输出端与功分器P1的输入匹配端连接，检波器选用ADI公司AD8313。预失真电路5中功率放大器芯片U18、U20分别选用QORVO 公司的ECG005和MINI-CIRCUITS公司的GALI21。预失真电路5的输出经过温补衰减器6衰减后输入至第一放大器7，温补衰减器6选用SANGSHINE公司的3－9或6－9。第一放大器7的放大管为QORVO公司的RF3315，第二放大器8的放大管为ADI公司的HMC454，第三放大器9的放大管为NXP公司的MRF282ZR1或MRF282SR1，第四放大器10的放大管为NXP公司的A2I35H060N。第二开关电路15的开关TRX-SW2选用MACOM公司的MASWSS0006。耦合器13选用ANAREN公司的JP520。反向功率检波电路14的检波器选用ADI公司AD8313。第五放大器16的放大管为BROADCOM公司的ATF54143，第六放大器17的放大管为BROADCOM公司的ATF53189，第七放大器18的放大管为BROADCOM公司的ATF511P8。第三开关电路19的开关LNA-SW选用ADI公司的HMC221。
为了满足高效率的要求，合适选择各个放大器的型号及工作状态，为了满足邻道抑制（ACPR）的要求并且有很大富余量，采用现有成熟的预失真技术，从而使功放在输出功率为10W时，±1.6MHz带外抑制≤-46dBc，±3.2MHz带外抑制≤-51dBc。并且已经通过高低温实验、稳定性可靠性实验以及HALT实验，本发明功率放大器功率消耗小，总的工作效率为11%～12%。
综上所述，本发明中低噪放电路、功放电路通过射频开关控制电路来控制时分工作，既满足了邻道抑制（ACPR）的要求，又能做到工作效率高，同时又能保证功放与低噪放电路工作可靠、稳定。
以上所述是结合具体实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施仅局限于此；对于本发明所属及相关技术领域的技术人员来说，在基于本发明技术方案思路前提下，所作的拓展以及操作方法、数据的替换，都应当落在本发明保护范围之内。
Claims (2)
1.一种用于5G系统基站中的10W多载波功率放大器，其特征在于：包括输入/输出电路、功放电路、低噪放电路和射频开关控制电路；
所述功放电路包括第一开关电路，第一开关电路的输入端连接输入/输出电路的输出端，输入/输出电路的输入端连接输入连接器，第一开关电路的输出端与功分器的输入匹配端连接，功分器的一路输出至输入检波电路，功分器的另一路输出至预失真电路的输入端，预失真电路的输出经过温补衰减器衰减后输入至第一放大器，第一放大器的输出与第二放大器的输入端连接，第二放大器的输出端与第三放大器的输入连接，第三放大器的输出端与第四放大器的输入端连接；第四放大器的输出有两路信号，一路输入至输出功率检波电路，另一路输出至环形器的端口1，环形器的端口3连接第二开关电路，第二开关电路经耦合器连接反向功率检波电路，环形器的端口2输出端与输出连接器相连；
所述低噪放电路包括第五放大器，第五放大器的输入端连接第二开关电路，第五放大器的输出端与第六放大器的输入端连接，第六放大器的输出端与第七放大器的输入端连接，第七放大器的输出端连接第三开关电路，第三开关电路的输出端连接输入/输出电路；
所述低噪放电路、功放电路通过射频开关控制电路来控制时分工作。
2.根据权利要求1所述的用于5G系统基站中的10W多载波功率放大器，其特征在于：所述预失真电路包括功率放大器U18电路和功率放大器U20电路；
所述功率放大器U18电路包括耦合电容C1、功率放大器芯片U18、电感L1、电容C4、电感L5、电阻R4、磁珠B1、耦合电容C6，耦合电容C1的一端连接功率放大器U18电路的输入端，耦合电容C1的另一端经功率放大器芯片U18放大后由耦合电容C6输出到功率放大器U20电路；所述功率放大器U20电路包括电容C8、C9、功率放大器芯片U20、电感L4、电容C10、C11、C18、电感L2、电容C12、C15及供电偏置电路，电容C8、C9、电感L2的一端相连耦合电容C6，电容C8的另一端接地，电感L2的另一端与电容C10、C12、C15相连，电容C9的另一端与功率放大器芯片U20的输入端相连，功率放大器芯片U20的输出端与电感L4、电容C10的一端相连，电感L4的另一端连接电源偏置电路，电容C10的另一端与电容C11、C12、C15、电感L2相连，电容C11、C12、C10非相连的一端均接地，电容C11、C10非相连的一端接电容C18，并作为功率放大器U20电路的输出端，C18的另一端接地。
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