CN203608161U - 一种td-lte射频功率放大器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种TD-LTE射频功率放大器，包括：输入耦合、时延单元、输出耦合、模拟预失真器件、第一放大器、第二放大器、电源切换单元、栅压切换单元和反馈耦合，输入耦合、时延单元、输出耦合、第一放大器、第二放大器和反馈耦合依次连接，模拟预失真器件连接在输入耦合和输出耦合之间，并与反馈耦合连接，电源切换单元连接第一放大器，栅压切换单元连接第二放大器。本实用新型提供一种适用于TD-LTE工作制式的高性能射频功率放大电路，其满时隙工作模式下工作效率可以达到30%以上，瞬时工作带宽可以达到45MHz以上。
Description
技术领域
本实用新型涉及射频功率放大器技术领域，尤其涉及一种TD-LTE射频功率放大器。
背景技术
随着无线移动通信技术的发展，4G技术已经得到了越来越多的应用。TD-LTE作为4G技术的一种，其上下行工作时隙可配置是其一个明显的优势。这种工作模式要求射频功率放大器的上下行具有快速、可靠的切换性能。目前在射频功率放大器的切换技术包括射频开关切换、工作电源开关切换和功放管的栅压开关切换。
使用射频开关切换，适用于射频通路上下行通用的应用情况。这种技术要求两端的射频开关具有很高的隔离度，且端口处要求负载良好才能满足系统稳定工作的条件。由于直接对工作电源进行开关操作，考虑到器件的耐压、切换的可靠性以及大功率功放管工作的稳定性要求，使用工作电源开关切换，仅适用于小功率放大管或射频器件、单元的应用。针对大功率高压功放管，就需使用栅压开关切换技术。
目前的TD-LTE射频功率放大器都只是使用了功率回退型式的功放设计。使用这种方式设计高峰均比的TD-LTE功放，其效率偏低。在满足制式线性ACPR的要求情况下，效率一般都低于10%。
实用新型内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种TD-LTE射频功率放大器。
一种TD-LTE射频功率放大器，包括：输入耦合、时延单元、输出耦合、模拟预失真器件、第一放大器、第二放大器、电源切换单元、栅压切换单元和反馈耦合，所述输入耦合、所述时延单元、所述输出耦合、所述第一放大器、所述第二放大器和所述反馈耦合依次连接，所述模拟预失真器件连接在所述输入耦合和所述输出耦合之间，并与所述反馈耦合连接，所述电源切换单元连接所述第一放大器，所述栅压切换单元连接所述第二放大器。
与一般技术相比，本实用新型提供一种适用于TD-LTE工作制式的高性能射频功率放大电路。其线性可以完全满足TD-LTE系统的ACPR、EVM等线性指标，且其满时隙工作模式下工作效率可以达到30%以上，瞬时工作带宽可以达到45MHz以上。同时，本实用新型可使用新型的切换控制电路，有更好的切换响应速度、更小的过冲电压，这样，可以提高系统的可靠性和线性性能。
附图说明
图1是本实用新型TD-LTE射频功率放大器的结构示意图；
图2是本实用新型中电源切换单元的结构示意图；
图3是本实用新型中栅压切换单元的第一实施例的结构示意图；
图4是本实用新型中栅压切换单元的第二实施例的结构示意图；
图5是本实用新型的第一实施例的结构示意图；
图6是本实用新型的第二实施例的结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型采取的技术手段及取得的效果，下面结合附图及较佳实施例，对本实用新型做更清楚和完整的描述。
请参阅图1，为本实用新型TD-LTE射频功率放大器的结构示意图。
本实用新型TD-LTE射频功率放大器，包括：输入耦合1、时延单元2、输出耦合3、模拟预失真器件4、第一放大器5、第二放大器6、电源切换电路7（也即电源切换单元）、栅压切换电路8（也即栅压切换单元）和反馈耦合9，所述输入耦合1、所述时延单元2、所述输出耦合3、所述第一放大器5、所述第二放大器6和所述反馈耦合9依次连接，所述模拟预失真器件4连接在所述输入耦合1和所述输出耦合3之间，并与所述反馈耦合9连接，所述电源切换单元7连接所述第一放大器5，所述栅压切换单元8连接所述第二放大器6。
所述输入耦合1的输入端为射频输入口，所述反馈耦合9的输出端为射频输出口。
输入耦合1将输入信号部分耦合到模拟预失真器件4，模拟预失真器件4结合反馈耦合9获取到的输出线性信息产生预失真信号输出，其输出信号经过输出耦合3与经过时延后的输入信号合路后，一起进入第一放大器5，经过适当的放大后进入到高效率的末级大功率放大器（也即第二放大器6），从而实现高效率、高线性的射频功率放大。
使用射频开关切换，适用于射频通路上下行通用的应用情况。这种技术要求两端的射频开关具有很高的隔离度，且端口处要求负载良好才能满足系统稳定工作的条件。当上下行都共用一个射频通路时，对于大功率时，大功率的射频开关就会成为设计的瓶颈。而且，系统的效率也将因此而降低。所以，在大功率应用时，上下行都选用不同的射频通路。这样，选用射频开关也就变得不经济，且难于满足系统设计的需求（隔离度和杂散指标要求）。后两种技术采用了开关射频通路器件的方法来满足TDD工作要求。
由于直接对工作电源进行开关操作，考虑到器件的耐压、切换的可靠性以及大功率功放管工作的稳定性要求，使用工作电源开关切换，仅适用于小功率放大管或射频器件、单元的应用。
针对大功率高压功放管，就需使用栅压开关切换技术。根据功放管的工作原理，当功放管的栅极供电为0V时，其不工作，无增益。这样，通过栅压开关切换技术，控制功放管的栅压依据TDD工作模式进行对应时隙的开关切换，就可以控制功放管的增益、功率等正常的输出。同时又能在非工作时隙进行关断，以提高系统的隔离度，降低系统的输出底噪。
作为其中一个实施例，所述电源切换单元包括非门电路单元、PFET电路单元和滤波电路单元，所述非门电路单元、所述PFET电路单元和所述滤波电路单元依次连接，所述滤波电路单元连接所述第一放大器。
本实用新型中电源切换单元的结构示意图，如图2所示，该电路主要由非门和PFET、滤波电路组成。该电路可以实现切换时延小于0.8us，过冲电压小于0.2V。
电源切换单元7针对工作电压较低（一般低于+15V），工作电流较小（一般低于1A）适用。基于TD-LTE时隙切换的开关切换信号经过非门U1翻转后输入到PFET。当开关切换信号为高电平时，非门U1翻转后变成低电平，从而电源VCC输出，经过RC整形后输出到小功率放大管GPA。当开关切换信号为低电平时，非门U1翻转后变成高电平，电源VCC无输出，从而实现射频通路的关断。
作为其中一个实施例，所述栅压切换单元包括非门电路单元、NFET电路单元和滤波电路单元，所述非门电路单元、所述NFET电路单元和所述滤波电路单元依次连接，所述NFET电路单元连接所述第二放大器。
本实用新型中栅压切换单元的第一实施例的结构示意图，如图3所示，该电路主要由非门和NFET、滤波电路组成。该电路可以实现切换时延小于0.5us，过冲电压小于0.2V。
栅压切换电路应用于大功率、高电压工作的射频功率放大管的开关操作。
开关切换信号经过非门U1翻转后输入到NFET。当开关切换信号为高电平时，非门U1翻转后变成低电平，NFET不导通，NFET的D级阻抗无穷大，NFET的D级电压与栅压一致，从而栅压输出到大功率功放管的栅极。当开关切换信号为低电平时，非门U1翻转后变成高电平，NFET导通，NFET的D级对地短路，D级的电压为零，无输出，从而实现射频功率功放管的关断。
作为其中一个实施例，所述栅压切换单元包括NFET电路单元和滤波电路单元，所述NFET电路单元与所述滤波电路单元连接，所述NFET电路单元连接所述第二放大器。
本实用新型中栅压切换单元的第二实施例的结构示意图，如图4所示，该电路主要由NFET和滤波电容组成。该电路可以实现切换时延小于0.3us，过冲电压小于0.1V。
开关切换信号直接输入到NFET的G级，当开关切换信号为高电平时，控制NFET导通，从而栅压输出到NFET的D级，输出到大功率功放管的栅极。当开关切换信号为低电平时，NFET关断，NFET的D级无输出，从而实现射频功率功放管的关断。
作为本实用新型的第一实施例，本实用新型还包括MCU或者DSP，所述MCU或者DSP分别与所述模拟预失真器件和所述栅压切换单元连接；
优选的，所述模拟预失真器件为SC1889。值得指出的是，所述模拟预失真器件不仅限于此器件，也可以使用SC系列的其它器件，或者使用MAX系列的同类器件。但除上述SC系列和MAX系列的器件以外，所述模拟预失真器件还可采用其它芯片或日后不断衍生的相应器件。可以根据实际情况灵活选择相应器件，增大了本实用新型所适用的范围。
请参阅图5，为本实用新型的第一实施例的结构示意图。其中模拟预失真器件使用了SC1889，该器件可以通过输入耦合、反馈耦合信号计算出射频功放链路的失真情况，进而产生预失真信号，经过输出耦合电路进入到射频链路中，从而实现功率放大器的线性放大。MCU或者DSP可以对模拟预失真器件进行数据互通，得到详细的功率数据，指导进行链路优化，以实现更好的线性优化。同时，MCU或者DSP也可以对大功率放大管提供精确补偿的栅压，从而实现高低温性能一致。
作为本实用新型的第二实施例，所述模拟预失真器件连接所述栅压切换单元。
请参阅图6，为本实用新型的第二实施例的结构示意图。其中模拟预失真器件可以直接输出栅压，并且根据反馈耦合得到的线性直接微调栅压，这样就可以实现不同配置信号、不同带宽信号线性性能的最优。
与一般技术相比，本实用新型提供一种适用于TD-LTE工作制式的高性能射频功率放大电路。其线性可以完全满足TD-LTE系统的ACPR、EVM等线性指标，且其满时隙工作模式下工作效率可以达到30%以上，瞬时工作带宽可以达到45MHz以上。同时，本实用新型可使用新型的切换控制电路，有更好的切换响应速度、更小的过冲电压，这样，可以提高系统的可靠性和线性性能。
本领域内熟练的技术人员可在所附权利要求范围内做出各种变形或修改。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种TD-LTE射频功率放大器，其特征在于，包括：输入耦合、时延单元、输出耦合、模拟预失真器件、第一放大器、第二放大器、电源切换单元、栅压切换单元和反馈耦合，所述输入耦合、所述时延单元、所述输出耦合、所述第一放大器、所述第二放大器和所述反馈耦合依次连接，所述模拟预失真器件连接在所述输入耦合和所述输出耦合之间，并与所述反馈耦合连接，所述电源切换单元连接所述第一放大器，所述栅压切换单元连接所述第二放大器。
2.根据权利要求1所述的TD-LTE射频功率放大器，其特征在于，所述输入耦合的输入端为射频输入口。
3.根据权利要求1所述的TD-LTE射频功率放大器，其特征在于，所述反馈耦合的输出端为射频输出口。
4.根据权利要求1所述的TD-LTE射频功率放大器，其特征在于，所述电源切换单元包括非门电路单元、PFET电路单元和滤波电路单元，所述非门电路单元、所述PFET电路单元和所述滤波电路单元依次连接，所述滤波电路单元连接所述第一放大器。
5.根据权利要求1所述的TD-LTE射频功率放大器，其特征在于，所述栅压切换单元包括非门电路单元、NFET电路单元和滤波电路单元，所述非门电路单元、所述NFET电路单元和所述滤波电路单元依次连接，所述NFET电路单元连接所述第二放大器。
6.根据权利要求1所述的TD-LTE射频功率放大器，其特征在于，所述栅压切换单元包括NFET电路单元和滤波电路单元，所述NFET电路单元与所述滤波电路单元连接，所述NFET电路单元连接所述第二放大器。
7.根据权利要求1所述的TD-LTE射频功率放大器，其特征在于，还包括MCU或者DSP，所述MCU或者DSP分别与所述模拟预失真器件和所述栅压切换单元连接。
8.根据权利要求7所述的TD-LTE射频功率放大器，其特征在于，所述模拟预失真器件为SC1889。
9.根据权利要求1所述的TD-LTE射频功率放大器，其特征在于，所述模拟预失真器件连接所述栅压切换单元。
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