带自适应控制的直放站线性功率放大器

　　1引言

　　CDMA直放站作为一种实现无线覆盖的辅助手段，用来解决盲区或将基站信号进行延伸，调配小区业务，平衡各小区的话务量，在“导频污染”地区强化主导频等等，以达到低成本扩大无线网络覆盖范围、优化网络的目的。功放是直放站的核心部件，CDMA系统的调制方式以及频谱的利用率，对功放的线性度提出了很高的要求。放大器的非线性将造成交调严重，CDMA导频信号混乱，通信质量恶化等现象[1]。

　　本文研制一种功能完备的，适用于生产要求的870-880M5W带自适应控制的直放站线性功率放大器。其射频电路部分分为三级放大，G1为增益级，G2为推动级,G3为输出级。射频信号经过-3db的电阻衰减网络进入自动电平控制(ALC),再由G1放大至自动增益控制(AGC)及数控衰减部分(ATT)，又由G2,G3放大接环行器到输出。数字控制部分主要由单片机ATMEGA8与数/模转换器TLC5620组成。

　　2电路设计与分析

　　2.1数字控制电路及数控衰减器

　　ATMEGA8是一款采用低功耗CMOS工艺生产的基于AVR RISC结构的单片机[2]。在线可编程，具有强大的外部接口性能，最多有23个可编程I/O口，可任意定义端口的输入/输出方向。TLC5620是8位的数/模转换器，使用串口通信。在本功放中的电路连接如图1所示。数控部分实现对功率、增益、电平、驻波、温度、栅极电压等的自动监控及调节。为符合联通CDMA的通信标准，在功放电路中采用Hittite公司的HMC274QS16砷化镓IC数控衰减器。HMC274QS16是由5位正电平控制的数控衰减器，能工作在0.7-2.7G带宽内，典型的插入损耗仅2.3db，高输入IP3=54dBm，5V的单电源供电,使增益达到31db的调节范围，1db的调节步长，由ATMEGA8的5个I/O口自动控制，以提供所需衰减量。

　　2.2三级级联射频放大电路

　　增益级G1采用 Sirenza公司的SGA-6289单片微波集成芯片，可工作在0-4.5G带宽内，单电源供电，已匹配至50欧姆，功率增益G=13.9db，输出功率1db压缩点P1db=18.1dbm，三阶截止点OIP3=34.4dbm。G2采用Motorola公司的MW4IC915,其内部采用两级级联结构，具有较宽的带宽与线性度。G3采用Motorola公司的MRF9060作为功率输出级。其电路结构如图2所示，含温度检测电路。在该电路中，微带线Z2-Z6与两个高Q电容一起构成G2与G3之间匹配网络[3],在电源线与三个漏级之间分布铁氧体磁珠 (Ferrite Bead) F1、F2，它比普通的电感有更好

　　的高频滤波特性，在高频时呈现阻性，用于高频隔离，抑制差模噪声等。在电源与地之间，

　　栅极与地之间应连接多个不同数量级的去耦电容，它有三个方面的作用：一是作为本电路的蓄能电容;二是滤除器件产生的高频噪声，切断其通过供电回路进行传播的通路;三是防止电源携带的噪声对电路构成干扰。此处采用低电压温度传感器TMP36对功放电路进行温度监控，将其随温度线形上升的检测电压提供给数字控制芯片ATMEGA8，通过内部编程，ATMEGA8将MW4IC915的两个栅极设置在该温度下达到最优线性度的电压Vgs1,Vgs2上。若温度上升到一定高度，将给监控系统提供温度报警，以保护功放不被损坏。