基站功率放大器的仿真与分析

论文摘要

近些年信息通信领域中,发展最快、应用最广的就:是无线通信技术。在移动中实现的无线通信又通称为移动通信,人们把二者合称为无线移动通信。这一应用已深入到人们生活和工作的各个方面。其中3G、WLAN、UWB、蓝牙、宽带卫星系统都是21世纪最热门的无线通信技术的应用。在世界范围内,无线通讯技术发展迅猛,从模拟通信到数字通信,再到3G,无论是数据传输速率还是通信质量,都有质的飞跃。无线网络朝着高速化、宽带化、泛在化发展,从话音和数据的融合到有线和无线的融合,从传送网和各种业务网的融合到最终实现三网的融合将成为未来网络发展的必然趋势。而RF功率放大器是无线通信系统的重要组成部分,它的性能将直接影响到信号质量的好坏,因此在制造工艺上的要求尤其严格。作为基站收发器中的最后一级,RF功放在基站系统,甚至在整个无线通信过程中起着举足轻重的作用。其重要性主要体现在:功率放大器和相关的射频器件占无线基站硬件成本的40%以上;与其它无线通信器件相比,功率放大器是电信领域中唯一一个久经不衰的制造业,它在整个电信领域中具有独特的位置和极高的重要性;功率放大器在所有的无线通信系统中是必不可少的关键部件,直接影响到通信质量;整个无线通信市场对功率放大器的需求量巨大,且对产品质量的要求极高,尤其是在3G多信道、高速和宽带无线通信系统。功率放大器的效率特性,直接限制了无线基站的性能和通信质量。目前无线通信系统中,功率放大器是最不稳定的器件之一。伴随着无线通信技术的进步,系统对功放的技术指标的要求也越来越高,例如更低的功耗、更高的效率等。这就要求功率放大器不仅在设计上能达到理论上的指标,而且在实际的量产及测试过程中,各项性能参数能有较好的稳定性和平衡性,为此需要对射频功率放大器的工艺改进方法,最终达到较高的良品率。本论文从射频功放的原理出发建立仿真模型,用SystemView搭建一个基本的射频功放电路,从理论角度分析前馈技术、交叉相抵技术在功放电路中的作用,从生产中得到初始测试数据,对比理论值,分析差异,从而改善生产工艺,并用改善前后得到的测试数据证明工艺改善的效果,最终为提高基站RF功率放大器良品率奠定了基础。本论文分析的对象是以GSM为信号调制方式工作在869-894MHz频带下的射频功率放大器。选取该类射频放大器作为分析对象的原因是,一方面,它具有一定的前瞻性,因为GSM/WCDMA是当今在世界范围内被广泛引用的2G和3G的无线通信标准,对该类放大器的分析研究尤其在当前我国由2G向3G过渡的过程中具有一定的参考价值。另一方面,它具有一定的通用性,工作在869-894MHz频带下的产品已经十分成熟,并获得了广泛的应用。相对于GHz级别的产品,该类放大器具有稳定,成品率高的特点,因此,在实验改善过程中,可以排除其它相关的因素,集中在作为研究对象的电路及相关参数中。在研究过程中,为了证明前馈技术和交叉相抵技术在对射频功率放大器的临近信道功率比参数的改善,并由此给增益平坦度,相位等一系列参数带来的影响,我们首先测试并保留了单放大通路功率放大器的数据作为原始数据,然后根据理论分析,在加入前馈电路和交叉相抵技术的应用以后,临近信道功率比参数将比原来获得很大的改善,在实践理论之前,通过SystemView仿真软件建立模型,观察两套电路得到的输出结果,验证理论分析的准确性。最后再将设计改善运用到实际生产中,并通过改善后的测试数据与原始数据的对比,说明改善方案的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 无线移动通信系统的发展现状
• 1.2 基站功率放大器的应用
• 1.3 仿真软件SystemView简介
• 1.4 本章小结
• 第二章 基站收发系统
• 2.1 WCDMA移动通信系统简介
• 2.2 基站系统简介
• 2.3 功率放大器在基站系统中的作用
• 2.4 本章小结
• 第三章 基站功率放大器的原理及仿真分析
• 3.1 原理介绍
• 3.2 关键参数
• 3.3 仿真过程
• 3.4 本章小结
• 第四章 基站功率放大器测试及其数据分析
• 4.1 功率放大器功能模块介绍
• 4.2 测试数据统计分析方法—统计制程管制
• 4.3 功率放大器工艺改善结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间公开发表的论文
• 附录:改善前后的测试数据
• 致谢