DXY鼎芯新型大功率基站PA方案設(shè)計(jì)

方案概述

我國農(nóng)村很多遍布在山區(qū)丘陵地帶，村落分布零散，地廣人稀。傳統(tǒng)基站方案成本較高，難以收回成本，傳統(tǒng)的一體化基站存在以下的缺點(diǎn)：

01

饋線損耗大

基站只能位于塔下，需要通過很長的射頻饋線把信號輸送到幾十米甚至上百米高的鐵塔上和天線連接。然而，饋線對信號是有衰減的，比如常用的7/8饋線在900MHz上，每100米功率就要衰減4dB，假設(shè)機(jī)頂發(fā)射功率為100瓦，信號到達(dá)天線就僅剩40瓦了，功率損失了60%。由于饋線損耗大，基站就需要很高的輸出功率來對抗損耗，同時(shí)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)基站內(nèi)部射頻功放的效率都比較低，使得基站整體的功耗巨大。如前所述，要在天線端口提供100瓦多功率，為了補(bǔ)償饋線損耗，則機(jī)頂功率需要250瓦，如果功放的效率按20%算，那么，僅功放模塊就需要1000瓦，再加上基站內(nèi)部其他器件的功耗，輕松突破1200瓦。

02

散熱難

一體化基站在狹小的機(jī)房內(nèi)，想要散熱就必須靠大功率風(fēng)扇，高速運(yùn)轉(zhuǎn)的風(fēng)扇帶來高分貝噪音。即使這樣，持續(xù)散發(fā)的熱量還是在機(jī)房狹小的空間內(nèi)難以擴(kuò)散，必須用空調(diào)降溫，帶來了更多的功耗和噪音。

新型大功率基站，可利用已有的鄉(xiāng)村寬帶，快速解決鄉(xiāng)村電信網(wǎng)絡(luò)普遍服務(wù)，助力鄉(xiāng)村電商快速發(fā)展。新型大功率基站如圖1所示，由主機(jī)單元（AU）和遠(yuǎn)端覆蓋單元（RRU）兩部分組成，功能上主機(jī)單元完成基帶部分信號處理、上下行信令交互與業(yè)務(wù)處理，遠(yuǎn)端覆蓋單元具備大功率射頻收發(fā)功能，提供大功率的信源功率。RRU作為整個(gè)基站系統(tǒng)的有源放大核心單元，它的功耗決定了整個(gè)基站的功耗。

圖1 新型大功率基站

方案設(shè)計(jì)

為了解決大功率基站功耗高的問題，DXY鼎芯（力源信息旗下子公司）推出了一款大功率及高效率功率放大器解決方案，應(yīng)用于RRU中，解決了基站功耗高的問題。方案中，末級放大單元選擇Ampleon公司的LDMOS功率晶體管，型號為BLP9H10S-500AWT，其工作頻率925-960MHz，峰值功率500W。通過外圍匹配電路，可以使其在輸出80W時(shí)，漏極電流效率高達(dá)55%，適用于60W RRU。為了驅(qū)動BLP9H10S-500AWT晶體管，選擇了高增益的BLP9G10-30G晶體管作為其前級驅(qū)動，整個(gè)關(guān)鍵鏈路如圖2所示，圖3為方案的實(shí)物圖。

圖2 射頻放大關(guān)鍵鏈路

圖3 方案實(shí)物圖

方案優(yōu)勢總結(jié)

1末級BLP9H10S-500AWT的優(yōu)勢◆雙管芯結(jié)構(gòu)，主從管芯的功率比約為1:1.5，這樣的配置更易于在功率回退中獲得更高的電流效率；◆優(yōu)異的健壯性，能經(jīng)受VSWR = 10 : 1的駐波失配；◆較低的輸出電容，可提高Doherty應(yīng)用的性能；◆專為低記憶效果而設(shè)計(jì)，提供出色的數(shù)字預(yù)失真能力；◆內(nèi)部匹配，易于使用；◆超高的功率密度，封裝尺寸只是同功率等級別的晶體管的一半，縮小了方案尺寸；

◆采用塑料灌注封裝，成本低于氣腔封裝晶體管，更遠(yuǎn)低于陶瓷蓋封裝的晶體管，性價(jià)比最高。

2

驅(qū)動級BLP9G10-30G亦為塑料灌注封裝，性價(jià)比高，另外其優(yōu)異的寬帶性能，使得在758-960MHz這個(gè)寬頻段范圍內(nèi)可以共用同1個(gè)匹配電路，便于應(yīng)用。

3

整個(gè)方案只需要做匹配電路的微調(diào)，就能運(yùn)用于758-960MHz這個(gè)頻段內(nèi)的不同電信運(yùn)營商的需求，縮短整個(gè)開發(fā)周期。

附關(guān)鍵詞注釋：

PA：（Power amplifier）功率放大器

Core Network: 核心網(wǎng)

AU：主機(jī)單元

RRU：（Radio Remote Unit）射頻拉遠(yuǎn)單元

Optical fiber：光纖

LDMOS：(laterally-diffused metal oxide semiconductor) 橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體