DXY鼎芯新型大功率基站PA方案設(shè)計(jì)
方案概述
我國(guó)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(zhǎng)的射頻饋線把信號(hào)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(duì)信號(hào)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(hào)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(duì)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?jī)?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(hào)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(jí)放大單元選擇Ampleon公司的LDMOS功率晶體管,型號(hào)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(dòng)BLP9H10S-500AWT晶體管,選擇了高增益的BLP9G10-30G晶體管作為其前級(jí)驅(qū)動(dòng),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(shì)
1.末級(jí)BLP9H10S-500AWT的優(yōu)勢(shì)
◆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(jí)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(dòng)級(jí)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(yíng)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