功放模塊系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本技術(shù)詳解演示文稿

功放模塊系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本技術(shù)詳解演示文稿目前一頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)優(yōu)選功放模塊系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本技術(shù)目前二頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)無線通信領(lǐng)域一、功放在無線移動通信行業(yè)應(yīng)用直放站制式分類：目前三頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)無線通信領(lǐng)域一、功放在無線移動通信行業(yè)應(yīng)用直放站應(yīng)用解決方案分類：目前四頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)無線通信領(lǐng)域一、功放在無線移動通信行業(yè)應(yīng)用直放站技術(shù)特點(diǎn)分類：模擬直放站數(shù)字直放站按照應(yīng)用場景分類：MDAS小功率多路分布系統(tǒng)DAS大功率多路分布系統(tǒng)FRU/BBU微基站無線通信行業(yè)的發(fā)展方向：數(shù)字化、集成化、寬帶化、互聯(lián)互通IP化、高效綠色環(huán)保、小型化……..目前五頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)無線通信領(lǐng)域一、功放在無線移動通信行業(yè)應(yīng)用功放在無線通信產(chǎn)品中的應(yīng)用：目前六頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)無線通信領(lǐng)域一、功放在無線移動通信行業(yè)應(yīng)用功放產(chǎn)品分類：產(chǎn)品類型豐富，制式覆蓋TDD、FDD；頻段覆蓋700MHz～3.5GHz；瞬時(shí)帶寬≥40MHz，平均功率從1W～300W，峰值功率達(dá)到2000W。◆HPA普通高功放◆HEPA高效率功放◆SMPA高效率功放◆MCPA多載波線性功放（DPD、FF、RFAP等）◆TBS系統(tǒng)產(chǎn)品◆TMS系統(tǒng)產(chǎn)品目前七頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)涉及專業(yè)分類二、功放基本構(gòu)成

技術(shù)專業(yè)RF系統(tǒng)設(shè)計(jì)RFPowermodel設(shè)計(jì)MCU、DSP監(jiān)控軟硬件設(shè)計(jì)FPGA數(shù)字單元軟硬件設(shè)計(jì)PCB設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目前八頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)模塊內(nèi)部構(gòu)造二、功放基本構(gòu)成

射頻技術(shù)匹配問題（包括功放管匹配）：功放管輸入輸出匹配、級間匹配、端口匹配；功率的分配與合成；射頻隔離：前后級隔離、單元電路之間的隔離；取樣檢測：耦合取樣、輸入輸出功率檢測、反射功率檢測；信號的控制：柵壓、AGC、ALC、EQ、調(diào)幅、調(diào)相、調(diào)時(shí)延、ATT、TDD切換等。目前九頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)模塊內(nèi)部構(gòu)造二、功放基本構(gòu)成

功放標(biāo)準(zhǔn)電路（見標(biāo)準(zhǔn)電路設(shè)計(jì)規(guī)范）目前十頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)模塊內(nèi)部構(gòu)造三、功放的關(guān)鍵器件

板材及微帶電路設(shè)計(jì)

要求：熟練掌握ADS、ansoft、HFSS、Waveoffice等軟件至少1種；目前十一頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)模塊內(nèi)部構(gòu)造三、功放的關(guān)鍵器件

RF信號傳輸1）同軸線2）平行雙線3）微帶線4）帶狀線5）波導(dǎo)6）槽線7）共面波導(dǎo)目前十二頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)模塊內(nèi)部構(gòu)造三、功放的關(guān)鍵器件

系統(tǒng)增益分配及NF等仿真計(jì)算

要求：熟練掌握APPCAD等軟件至少1種；目前十三頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)模塊內(nèi)部構(gòu)造三、功放的關(guān)鍵器件

關(guān)鍵器件選型---隔離器1、鐵氧體隔離器為什么具有單向?qū)ㄌ匦裕ɑ蛐盘匦裕?、鐵氧體隔離器關(guān)鍵材料是什么？3、鐵氧體屬于磁性材料，具有磁性嗎？4、永磁體屬于磁性材料，原材料具有磁性嗎？5、隔離器在功放產(chǎn)品應(yīng)用中，有哪些常見問題，在設(shè)計(jì)中如何考慮？目前十四頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵器件選型---隔離器三、功放的關(guān)鍵器件

■手工裝配類■雙隔離器類■大功率SMT貼片類■同軸隔離器類隔離器環(huán)形器■SMT貼片類目前十五頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵器件選型---隔離器三、功放的關(guān)鍵器件

序號隔離器結(jié)構(gòu)件材質(zhì)或廠家表面處理作用1腔體殼鐵、A3鋼鍍鎳或鍍銀接地、散熱2鐵氧體釔鐵石榴石單面鍍銀提供旋磁3負(fù)載（衰減片）ALN（ANNAREN、KDI、KMC）一面鍍銀一面涂漆吸收反射功率4中心導(dǎo)體鈹銅和黃銅鍍銀鍍銀信號載體5永磁體（磁鋼）釹鐵硼、釤鈷、鍶鈣鍍鎳或鍍鋅提供外加偏置場6勻磁片鐵鍍鎳或鍍銀均勻磁場7溫度補(bǔ)償片無溫度補(bǔ)償8蓋板不銹鐵無緊固零件9屏蔽片不銹鐵鍍鎳或鍍銀屏蔽和均勻磁場10墊片紫銅鍍銀11膠水“聚乙烯”橡膠固定引腳12標(biāo)簽13（其它）鐵氧體帶戒指環(huán)固定目前十六頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵器件選型---隔離器三、功放的關(guān)鍵器件

鐵氧體---特性及應(yīng)用：

利用這種材料在直流磁場和微波場共同作用下呈現(xiàn)出的旋磁效應(yīng)制成的微波鐵氧體器件如環(huán)行器、隔離器等，鐵氧體隔離器：是一種單向傳輸電磁波，微波信號功率沿正向方向傳輸，將功率幾乎全部傳輸給負(fù)載；而負(fù)載反射功波則不可逆。鐵氧體環(huán)形器：是多端口傳輸電磁波的微波器件，常用的是三端口。

永磁體作用：為鐵氧體工作提供偏置磁場，永磁體的極性決定了隔離器的信號時(shí)順時(shí)針方向傳輸還是逆時(shí)針方向傳輸。

鐵氧體和永磁體的區(qū)別：微波鐵氧體可以吸收微波能量，并在磁場作用下有旋磁特性，永磁體不可以吸收微波能量，能充磁能，為鐵氧體提供偏置磁場。目前十七頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵器件選型---隔離器三、功放的關(guān)鍵器件

目前十八頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵器件選型---隔離器三、功放的關(guān)鍵器件

目前十九頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵器件選型---隔離器三、功放的關(guān)鍵器件

目前二十頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵器件選型---隔離器三、功放的關(guān)鍵器件

目前二十一頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵器件選型---隔離器三、功放的關(guān)鍵器件

目前二十二頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵器件選型---隔離器三、功放的關(guān)鍵器件

隔離器應(yīng)用質(zhì)量問題：1、鐵氧體隔離器負(fù)載燒毀。（Antone項(xiàng)目）2、鐵氧體隔離器內(nèi)導(dǎo)體連接片燒毀。3、鐵氧體隔離器諧波抑制不夠。(PA-4145FWB0中試）4、鐵氧體隔離器IMD指標(biāo)不夠。5、鐵氧體隔離器平面度不夠，導(dǎo)致接觸不良，散熱效果不好。（玻利維亞訂單）6、鐵氧體隔離器密封不好，能量輻射。目前二十三頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵器件選型---耦合器三、功放的關(guān)鍵器件

目前二十四頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵器件選型---耦合器三、功放的關(guān)鍵器件

目前二十五頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵器件選型---3dB電橋三、功放的關(guān)鍵器件

目前二十六頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵器件選型---延時(shí)線三、功放的關(guān)鍵器件

線性互易元件

常用的線性互易元件包括：匹配負(fù)載、衰減器、移相器、短路活塞、功分器、微波電橋、定向耦合器、阻抗變換器、濾波器和延時(shí)線等。貼片延時(shí)線同軸線腔體延時(shí)濾波器可調(diào)延時(shí)器目前二十七頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵器件選型---延時(shí)線三、功放的關(guān)鍵器件

時(shí)延的定義目前二十八頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵器件選型---延時(shí)線三、功放的關(guān)鍵器件

時(shí)延的計(jì)算方法

目前二十九頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵器件選型---延時(shí)線三、功放的關(guān)鍵器件

貼片延時(shí)線的材料工藝1、材料工藝：PTFE和LTCC。2、電路設(shè)計(jì)：射頻帶狀線；3、多層PCB基片壓合疊成。

XDL09-8-080的參數(shù)：帶狀線形式，抗外部干擾能力強(qiáng)S型彎曲走線，感抗小介質(zhì)材料韌性好，不容易壓折3層信號面，4層地平面目前三十頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵器件選型---延時(shí)線三、功放的關(guān)鍵器件

可調(diào)延時(shí)線主要參數(shù)：1910MHz~2010MHz時(shí)延可調(diào)節(jié)量0.5ns相位波動1°以內(nèi)插損2.3dB以內(nèi)回波-19dBOIP3為28dBm控制電壓（0V~9V）工作溫度-40°~85°1900MHz可調(diào)延時(shí)線目前三十一頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵器件選型---延時(shí)線三、功放的關(guān)鍵器件

腔體延時(shí)濾波器FD-G8514-IS01延時(shí)濾波器項(xiàng)目名稱電氣指標(biāo)頻率范圍（MHz）890～910910～975帶寬（MHz）2065回波損耗（dB）≥20（常溫）；≥17（高低溫）插入損耗（dB）≤0.60（常溫）；≤0.70（高低溫）≤0.40（常溫）；≤0.45（高低溫）帶內(nèi)波動（dB）≤0.15（常溫）；≤0.20（高低溫）≤0.10（常溫）；≤0.13（高低溫）相位波動（deg）≤1.5（常溫）；≤2.0（高低溫）≤1.0（常溫）；≤1.3（高低溫）中心頻率群時(shí)延（ns）/13.9±0.2@942.5MHz功率容量（W）常溫、常壓下，100（平均功率）；800（峰值功率）目前三十二頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵器件選型---延時(shí)線三、功放的關(guān)鍵器件

延時(shí)器件在前饋功放中的應(yīng)用FeedForward環(huán)路對消原理圖目前三十三頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵器件選型---延時(shí)線三、功放的關(guān)鍵器件

延時(shí)器件在RF_AP功放中的應(yīng)用目前三十四頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵器件選型---延時(shí)線三、功放的關(guān)鍵器件

延時(shí)器件的選用從功率大小和插損角度考慮，要求插損小而功率大的器件選用延時(shí)濾波器。考慮SMT工藝、一致性、布局空間大小，最好選用貼片延時(shí)線。考慮成本、可調(diào)可生產(chǎn)性，采用同軸線繞制?？紤]成本、可調(diào)可生產(chǎn)性、而且時(shí)延調(diào)節(jié)范圍比較小，采用可調(diào)延時(shí)電路。思考題：同軸線和貼片延時(shí)線延時(shí)（或相位）和頻響的關(guān)系？1、同軸線的延時(shí)和頻響是線性的，所以時(shí)延與頻段無關(guān)；2、貼片延時(shí)線延時(shí)和頻響是非線性的，不同的頻段時(shí)延是不同的；但，在窄帶范圍內(nèi)是線性。目前三十五頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵器件選型---延時(shí)線三、功放的關(guān)鍵器件

貼片延時(shí)線的選用考慮耦合很關(guān)鍵，考慮耦合后時(shí)延隨頻率增加而增加，與指標(biāo)相符插損隨頻率變化較大，與指標(biāo)相符不考慮耦合時(shí)時(shí)延基本不隨頻率變化，與理論一致插損隨頻率變化較小，與經(jīng)驗(yàn)一致進(jìn)一步分析1.3GHz~2.5GHz內(nèi)，考慮耦合時(shí)的時(shí)延大于不考慮耦合時(shí)的時(shí)延，即相同長度的帶狀線，如果繞成強(qiáng)耦合的形狀，可以獲得更大的時(shí)延；所以可以以更小的尺寸獲得相同的時(shí)延量。目前三十六頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵器件選型---巴倫三、功放的關(guān)鍵器件

巴侖的基本概念目前三十七頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵器件選型---巴倫三、功放的關(guān)鍵器件

變壓器巴倫傳輸線巴侖微帶線寬帶巴侖饋電平衡－－－磁耦合式、反向式、對稱式、扼流式等平衡器類型。功放常用的種類帶狀線巴侖LC巴侖目前三十八頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵器件選型---巴倫三、功放的關(guān)鍵器件

目前三十九頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵器件選型---巴倫三、功放的關(guān)鍵器件

目前四十頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵器件選型---巴倫三、功放的關(guān)鍵器件

平衡式輸入輸出的優(yōu)點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)抗電源噪聲抗地噪聲能力強(qiáng)具有偶數(shù)諧波抑制功能所以平衡式輸入輸出電路在功放電路中應(yīng)用較多：如AD8362檢波管，SC18**預(yù)失真芯片系列。微帶線是單端非平衡端口，與平衡式端口相連時(shí)需要巴倫進(jìn)行變換。目前四十一頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵器件選型---A類IC微波放大管三、功放的關(guān)鍵器件

晶體管：泛指一切以半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)的單一元件。晶體管有時(shí)多指晶體三極管，主要分為雙極性晶體管（BJT）和場效應(yīng)晶體管（FET）兩大類。雙極性晶體管（BJT）：根據(jù)不同的摻雜方式在同一硅片上制造出三個(gè)摻雜區(qū)域，并形成兩個(gè)PN結(jié)，構(gòu)成晶體管。放大作用表現(xiàn)為小的基極電流可以控制大的集電極電流，屬流控器件，單電源供電。場效應(yīng)晶體管（FET）：利用輸入回路的電場效應(yīng)來控制輸出回路電流的一種半導(dǎo)體器件，屬壓控器件。它僅靠半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子導(dǎo)電，又稱單極性晶體管，分為結(jié)型和絕緣柵型（MOS管）兩種不同的結(jié)構(gòu)。我們常用的大功率LDMOS管屬于N溝道的增強(qiáng)型MOS管，雙電源供電。目前四十二頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵器件選型---LDO電源三、功放的關(guān)鍵器件

線性電源傳統(tǒng)線性電源低壓差線性電源（LDO)開關(guān)類電源

Chargepump(inductorlessDC-DC)DC-DC(inductor)LDO（LowDropoutLinearRegulator）俗稱低壓差線性穩(wěn)壓管，是一個(gè)功率很低的微型片上系統(tǒng)。它通常由具有低導(dǎo)通電阻的MOS調(diào)整元件、基準(zhǔn)電壓源、誤差放大器和各種保護(hù)電路等功能模塊集成在同一個(gè)芯片上而成。具有低壓差、高效率、高性能、高PSRR、小體積、低成本等特點(diǎn)。壓差靜態(tài)電流待機(jī)電流瞬態(tài)響應(yīng)線性調(diào)整率負(fù)載調(diào)整率電源抑制比精度功耗LDO關(guān)鍵參數(shù)目前四十三頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵器件選型---電阻、電感、電容三、功放的關(guān)鍵器件

常用電阻分類普通貼片電阻、精密取樣電阻、功率負(fù)載、熱敏電阻等。電阻的射頻特性：電阻射頻模型理想電阻R；并聯(lián)電容Ca,Cb；串聯(lián)引線電感Ls；目前四十四頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵器件選型---電阻、電感、電容三、功放的關(guān)鍵器件

常用電感分類實(shí)心電感、空心繞線電感、繞線電感、閉磁電感、磁珠等。電感的射頻特性：電感射頻模型：理想電感L，Z=jωL；串聯(lián)電阻Rs；引線串聯(lián)電感Ls；并聯(lián)電容C1，C2目前四十五頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵器件選型---電阻、電感、電容三、功放的關(guān)鍵器件

常用電容分類普通介質(zhì)MLCC電容、鉭電容、鋁電解電容、高Q微波電容等。電容的射頻特性：多層射頻電容模型：理想電容C，Z=1/jωC；串聯(lián)電阻Rs；引線串聯(lián)電感Ls；并聯(lián)電容Cp；并聯(lián)電阻Rp。目前四十六頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵器件選型---二極管、三極管、場效應(yīng)管三、功放的關(guān)鍵器件

二極管分類

二極管按其實(shí)現(xiàn)的功能主要分為：限幅二極管、整流二極管、開關(guān)器件（PIN管）、檢波二極管、變?nèi)荻O管、快恢復(fù)二極管、肖特基二極管、光敏二極管、TVS二極管、以及發(fā)光二極管等等。三極管三極管一般稱為雙極性晶體管，是通過制作工藝將兩個(gè)PN結(jié)結(jié)合在一起構(gòu)成。兩PN結(jié)作用，可使三極管成為一個(gè)具有控制電流作用的器件，可用作放大微弱信號和做無觸點(diǎn)的開關(guān)。有PNP和NPN兩種結(jié)構(gòu)。主要是Si管和Ge管。目前四十七頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵器件選型---二極管、三極管、場效應(yīng)管三、功放的關(guān)鍵器件

場效應(yīng)管定義場效應(yīng)管是利用電場效應(yīng)來控制半導(dǎo)體內(nèi)載流子，使通過半導(dǎo)體內(nèi)的電流大小隨電場強(qiáng)度的改變而變化的由電壓控制電流的放大器件。英文簡寫為：MOSFET1、按封裝分：分為塑料封裝和金屬封裝2、按功率分：分為大、中、小功率3、按頻率分:分為高、中、低頻4、按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分：結(jié)型（JFET)和絕緣柵型（IGFET)5、按溝道分：分為N溝道和P溝道其中絕緣柵型又可以細(xì)分為N溝道增強(qiáng)型和耗盡型，P溝道增強(qiáng)型和耗盡型。場效應(yīng)管分類目前四十八頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵器件選型---二極管、三極管、場效應(yīng)管三、功放的關(guān)鍵器件

場效應(yīng)管的應(yīng)用目前四十九頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)四、功放關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)

4.1信號的峰值功率、平均功率和峰均比PAR

解釋：平均功率是系統(tǒng)輸出的實(shí)際功率。在某個(gè)概率下峰值功率跟平均功率的比就稱為在某個(gè)概率下的峰均比，如PAR=9.1@0.1%,各種概率下的峰均比就形成了CCDF曲線（互補(bǔ)累積分布函數(shù)）。 在概率為0.01%處的PAR，一般稱為CREST因子。4.2噪聲噪聲是指在信號處理過程中遇到的無法確切預(yù)測的干擾信號（各類點(diǎn)頻干擾不是算噪聲）。常見的噪聲有來自外部的天電噪聲，汽車的點(diǎn)火噪聲，來自系統(tǒng)內(nèi)部的熱噪聲，晶體管等在工作時(shí)產(chǎn)生的散粒噪聲，信號與噪聲的互調(diào)產(chǎn)物。目前五十頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)四、功放關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)

4.3三階交調(diào)三階交調(diào)（雙音三階交調(diào)）是用來衡量非線性的一個(gè)重要指標(biāo)，在這里仍以放大器為例來說明三階交調(diào)指標(biāo)。用兩個(gè)相隔⊿f，且電平相等的單音信號同時(shí)輸入一個(gè)射頻放大器，則放大器的輸出頻譜大致如下：三階交調(diào)常用dBc表示，即交調(diào)產(chǎn)物與主輸出信號的比。目前五十一頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)四、功放關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)

4.4三階截止點(diǎn)

任一微波單元電路，輸入雙音信號同時(shí)增加1dB，輸出三階交調(diào)產(chǎn)物將增加3dB，而主輸出信號僅增加1dB（不考慮壓縮），這樣輸入信號電平增加到一定值時(shí)，輸出三階交調(diào)產(chǎn)物與主輸出信號相等，這一點(diǎn)稱為三階截止點(diǎn)，對應(yīng)的輸入信號電平稱為輸入三階截止點(diǎn)，對應(yīng)的輸出信號電平稱為輸出三階截止點(diǎn)。注意：三階截止點(diǎn)信號電平是不可能達(dá)到的，因?yàn)樵谶@時(shí)早已超過微波單元電路的承受能力。目前五十二頁\總數(shù)五十六頁\編于十二點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)四、功放關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)

4.7回波損耗 回波損耗也是射頻上用得比較多得一個(gè)名詞，它和前面得反射系數(shù)、駐波比都是用來反映端口得匹配狀況的。回波損耗表示端口的反射波的功率與入射波功率之比。回波損耗與反射系數(shù)的關(guān)系為：