基于功率放大器技术的无线本地环路的构建

提供广域无线电信需要良好的功率放大器。无线本地环路涵盖了一系列应用，功率放大器的RF要求差异很大。无论是宽带无线接入（BWA），环路无线电（RITL），固定无线接入（FRA）还是固定无线接入（FWA）功率，外形和成本都是覆盖最后一英里的关键设计元素。随着对宽带服务需求的增长，将灵活的语音服务捆绑到布线不能或不会到达的地方仍然是一个增长的市场。所有这些都必须考虑功率放大器，特别是便携式手机。

WiMAX和DECT等技术为跨越这一最后一英里提供了新的机会，为更广泛的领域提供电信服务。现在模拟电视服务的关闭开启了利用600 MHz和900 MHz左右的“白色空间”频率提供本地低成本宽带服务的机会，这些服务还带有语音（作为IP语音）并提供其他服务。电信服务。美国卡尔森无线技术公司等公司正在通过美国监管机构的实验许可证提供使用这些空白频率的非视距系统。最新一代产品性能提升了四倍，速度高达16 Mb/s。除了使用UHF频谱的所有优点外，该技术还具有更高的调制性能和更高的可靠性，这归功于其专有的均衡系统。

使用这些空置的电视频道，系统将无线宽带带到太崎岖或远程微波的位置。能够穿透树叶并在山上旅行，UHF信号带来前所未有的宽带，为最后一英里的位置提供远程学习和住宅连接。

有多种器件可用于支持这些较低频率，但这些器件都是分立式射频器件，例如飞思卡尔半导体MBC13917，通过SiGe BiCMOS设计提供100 MHz至2.5 GHz频率。

Maxim的MAX2235低压硅射频功率放大器（PA）设计用于900 MHz频段，适用于白色空间和其他无线本地环路应用。它采用+2.7 V至+5.5 V单电源供电，非常适合与3节NiCd或1节锂离子电池配合使用。该器件采用+3.6 V电源提供+30 dBm（1 W）典型输出功率，+ + 2.7 V电源提供+28 dBm输出功率。

MAX2235的增益可在37 dB范围内调节。功率控制引脚控制增益和偏置，即使在较低的输出功率水平下也能保持最佳效率，从而延长电池的使用寿命。输出功率为+30 dBm时，效率通常为47％。额外的省电功能是关断模式，通常可将电源电流降至1μA以下。

该PA的一个关键特性是其自动调节功能。在导通和关断期间，RF包络被控制为在上升沿和下降沿接近升余弦，从而最小化瞬态噪声和频谱飞溅。通过选择外部电容的值来设置斜坡时间。

Skyworks的SE2435L是一款高性能，高度集成的RF前端模块，专为工作在860至930 MHz频段的高功率ISM频段应用而设计。

SE2435L的设计易于使用，灵活性最大，完全匹配50？输入和输出，以及兼容1.6 - 3.6 V CMOS电平的数字控制。 RF模块可在2.0至4.8 V的宽电源电压范围内工作，使SE2435L可在电池放电曲线的广泛范围内用于电池供电应用。

集成PA提供30 dBm输出功率，而带有可编程旁路的集成LNA和具有Tx和Rx分集的集成天线开关，使单端50的系统设计显着简化？ Tx/Rx RF接口。

图1：Skyworks的SE2435L工作在860 - 930 MHz频段。

WiMAX也是一种重要的无线本地环路技术，可提供更高的宽带数据速率和WLL应用范围。然而，世界各地有许多不同的技术可用于限制大量开发的机会。

Region

频段（GHZ）评论加拿大2.3

2.5

3.5

5.8美国2.3

2.5

5.8中南美洲2.5

3.5

5.8分配因国家/地区而异每个分配中的碎片带。欧洲2.5

3.5

5.8 5.8 GHz在大多数欧洲国家/地区不可用。各国之间的分配非常分散。中东和非洲2.5

5.8频谱非常分散。俄罗斯2.5

3.5

5.8 2.5 GHz目前分配给IMT 2000.亚太地区（包括中国，印度，澳大利亚等）2.3

2.5

3.3

3.5

5.8 》表1：全球WiMAX的频段。

Avago Technologies的ALM-32320是高线性度，2 W WiMAX功率放大器，具有良好的性能，在1 dB增益压缩点具有出色的功率附加效率（PAE），通过使用Avago专有的0.25μmGaAs增强模式实现pHEMT过程。

所有匹配的组件都完全集成在模块中，使ALM-32320非常易于用于开发WLL应用的WiMAX基站。它工作在3.5 GHz频段，增益为12.6 dB，输出功率为34.5 dBm，增益压缩为1 dB，噪声系数为2.5 dB。

对于其他WiMAX频段，恩智浦BLF6G27是一款针对WiMAX基站的10 W LDMOS功率晶体管，此次工作频率范围为2300 MHz至2400 MHz和2500 MHz至2700 MHz。

图2：恩智浦10 W WiMAX基站功率晶体管。

Skyworks还提供双级低噪声放大器，可在1.5 GHz至3 GHz范围内工作，以覆盖许多WiMAX范围以及DECT频率（下图）。 SKY67106-306LF是一款GaAs pHEMT和HBT两级LNA，具有有源偏置和高线性度性能。该器件的pHEMT前端提供超低噪声系数（NF），而HBT输出级提供高增益，线性和效率。同时，DECT已经从提供家庭中的低成本无线手机扩展到通过无线本地环路提供数据和语音。在更广泛的区域提供覆盖需要放大器中更多的功率，这可能影响基站和提供到终端（例如PC）的链路的终端或加密狗的设计。

欧洲原始DECT的1800 MHz至1900 MHz频段很好地映射了GSM的蜂窝频谱，并允许使用相同的RF技术。在美国，1920至1930 MHz频段用于避免来自其他无线设备的干扰。

根据最新消息，DECT和最新的面向IP的CAT-iq标准版本将在未来四年内迅速发展，从2011年的300万台增加到2015年的2560万台。 IMS Research的市场数据。消费者家庭中通信技术的使用不断变化以及VoIP服务的使用推动了这一市场的发展。

欧洲，传统上DECT在住宅网关中表现良好的地区可能是该技术的主要区域，但亚洲是最具增长潜力的地区;该地区的出货量预计将在2015年激增至670万台，几乎相当于北美预计的680万台，但仍落后于欧洲850万台出货量的预计市场。

“DECT已经接管了固定电话市场，随着许多连接技术融入住宅网关，它有可能成为家庭VoIP解决方案的重要组成部分，”市场上的Heath Lockett说道。 IMS Research分析师。 “事实上，许多互联网服务提供商已经将这项技术整合了好几年了，预计在短期到中期内也会有更多的技术跟进。”

消费者对VoIP的认识有望继续增长，因为产品和服务激增，并且利用HD Voice等功能，通过CAT-iq（DECT标准的IP聚合扩展）显着提高通话质量，该技术可以成为未来网关的一个特色。

Linx Technologies的BBA系列是一系列低成本高性能宽带RF放大器。这些模块非常适合各种放大和缓冲应用，包括扩展Linx自己的RF模块的范围。

他们使用先进的砷化镓异质结双极晶体管（HBT）增益级，可获得高增益和IP3，出色的平坦度和低噪声。它们是独立的，具有50Ω输入和输出阻抗，只需要一个外部直流偏置电阻即可按规定运行。

BBA-519-A是高功率型号，适用于变送器的最终增益级。该放大器可以将发射机的输出功率提高到更高的水平，并提供范围的显着增加（在法律上合适）。它具有4.8 dB噪声系数和10 MHz至3 GHz宽带工作，在900 MHz时具有+18 dB的小信号增益和高达+17 dB（50 mW）的线性输出功率，可提供更长的范围或允许功率为按比例缩小给定范围以延长终端的电池寿命。

能够将功率放大器与控制系统相匹配有助于减少RF级的损耗，并使设计人员能够最大化无线本地环路系统的范围和电池寿命。

ADI公司的AD8311是一款完整的低成本子系统，用于精确控制工作频率范围为100 MHz至2.5 GHz且典型动态范围为50 dB的RF功率放大器。

对数放大器技术比使用二极管探测器的控制器提供更宽的测量范围和更高的精度，因此针对无线本地环路应用的手机以及蜂窝手机。特别是，它的温度稳定性在-40°C至+ 85°C的特定范围内非常出色。

图3：ADI公司的AD8311 PA控制器。

高灵敏度允许在低信号电平下进行控制，从而减少需要耦合到检测器的功率。为方便起见，信号在内部交流耦合。这种高通耦合，角大约为0.016 GHz，决定了最低工作频率，允许直流电源接地，以实现更简单的系统设计。

AD8311提供电压输出VAPC，其电压范围和电流驱动直接连接到大多数手机功率放大器的增益控制引脚。 VAPC可以从地面以上300 mV摆动到电源电压以下200 mV以内。可支持高达6 mA的负载电流。

进一步简化AD8311的应用，设定点接口的输入电阻超过35MΩ，偏置电流通常为0.26μA。

它可以与AD9861集成转换器配合使用，以连接到系统的其余部分并提供必要的连接。它结合了双10位模数转换器（ADC）和双10位数模转换器（TxDAC）。 -50版本针对50 MSPS及更低的ADC采样进行了优化，而-80针对50 MSPS和80 MSPS之间的ADC采样速率进行了优化。

图4：使用AD9861将PA连接到WLL系统的其余部分。

双TxDAC的工作速度高达200 MHz，包括一个可旁路的2×或4×插值滤波器。还有三个辅助转换器可用于提供所需的系统级控制电压或监控系统信号。 AD9861针对高性能，低功耗，小尺寸进行了优化，可为宽带通信市场提供经济高效的解决方案。

灵活的双向20位I/O总线，适用于各种定制数字后端或开放市场的DSP。在半双工系统中，接口支持20位并行传输或10位交错传输。在全双工系统中，该接口支持交错式10位ADC总线和交错式10位TxDAC总线。灵活的I/O总线减少了引脚数量，因此减少了AD9861及其连接设备所需的封装尺寸。

无线本地环路仍在许多领域用于提供经济高效的语音和数据服务，而功率放大器技术是提供更长距离的关键。不同的技术，从新推出的白色空间频率到现有的，经过充分验证的DECT和CAT-iq无绳电话标准，为这类系统的设计者提供了一系列机会。 WiMAX还有用于本地环路设计的功率放大器和功率晶体管解决方案，但分散的频谱分配使得开发具有足够容量的产品变得困难。为手机开发的PA技术可用于提供WLL系统所需的更长距离，并提供前沿路径以提供最后一英里的语音和宽带数据。