如何使用ADS实现基站功率放大器的仿真实现

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上传日期: 2020-08-14

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标签:ADS(402)GSM(637)功率放大器(1090)

  为了加快功率放大器的设计并降低网络运营成本提高网络质量,文中在详细分析基站功率放大器技术要求的基础上,主要论述了基站功率放大器的设计参数和仿真过程,提出了一种利用ADS 软件进行功放仿真和设计的方法。利用该方法对中心频率为 1960MHz 基站功放的功率增益、功率附加效率、三阶互调等参数进行了仿真和设计,同时和测试结果进行了比较。结果表明利用该方法设计基站功放是可行的。

  1 引言

  随着功放技术、基带处理技术与射频拉远等技术的重大突破,基站性能大幅度提高,现已经进入了新一代3G 基站时代。移动网络在实际使用过程中,由于地形环境的影响很多基站并未达到预期的效果。为了改善网络覆盖,通常有三种方法:①添加基站,覆盖盲区;②增设直放站,延伸并扩大原基站信号,以增强信号覆盖;③在原有的网络设备基础上,通过提高基站的发射功率扩大覆盖范围。基站功放就是一种通过提升基站发射功率来优化网络覆盖的解决方案。加装基站功放后,基站输出功率、有效覆盖面积增加,因此覆盖一定区域的基站数量可以减少。文中就是在这种背景要求下,以飞思卡尔半导体的LDMOS 晶体管- MRF6S19060N 为例,在ADS 环境下仿真设计了一个应用在1930 ~ 1990MHz 基站的功率放大器。基站功放属于大信号放大器,输入功率和可控衰减范围大、三阶交调抑制比要求高等都是基站功放设计的难点。文中针对以上问题提出了单双音信号分别输入的仿真方法并给出了设计步骤,最后和测试结果进行了比较。仿真结果与测试结果的一致性说明了仿真的有效性。

  2 基站功率放大器的技术要求

  作为优化网络信号覆盖的一种解决方案,基站功率放大器(加塔顶放大器) 具有较高的实用价值。基站功放作为基站射频信号的输出必须保证其输出信号满足移动通信系统的技术规范对空中射频信号的所有技术要求。主要有以下几个方面的要求:

  (1) 输出功率。

  输出功率应符合通信系统基站发射功率等级要求。鉴于目前国内大部分GSM 系统基站输出功率等级为5 级,且塔顶放大器能将噪声系数改善6dB,因此基站功放一般也按6dB 增益提高,把以前5 级提高到3 级,这样输出功率也有一定的改善。

  (2) 增益。

  基站功率放大器的增益应能满足不同基站功率等级需要,根据上行链路中塔顶放大器的增益进行调整,以达到上下行链路的平衡。一般要求大于6dB.

  (3) 互调失真。

  根据TS GSM05. 05 要求,GSM 系统单载波信号满功率输出时,IMD 小于- 26dBc, 用双音测试法测试,当峰值包络功率等于最大输出功率时,IMD《- 26dBc.

  (4) 杂散发射。

  GSM 系统基站功率放大器的杂散发射按GSM05. 05 技术规范要求,应满足:0. 9kHz ~1GHz 范围内≤- 36dBm; 1GHz~ 12. 75GHz 范围内≤- 30dBm. 因此,基站功率放大器必须具备一定的滤波功能,一方面滤除上行频带内的噪声,另一方面抑制因功率放大器非线性而产生的谐波失真分量。

  (5) 端口驻波。

  基站功率放大器插入BTS 后,必须不影响原系统的匹配,一般要求功率放大器输入、输出端口驻波系数小于1. 2。

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