DXY鼎芯新型大功率基站PA方案设计

方案概述

我国农村很多遍布在山区丘陵地带，村落分布零散，地广人稀。传统基站方案成本较高，难以收回成本，传统的一体化基站存在以下的缺点：

01

馈线损耗大

基站只能位于塔下，需要通过很长的射频馈线把信号输送到几十米甚至上百米高的铁塔上和天线连接。然而，馈线对信号是有衰减的，比如常用的7/8馈线在900MHz上，每100米功率就要衰减4dB，假设机顶发射功率为100瓦，信号到达天线就仅剩40瓦了，功率损失了60%。由于馈线损耗大，基站就需要很高的输出功率来对抗损耗，同时，因为传统基站内部射频功放的效率都比较低，使得基站整体的功耗巨大。如前所述，要在天线端口提供100瓦多功率，为了补偿馈线损耗，则机顶功率需要250瓦，如果功放的效率按20%算，那么，仅功放模块就需要1000瓦，再加上基站内部其他器件的功耗，轻松突破1200瓦。

02

散热难

一体化基站在狭小的机房内，想要散热就必须靠大功率风扇，高速运转的风扇带来高分贝噪音。即使这样，持续散发的热量还是在机房狭小的空间内难以扩散，必须用空调降温，带来了更多的功耗和噪音。

新型大功率基站，可利用已有的乡村宽带，快速解决乡村电信网络普遍服务，助力乡村电商快速发展。新型大功率基站如图1所示，由主机单元（AU）和远端覆盖单元（RRU）两部分组成，功能上主机单元完成基带部分信号处理、上下行信令交互与业务处理，远端覆盖单元具备大功率射频收发功能，提供大功率的信源功率。RRU作为整个基站系统的有源放大核心单元，它的功耗决定了整个基站的功耗。

图1 新型大功率基站

方案设计

为了解决大功率基站功耗高的问题，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决方案，应用于RRU中，解决了基站功耗高的问题。方案中，末级放大单元选择Ampleon公司的LDMOS功率晶体管，型号为BLP9H10S-500AWT，其工作频率925-960MHz，峰值功率500W。通过外围匹配电路，可以使其在输出80W时，漏极电流效率高达55%，适用于60W RRU。为了驱动BLP9H10S-500AWT晶体管，选择了高增益的BLP9G10-30G晶体管作为其前级驱动，整个关键链路如图2所示，图3为方案的实物图。

图2 射频放大关键链路

图3 方案实物图

方案优势总结

1末级BLP9H10S-500AWT的优势◆双管芯结构，主从管芯的功率比约为1:1.5，这样的配置更易于在功率回退中获得更高的电流效率；◆优异的健壮性，能经受VSWR = 10 : 1的驻波失配；◆较低的输出电容，可提高Doherty应用的性能；◆专为低记忆效果而设计，提供出色的数字预失真能力；◆内部匹配，易于使用；◆超高的功率密度，封装尺寸只是同功率等级别的晶体管的一半，缩小了方案尺寸；

◆采用塑料灌注封装，成本低于气腔封装晶体管，更远低于陶瓷盖封装的晶体管，性价比最高。

2

驱动级BLP9G10-30G亦为塑料灌注封装，性价比高，另外其优异的宽带性能，使得在758-960MHz这个宽频段范围内可以共用同1个匹配电路，便于应用。

3

整个方案只需要做匹配电路的微调，就能运用于758-960MHz这个频段内的不同电信运营商的需求，缩短整个开发周期。

附关键词注释：

PA：（Power amplifier）功率放大器

Core Network: 核心网

AU：主机单元

RRU：（Radio Remote Unit）射频拉远单元

Optical fiber：光纤

LDMOS：(laterally-diffused metal oxide semiconductor) 横向扩散金属氧化物半导体