探索SC2200双路射频功率放大器线性化器：特性、应用与优势

在当今的无线通信领域，对于高性能、高集成度且低功耗的射频功率放大器线性化器（RFPAL）的需求日益增长。Maxim Integrated推出的SC2200正是一款满足这些需求的第四代RFPAL产品，下面我们来详细了解一下它的特点、应用和优势。

文件下载：SC2200.pdf

一、SC2200概述

SC2200属于第四代RFPAL家族，相较于前代产品，它实现了更高的集成度和更强大的功能。这是一款双路线性化器，是一种完全自适应的RFIN/RFOUT预失真线性化解决方案，适用于各种类型的放大器、不同的功率水平以及多种通信协议。它支持698MHz至2700MHz的2G到4G标准（FDD和TDD），信号带宽范围从60MHz到1.2MHz。

SC2200接受单端RF信号，无需平衡-不平衡转换器（baluns），并且采用镜像引脚排列，方便双路设计。它利用功率放大器（PA）的输出和输入信号自适应地生成优化的校正函数，以最小化PA的失真。通过在RF域进行模拟信号处理，SC2200能够在宽带宽下工作，同时功耗极低。该双路线性化器针对高性能多输入多输出（MIMO）应用进行了优化，如小基站、有源天线和分布式天线系统。

二、应用领域广泛

2.1 蜂窝基础设施

SC2200适用于多种单载波/多载波、多标准的蜂窝基础设施，包括CDMA/EVDO、TD - SCDMA、WiMAX、WCDMA/HSDPA、LTE和TD - LTE等。它可用于基站放大器（BTS Amplifiers）、远程射频头（RRH）、 booster放大器、中继器、小基站、微基站、微微基站、分布式天线系统（DAS）、有源天线系统（AAS）和MIMO系统等。

2.2 多种功率放大器及输出功率

它支持多种类型的功率放大器，如A类/AB类、Doherty放大器。在蜂窝基础设施中，平均PA输出功率范围为27dBm到40dBm。同时，它兼容多种PA工艺，包括LDMOS、GaN、HBT、GaAs和InGaP。

三、显著优势

3.1 易于使用

• 集成化解决方案：SC2200采用集成的RFIN/RFOUT解决方案，减小了整个系统的外形尺寸，仅为24mm x 26mm。这不仅节省了电路板空间，还降低了系统功耗和运营成本（OPEX）。
• 降低成本：它减少了物料清单（BOM）成本和总体积，同时减小了电源、散热器和外壳的尺寸。较低的回退（Back - Off）还降低了晶体管成本。

3.2 高性能特性

• 宽频率范围：工作频率范围为698MHz - 2700MHz，能满足多种通信标准的需求。
• 集成预放大器和单端RF I/O：内部集成预放大器，并且支持单端RF输入输出，简化了外部电路设计。
• 低功耗：采用单+1.8V电源电压，在不同工作模式下功耗较低。例如，占空比为10%的反馈模式下，双路功耗为1500mW；100%自适应模式下，双路功耗为1.95W。
• 高可靠性：工作温度范围为 - 40°C到 + 100°C，并且符合RoHS、Green、REACH和ISO9001标准，保证了产品在各种环境下的可靠性。
• 强大的线性化能力：采用完全自适应校正技术，在1.2MHz < BWSIG ≤ 60MHz的信号带宽下，可实现高达28dB的邻道泄漏比（ACLR）和38dB的互调失真（IMD）改善。

四、电气特性

4.1 直流特性

SC2200的多个电源引脚（如DVDDIO、AVDD18、DVDD18 到 GND）的供电电压典型值为 1.8V，范围在 1.7V - 1.9V 之间。不同电源引脚的峰值电流有所不同，例如 DVDDIO 到 GND 的供应峰值电流最大为 50mA，AVDD18 到 GND 为 1300mA，DVDD18 到 GND 为 400mA。在全速自适应和占空比反馈模式下，平均功耗分别为 1950mW 和 1500mW。

4.2 射频信号特性

• 工作频率和带宽：工作频率范围为 698MHz - 2700MHz，输入信号带宽范围是 1.2MHz - 60MHz。
• 噪声和增益：噪声功率相对于 RFOUT 的 - 3dBm 为 - 137dBm/Hz。RFINDLY - RFOUT 预放大器在默认固件设置下增益为 10dB，在不同温度和频率下，增益偏差有所不同。例如，在 2140MHz、 - 40°C 到 + 100°C 温度范围内，增益偏差为 ± 1dB；在 2700MHz 时，增益偏差为 - 2dB。
• 路径隔离：路径 A/B 在 2700MHz 时的隔离度为 43dB。

4.3 射频功率范围

在不同频率区间和工作条件下，对 RFIN、RFINDLY、RFFB 和 RFOUT 的峰值功率都有明确的规定。例如，在 698MHz - 2200MHz 且 PA 工作在最大功率时，RFIN 峰值功率范围为 - 3dBm - 3dBm；在 2200MHz - 2700MHz 时，同样条件下 RFIN 峰值功率范围也是 - 3dBm - 3dBm。

4.4 数字 I/O 特性

• 逻辑电平：CMOS 输入逻辑低电平（VIL）为 - 0.2V - 0.2 x VDD，输入逻辑高电平（VIH）为 VDD x 0.8 - VDD x 1.1（VDD = DVDDIO）；输出逻辑高电平（VOH）为 VDD x 0.9 - VDD，输出逻辑低电平（VOL）为 0.0 - 0.1 x VDD。
• 输出电流：CMOS 输出电流（IOL18/IOH18）在 VDVDDIO = 1.8V 时为 - 4.0mA - + 4.0mA。

4.5 外部时钟和晶体特性

• 外部时钟：用户可配置 SC2200 接受 10、13、15.36、19.2、20、26 和 30.72MHz 等外部时钟频率，除 20MHz 外，其他频率需通过 SPI 总线编程。外部时钟的频率精度最大偏差为 1%，频率漂移（包括老化和温度影响）最大为 100ppm，占空比为 45% - 55%，幅度为 500mV P - P - 1500mV P - P，在 100kHz 偏移处的相位噪声最大为 - 130dBc/Hz。
• 晶体：晶体的等效串联电阻（ESR）最大为 50Ω，对地电容负载为 10pF - 12pF，频率精度最大偏差为 250ppm，频率漂移（包括老化和温度影响）最大为 100ppm。

4.6 SPI 总线特性

SPI 总线的各项时间参数都有明确规定，如选择建立时间（tSS）、选择保持时间（tSH）和选择禁用时间（tDIS）均为 100ns，数据建立时间（tDS）为 25ns，数据保持时间（tDH）为 45ns 等。

五、引脚配置与说明

SC2200 采用 SAWN QFN 封装，引脚众多且功能各异。其中，GND 引脚用于 RF 信号屏蔽接地和电源接地；RFIN 系列引脚为模拟输入，用于接收不同路径的 RF 信号；RFOUT 系列引脚为模拟输出，输出处理后的 RF 信号；AVDD18 为模拟电路提供 + 1.8V 直流电源；DVDD18 和 DVDDIO 分别为数字电路和数字 I/O 接口电路提供 + 1.8V 直流电源；XTALI 和 XTALO 用于连接振荡器或外部时钟；MS0 用于加载固件升级；RESETN 为复位引脚；SSCLK、SSSN、SSDI 和 SSDO 用于 SPI 通信等。部分引脚（如 AIN、AIO、DIO 系列）为内部使用预留引脚，不建议连接外部电路。

六、订购信息与评估套件

6.1 订购信息

订购时需注意部件订购号（PON）和运输标识。运输标识“E”表示 7 英寸卷带包装，若留空则为散装运输。

6.2 评估套件

提供了不同频段的评估套件，如 SC2200 - EVK900（698MHz - 960MHz）、SC2200 - EVK1900（1800MHz - 2200MHz）和 SC2200 - EVK2400（2300MHz - 2700MHz），方便工程师进行产品测试和验证。此外，还提供了 SPI - USB 接口/控制器适配器（SC - USB - SPI2*），不过该适配器并非操作评估套件必需，仅在原型调试或生产中编程线性化器且无其他手段时推荐使用。

综上所述，SC2200 以其高集成度、低功耗、宽频率范围和强大的线性化能力等优势，成为现代无线通信系统中功率放大器线性化的理想选择。无论是在小基站、MIMO 系统还是其他蜂窝基础设施应用中，它都能发挥重要作用，帮助电子工程师设计出高性能、低成本的通信系统。大家在实际应用中，有没有遇到过类似线性化器的选型和使用难题呢？欢迎在评论区分享交流。