探索SC1894：225MHz - 3800MHz RF功率放大器线性化器

在无线通信领域，功率放大器的线性化是一个关键问题。随着通信技术的不断发展，对功率放大器的线性度要求越来越高。今天，我们就来深入了解一款高性能的RF功率放大器线性化器——SC1894。

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产品概述

SC1894是Scintera®第三代RF功率放大器线性化器（RFPAL™），相较于前几代产品，它在矫正和功能方面有了显著提升。这是一款完全自适应的RFin/RFout预失真线性化解决方案，适用于各种类型的放大器、不同的功率水平和多种通信协议。

工作原理

SC1894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矫正函数，以最大程度地减少PA自身产生的失真和损伤。其采用RF域模拟信号处理技术，能够在宽信号带宽下工作，并且功耗极低。

功能拓展

除了线性化功能外，SC1894还能对RFIN和RFFB进行精确的RF功率测量。同时，它还具备设计支持功能，如频谱监测和邻道泄漏比（ACLR）报警等，这些功能可通过SC1894的串行外设接口（SPI）总线进行访问。

应用领域

SC1894的应用范围十分广泛，涵盖了多个通信领域：

蜂窝基础设施（SC1894A - 00C13）

适用于单载波/多载波、多标准的通信系统，如CDMA/EVDO、TD - SCDMA、WiMAX®、WCDMA/HSDPA、LTE和TD - LTE等。可用于基站放大器、远程射频头（RRH）、增强放大器、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）和多输入多输出（MIMO）系统等。

微波回传（SC1894A - 00M13）

支持BPSK、QPSK以及高达1024 - QAM的调制方式，可用于中频到射频的室外单元（ODU），并支持自适应编码和调制（ACM）以及自动发射功率控制（ATPC），控制速率高达100dB/s。

广播基础设施（SC1894A - 00C13）

适用于超高频（UHF）数字广播，如DVB - T/H/T2、CMMB、ISDB - T和ATSC等标准，还可用于数字地面UHF放大器、激励器、驱动器和发射机等。

产品特性

高性能线性化

采用标准CMOS工艺的RFin/RFout PA线性化片上系统（SoC），具备完全自适应矫正功能，可实现高达28dB的ACLR和38dB的互调失真（IMD）改善（性能取决于放大器、偏置和波形）。

灵活的时钟支持

支持多种外部参考时钟，包括10、13、15.36、19.2、20、26和30.72MHz，为不同的应用场景提供了更多的选择。

低功耗设计

功耗较低，占空比反馈（9%）模式下功耗为600mW，全自适应模式下为1200mW，有助于降低系统的整体功耗。

宽频率范围

工作频率范围为225MHz至3800MHz，输入信号带宽为1.2MHz至75MHz，能够满足不同频段和带宽的应用需求。

小尺寸封装

采用9mm x 9mm QFN封装，尺寸小巧，便于集成到各种设备中。

高可靠性

工作温度范围为 - 40°C至 + 105°C，完全符合RoHS标准，采用绿色环保材料，具有较高的可靠性和稳定性。

双RF功率测量

具备双RF功率测量功能，可对RFIN和RFFB进行精确测量。

产品优势

易于使用

集成了RFin/RFout解决方案，减少了固件开发的工作量，降低了开发难度。

降低成本

能够降低系统的功耗和运营成本（OPEX），减少物料清单（BOM）成本、面积和总体积。例如，可使用更小的电源、散热器和外壳，还能省去微控制器和功率检测器。

小尺寸实现

实现尺寸小于6.5 (cm^{2})，适合对空间要求较高的应用场景。

经过验证的可靠性

经过现场验证，具有载波级的可靠性，能够满足各种复杂环境下的应用需求。

详细技术分析

预失真技术

在当今的电信系统中，宽带信号具有高峰均比和严格的频谱再生规范，这对功率放大器的线性度提出了很高的要求。传统的通过降低输出功率来提高线性度的方法会降低效率，增加成本。而SC1894采用RF域的复杂信号处理技术，在片上系统中实现了宽信号带宽、宽工作频率和低功耗，能够有效线性化各种高效功率放大器拓扑，减少开发成本，加快产品上市时间。

RF功率管理单元（PMU）

分析

RFIN和RFFB的对数斜率和截距是通过在标称工作条件下收集的数据进行线性回归得到的。对连续波（CW）波形的线性响应误差是实际输出与理想输出的dB差值，这是衡量设备对CW和调制波形线性响应的指标。在系统未校准的情况下，对CW波形的线性响应误差是相对精度的一种衡量，同时也能验证线性度以及调制对设备响应的影响。以 + 25°C性能为参考，可衡量不同温度下的性能误差，该误差主要受与温度相关的输出变化影响。

代码转换

PMU代码以16位有符号整数表示，并通过以下公式转换为dBm（参考巴伦输入）： 对于RFIN： [P Balun =frac{ RFIN PMU (CODE) × 3.01}{1024} +OFFSET{RFSET }{RFIN}(dBm)] 对于RFFB： [P Balun =frac{ RFFB PMU (CODE) × 3.01}{1024}] 其中，(OFFSET{RFIN})和(OFFSET_{RFFB})取决于终端系统特性和RFPAL的器件间差异。为了实现绝对精度，必须遵循发布说明和SPI编程指南中规定的PMU校准程序。

测量注意事项

为了提供足够的积分样本以实现精确的信号测量，默认积分时间（测量窗口）固定为40ms。需要注意的是，如果测量窗口不是系统帧长度的整数倍，功率测量窗口将跨越不完整的帧，从而导致测量误差。不过，实现精确测量并不要求帧和测量窗口同步。

TDD应用考虑

PMU完全支持对时分双工（TDD）波形的精确测量。PMU不会区分PA开启和关闭时采集的样本，这会影响占空比小于100%的波形的读数（如TDD应用）。例如，50%占空比波形的PMU读数比相同信号100%占空比时的读数低3dB。根据系统要求，PMU可以轻松计算并补偿与TDD测量相关的偏移。

电气特性

绝对最大额定值

项目	范围
电源电压（VDD33到GND）	- 0.3V至 + 3.8V
电源电压（VDD18到GND）	- 0.2V至 + 2.2V
输入电压（1.8V引脚）	- 0.2V至VDD18 + 0.2V
输入电压（3.3V引脚）	- 0.3V至VDD33 + 0.3V

工作额定值

工作温度范围为 - 40°C至 + 105°C。需要注意的是，任何超出上述范围的应力都可能永久性损坏设备，规定的应力额定值并不意味着在这些范围内具有功能性能。长时间暴露在绝对最大额定值下可能会降低产品的可靠性。

DC特性

参数	最小值	典型值	最大值	单位
电源电压（VDD33到GND）	3.1	3.3	3.5	V
电源电压（VDD18到GND）	1.7	1.8	1.9	V
电源峰值电流（VDD33到GND）		100	120	mA
电源峰值电流（VDD18到GND）		840	900	mA
平均功耗：满量程自适应、跟踪和AF		1200	1400	mW
平均功耗：占空比反馈		600		mW

射频信号特性

参数	符号	条件	最小值	典型值	最大值	单位
工作频率	f		225		3800	MHz
输入信号带宽	BW signal		1.2		75	MHz
噪声功率		参考PA输入0dBm		- 140	- 137	dBm/Hz
带内CW杂散功率（698MHz - 960MHz）	P spurLF			- 76	- 69	dBm
带内CW杂散功率（1800MHz - 2200MHz）	P spurMF			- 69	- 62	dBm
带内CW杂散功率（2400MHz - 2700MHz）	P spurHF			- 53	- 41	dBm

不同频段的RF输入范围

针对不同的频率范围，SC1894的RF输入范围有所不同：	频率范围	项目	最小值	典型值	最大值	单位
225MHz - 470MHz	峰值RFIN_BLNP	- 6	0	+ 2	dBm
	峰值RFFB_BLNP	- 16	- 8	- 6	dBm
	RMS RFIN_BLNP	- 13	- 10	- 8	dBm
	RMS RFFB_BLNP	- 23	- 18	- 16	dBm
	RFIN_BLNP工作范围	- 48		- 8	dBm
	RFFB_BLNP工作范围	- 56		- 16	dBm
470MHz - 700MHz	峰值RFIN_BLNP	- 6	0	+ 2	dBm
	峰值RFFB_BLNP	- 16	- 8	- 6	dBm
	RMS RFIN_BLNP	- 13	- 10	- 8	dBm
	RMS RFFB_BLNP	- 23	- 18	- 16	dBm
	RFIN_BLNP工作范围	- 48		- 8	dBm
	RFFB_BLNP工作范围	- 56		- 16	dBm
700MHz - 2700MHz	峰值RFIN_BLNP	- 2	+ 4	+ 6	dBm
	峰值RFFB_BLNP	- 12	- 4	- 2	dBm
	RMS RFIN_BLNP	- 9	- 6	- 4	dBm
	RMS RFFB_BLNP	- 19	- 14	- 12	dBm
	RFIN_BLNP工作范围	- 49		- 4	dBm
	RFFB_BLNP工作范围	- 52		- 12	dBm
2700MHz - 3300MHz	峰值RFIN_BLNP		+ 6		dBm
	峰值RFFB_BLNP		- 4		dBm
	RMS RFIN_BLNP		- 4		dBm
	RMS RFFB_BLNP	- 14			dBm
	RFIN_BLNP工作范围	- 44		- 4	dBm
	RFFB_BLNP工作范围	- 54		- 14	dBm
3300MHz - 3800MHz	峰值RFIN_BLNP	+ 3	+ 9	+ 11	dBm
	峰值RFFB_BLNP	- 12	- 4	- 2	dBm
	RMS RFIN_BLNP	- 4	- 1	+ 1	dBm
	RMS RFFB_BLNP	- 19	- 14	- 12	dBm
	RFIN_BLNP工作范围	- 41		+ 1	dBm
	RFFB_BLNP工作范围	- 52		- 12	dBm

工作频率范围与应用推荐

频率范围	推荐应用	标识
225MHz - 520MHz	电视空白频段	- 02
225MHz - 960MHz	UHF广播、电视空白频段、公共安全	- 03
520MHz - 1040MHz	低频段蜂窝（698MHz - 960MHz）、UHF广播、电视空白频段、公共安全	- 04
1040MHz - 2080MHz	日本LTE（1400MHz - 1510MHz）	- 05
698MHz - 2700MHz	低频段和高频段蜂窝、卫星通信中频（950MHz - 145MHz）	- 06
1800MHz - 2700MHz（默认）	高频段蜂窝（1800MHz - 2700MHz）	- 07
2700MHz - 3500MHz		- 08
3300MHz - 3800MHz	微波（中频）、WiMAX、LTE	- 09

数字I/O特性

DC特性

参数	符号	条件	最小值	典型值	最大值	单位
CMOS输入逻辑低	V IL		- 0.3		+ 0.8	V
CMOS输入逻辑高	V IH	VDD = 3.3V	2.0			V
CMOS输出逻辑低	V OL				0.4	V
CMOS输出逻辑高	V OH	VDD = 3.3V	2.4			V
SDO CMOS输出电流	I OL /I OH	三态	- 16.0		+ 16.0	mA
STATO CMOS输出电流	I OL /I OH	开漏	- 16.0		0.0	mA

外部时钟（XTALI）

参数	符号	条件	最小值	典型值	最大值	单位
用户可编程外部时钟	f CLK		10	20	30.72	MHz
外部时钟频率精度					1	%
外部时钟频率漂移		包括老化和温度			100	ppm
占空比		方波	45		55	%
外部时钟幅度	V CLK	正弦或方波	500		1500	mV p - p
外部时钟相位噪声	PN CLK	100kHz偏移			- 130	dBc/Hz

晶体要求

参数	符号	条件	最小值	典型值	最大值	单位
ESR