5G通信技术的功能优势及对功率放大器设计的要求？

　　在5G通信中需要高性能的功率放大器
　　在功率放大器（PA）中没有实现高线性度的快速方法。PA在手机的通信基础架构中扮演着非常重要的角色。PA的性能要求将变得更加严格，尤其是随着5G蜂窝移动通信的采用（图1）。
　　在本文中，我们讨论5G通信技术将实现的功能和优势，以及对功率放大器设计的相应要求。
　　此外，我们检查了最常用的PA线性化技术，并评估它们是否适合满足PA要求。稍后，我将研究低功耗线性化器IC，并考虑其在5G应用中降低PA功耗和简化PA设计的潜力。

5G设计挑战

5G在许多方面都优于当前的通信技术。更高的数据速率同时提供给更多用户，并且移动设备的电池寿命将得到延长。为此，PA必须以尽可能高的效率和更宽的带宽（最高100 MHz）运行。

放大器线性度
如果PA是完全线性的，则它应该只能放大并输出所需的输入信号。但是，实际上，不存在这样的PA。实际上，由于输出信号是非线性的，因此会产生失真，并且失真会随着放大器接近饱和点而增加（图2）。

图2.输出功率和失真之间的关系
当施加多音调输入信号时，由于它们是非线性的，所以在PA输出端会出现不需要的相互调制频率（图3）。

图3. PA产生的互调
为了减少PA失真，必须使用某种形式的线性化。以下各节描述了5G环境中最常见的线性化技术的行为和适用性。
限制最大输出功率电平以使整个信号落在PA传输曲线的线性区域内的技术通常称为“补偿”。这种相对简单的方法的缺点在于，PA的效率（将DC功率转换为RF能量的能力）会随着PA的工作点远离饱和点而降低。
在某些系统中，满足信号峰均功率比（PAR）要求所需的补偿可以将PA效率降低到8％。结果，功耗和系统实施成本增加，并且需要大的散热器。

主动线性化
　　为了在不降低效率的情况下提高PA线性度，需要一种称为“预失真”的有源线性化。该技术“预测”了由PA固有的非线性引起的失真量，并将其反相信号注入到信号路径中，从而减小了放大器输出端的无用信号与无用信号之比。（图4）。这被指定为相邻信道功率比（ACLR），并且必须至少为-50dBc。
　　
　　图4.具有预失真线性化的PA的输出特性
　　有源线性化有两种常见类型：数字预失真（DPD）和RF功率放大器线性化（RFPAL）。