西門(mén)子/1641315

西門(mén)子/1641315

 DOCSIS 3.1標(biāo)準(zhǔn)將下行頻率上限從1002 MHz擴(kuò)展到1218 MHz，意味著必須傳輸相當(dāng)于35個(gè)額外的6 MHz頻率通道，且向上傾斜度從17 dB增加到21 dB，如圖3所示。
        任何新系統(tǒng)都需要與現(xiàn)有部署保持兼容，因此高DOCSIS 3.0頻道中的功率（以999 MHz為中心）必須保持不變（通常為57 dBmV），這意味著高頻道（以1215 MHz為中心）中所需的RF功率為61 dBmV。由于添加了頻道，增加了傾斜度，并且電纜調(diào)制解調(diào)器需要高SNR，因此節(jié)點(diǎn)輸出端口前的后一個(gè)有源元件，即A類(lèi)超線性功率放大器（功率倍增器混合）所需的輸出信號(hào)電平提高了一倍多，達(dá)到76.8 dBmV的復(fù)合電平。為了滿足不斷增長(zhǎng)的RF功率需求，混合硬件設(shè)計(jì)人員必須將每端口混合直流偏置功率從10 W左右增加到18 W，并且在某些情況下，必須將直流電源電壓從行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)值24 V增加到34 V。由于節(jié)點(diǎn)通常支持多達(dá)4個(gè)RF端口，每個(gè)端口都有其自己的混合端口，并且通常由通過(guò)同軸電纜注入的60 V交流電源供電，這就迫使對(duì)設(shè)計(jì)做出重大更改，并產(chǎn)生了新的散熱管理問(wèn)題。
        為了支持采用DOCSIS 3.1的更高階QAM方案，節(jié)點(diǎn)輸出端對(duì)MER的苛刻要求已從43 dB增加到48 dB。2在這樣高的MER要求下，DAC時(shí)鐘上的相位噪聲和雜散信號(hào)會(huì)對(duì)系統(tǒng)性能產(chǎn)生影響。功率倍增器直接影響MER和帶內(nèi)帶外失真的主要不利因素是非線性失真，包含諧波和交調(diào)失真。在108 MHz至1218 MHz的倍頻程工作范圍內(nèi)，存在多個(gè)帶內(nèi)奇偶次諧波，而在185個(gè)D3.0載波（或等效載波）下，會(huì)產(chǎn)生一組非常復(fù)雜的IM產(chǎn)物。傾斜也有顯著的影響，因?yàn)檩^高頻道中的功率比低頻道中的功率大100多倍，所以這里會(huì)產(chǎn)生顯著的差頻積。峰均功率比(PAPR)超過(guò)12 dB。
        所有這些因素結(jié)合起來(lái)，為功率倍增器設(shè)計(jì)人員帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)：更寬的帶寬、更高的峰均功率以及改善線性度。新的A類(lèi)GaAs/GaN推挽混合器件（如ADCA3992）可滿足帶寬、RF功率和線性度要求，但RF系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員所面臨的挑戰(zhàn)無(wú)疑是降低功耗：650 mW的RF輸出功率的直流輸入約為18 W時(shí)（等效于76.8 dBmV復(fù)合電平），直流到RF的轉(zhuǎn)換效率僅為3.6%。

系統(tǒng)解決方案是什么？
        一旦混合設(shè)備能夠支持所需的帶寬和功率，解決方案的*部分就是確保輸出端口前的后一個(gè)有源元件，即混合功率倍增器能夠獲得清晰的信號(hào)。通過(guò)使用高性能寬帶16位RF DAC（如AD9162）和低相位噪聲、低雜散輻射JESD204B兼容時(shí)鐘源（如HMC7044），可在DAC輸出端跨整個(gè)DOCSIS 3.1頻率范圍實(shí)現(xiàn)約52 dB MER。
        解決方案的第二部分更復(fù)雜。理想情況下，任何解決方案都會(huì)既提高功率倍增器的輸出功率能力又提高M(jìn)ER，同時(shí)降低功耗，但它們幾乎是相互對(duì)立的：在恒定輸出功率下，降低功耗會(huì)使MER性能下降，或者需要損失RF功率性能，才能使MER保持不變。雖然可以使用包絡(luò)跟蹤(ET)等技術(shù)來(lái)提高效率，但創(chuàng)建非常寬的帶寬包絡(luò)信號(hào)并將ET過(guò)程產(chǎn)生的顯著失真線性化將帶來(lái)額外的挑戰(zhàn)。
        要兼顧效率和MER，具有吸引力的解決方案就是DPD，整個(gè)無(wú)線蜂窩行業(yè)幾乎普遍采用。數(shù)字預(yù)失真(DPD)允許用戶(hù)在更高效但非線性更明顯的區(qū)域中運(yùn)行混合功率倍增器，然后先預(yù)先校正數(shù)字域中的失真，再將數(shù)據(jù)發(fā)送到放大器。如圖4所示，DPD在數(shù)據(jù)到達(dá)放大器之前對(duì)其進(jìn)行整形，以抵消放大器產(chǎn)生的失真，從而擴(kuò)大功率倍增器的線性范圍。