Doherty i en krets

3G-basstationernas arbetshäst, Dohertyförstärkarna, finns nu integrerade i enkretslösningar från NXP. Jämfört med vanliga AB-förstärkare ger de en effektminskning på 35 procent.

I så gott som varje basstation för 3G är numera effektförstärkaren av typen Doherty. Arkitekturen består något förenklat av en huvudförstärkare, av klass AB, och en toppförstärkare, av klass C, vars utgångar är sammankopplade. Vid hög belastning utnyttjas båda förstärkarna, men när signalstyrkan går ner så stängs toppförstärkaren av.

Poängen är att verkningsgraden blir betydligt högre än för en vanlig klass AB-förstärkare. Nackdelen är att lineariteten blir dålig, vilket måste kompenseras genom att predistordera signalen. Problemen har bemästrats hos en rad företag, och Dohertyförstärkare byggda med diskreta kretsar sitter i dag i de flesta basstationer för 3G.

Vad NXP nu gjort är att man tagit sina existerande Dohertykonstruktioner och integrerat dem i kisel, i två versioner för WCDMA i frekvenser mellan 2110 och 2170 MHz respektive TD-SCDMA i frekvenser mellan 2010 och 2025 MHz. Detta hävdar bolaget att man är först i världen med, och resultatet är kretsar som får verkningsgrad över 40 procent vid 10 W uteffekt, vilket motsvarar 35 procent lägre effektuttag än klass AB-förstärkare.

- Lineariteten har också blivit lite bättre än för de diskreta lösningarna. Man behöver fortfarande predistordera signalen, men behöver inte nyutveckla något för det ändamålet, säger Mark Murphy, NXPs marknadsansvarige för rf-produkter.

Den stora poängen är förstås förenklat konstruktionsarbete. Förutom själva förstärkarna finns även fördröjningslinjer (delay lines), ingångsdelare (input splitter) och utgångsförening (output combiner) inbyggt. Utifrån ser kretsarna precis ut som klass AB-förstärkare, dock med två extra ben för hantering av biasströmmar.

Kretsarna är gjorda i NXPs egenhändigt utvecklade halvledarprocess ULD-MOS med 0,4 µm kanallängd och fem metallager.

- Konstruktionen och processutvecklingen står nog för hälften var av arbetet bakom kretsarna. Det tog 18 månader att designa dem, och 18 månader att implementera dem, säger Murphy.

Provexemplar finns tillgängliga och volymproduktion är utlovad till senare i år. På sikt tänker NXP även ta fram versioner för andra mobilstandarder, som LTE, Wimax och eventuellt även CDMA2000.