西门子/1641315

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 DOCSIS 3.1标准将下行频率上限从1002 MHz扩展到1218 MHz，意味着必须传输相当于35个额外的6 MHz频率通道，且向上倾斜度从17 dB增加到21 dB，如图3所示。
        任何新系统都需要与现有部署保持兼容，因此高DOCSIS 3.0频道中的功率（以999 MHz为中心）必须保持不变（通常为57 dBmV），这意味着高频道（以1215 MHz为中心）中所需的RF功率为61 dBmV。由于添加了频道，增加了倾斜度，并且电缆调制解调器需要高SNR，因此节点输出端口前的后一个有源元件，即A类超线性功率放大器（功率倍增器混合）所需的输出信号电平提高了一倍多，达到76.8 dBmV的复合电平。为了满足不断增长的RF功率需求，混合硬件设计人员必须将每端口混合直流偏置功率从10 W左右增加到18 W，并且在某些情况下，必须将直流电源电压从行业标准值24 V增加到34 V。由于节点通常支持多达4个RF端口，每个端口都有其自己的混合端口，并且通常由通过同轴电缆注入的60 V交流电源供电，这就迫使对设计做出重大更改，并产生了新的散热管理问题。
        为了支持采用DOCSIS 3.1的更高阶QAM方案，节点输出端对MER的苛刻要求已从43 dB增加到48 dB。2在这样高的MER要求下，DAC时钟上的相位噪声和杂散信号会对系统性能产生影响。功率倍增器直接影响MER和带内带外失真的主要不利因素是非线性失真，包含谐波和交调失真。在108 MHz至1218 MHz的倍频程工作范围内，存在多个带内奇偶次谐波，而在185个D3.0载波（或等效载波）下，会产生一组非常复杂的IM产物。倾斜也有显著的影响，因为较高频道中的功率比低频道中的功率大100多倍，所以这里会产生显著的差频积。峰均功率比(PAPR)超过12 dB。
        所有这些因素结合起来，为功率倍增器设计人员带来了巨大的挑战：更宽的带宽、更高的峰均功率以及改善线性度。新的A类GaAs/GaN推挽混合器件（如ADCA3992）可满足带宽、RF功率和线性度要求，但RF系统设计人员所面临的挑战无疑是降低功耗：650 mW的RF输出功率的直流输入约为18 W时（等效于76.8 dBmV复合电平），直流到RF的转换效率仅为3.6%。

系统解决方案是什么？
        一旦混合设备能够支持所需的带宽和功率，解决方案的*部分就是确保输出端口前的后一个有源元件，即混合功率倍增器能够获得清晰的信号。通过使用高性能宽带16位RF DAC（如AD9162）和低相位噪声、低杂散辐射JESD204B兼容时钟源（如HMC7044），可在DAC输出端跨整个DOCSIS 3.1频率范围实现约52 dB MER。
        解决方案的第二部分更复杂。理想情况下，任何解决方案都会既提高功率倍增器的输出功率能力又提高MER，同时降低功耗，但它们几乎是相互对立的：在恒定输出功率下，降低功耗会使MER性能下降，或者需要损失RF功率性能，才能使MER保持不变。虽然可以使用包络跟踪(ET)等技术来提高效率，但创建非常宽的带宽包络信号并将ET过程产生的显著失真线性化将带来额外的挑战。
        要兼顾效率和MER，具有吸引力的解决方案就是DPD，整个无线蜂窝行业几乎普遍采用。数字预失真(DPD)允许用户在更高效但非线性更明显的区域中运行混合功率倍增器，然后先预先校正数字域中的失真，再将数据发送到放大器。如图4所示，DPD在数据到达放大器之前对其进行整形，以抵消放大器产生的失真，从而扩大功率倍增器的线性范围。