BiFET功放的集成功率管理為3G手機省電多達25%
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3G手機除了提供有競爭力的價格,還必須傳輸更高的功率，更優(yōu)的線性度及更好的效率。最重要的是，3G手機必須有更長的通話時間，因為 3G 用戶需要耗費更多時間使用他們的手機。
盡管在過去幾年中，電池技術不斷改進，但是仍然落后于功能擴展的需求。設計師必須減少手機功耗來滿足高功率輸出和更長通話時間的需求,這必須靠手機的半導體設備上來實現。由于功率放大器 (PA) 是當前龐大需求的其中一個組件，著重于通過從功率控制來減少電流消耗是有意義的。
與此相對應，眾多的功率控制功能可以集成到功放模塊上。集成功率控制功能不僅僅強調當前功耗的問題，并提供了更有效的手機設計方法。芯片集成允許手機設計師不使用單獨的DC/DC轉換器和旁路電容,來優(yōu)化功率管理和獲取更長的通話時間，同時減少PCB板的復雜性。
優(yōu)化低功率輸出的需求
控制功放功耗的一種方式是在較寬的輸出功率范圍內提高效率。這可以通過評估 CDG(CDMA Development Group)或者 GSMA(GSM Association)在 3G 網絡中的手機功率分布曲線圖,優(yōu)化功放效率來實現。圖1為 3G 手機制造商使用的 GSMA的功率分布曲線。
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圖1 3G網絡的GSMA 功率分布曲線 |
顯而易見，手機大部分時間工作在低功率水平,大約在- 4dBm的功率級別。假設在 PA 和天線之間的電路損失大約為 3dB，那么 PA的輸出功率大約為- 1dBm。
在低功率級別(低于 0dBm)， 功放主要消耗的是靜態(tài)電流。- 1dBm輸出功率時,功放的靜態(tài)電流通常約為50mA。通過在低功率級別,減少靜態(tài)電流提高功放效率，設計師可以大量的減少功率損耗。
然而直到最近，這都還不是可行的。用于手機的典型雙狀態(tài)的單鏈路PA的只能在最大額定功率下進行優(yōu)化。這使得手機在低功率水平下工作時的效率很低。
當然，通過增加外部的 DC/DC 轉換器和偏置電壓控制可以優(yōu)化單鏈路功放在低功率輸出時的效率，以達到增長通話時間。但是就像上面所提到的，一個 DC/DC轉換器也同時增加手機的尺寸及成本。此外，這將使設計變復雜，因為手機必須在不同的模擬控制狀態(tài)下進行校準。
兩路功放的多級優(yōu)化
ANADIGICS 的 InGaP-Plus技術， 通過允許設計師使用多條增益鏈路來設計功放，解決了功放的優(yōu)化問題。這使得功放在不同功率水平可以進行獨立的優(yōu)化。
通常意義上所說的BiFET 過程， InGaP-Plus集成了 pHEMT(pseudomorphic High Electron Mobility FET)和 HBT(Heterojunction Bipolar Transistor)在同一的晶片上(圖2)。
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圖2 BiFET 工藝 |
同時高性能的射頻開關(pHEMT)共存在相同的晶體上，BiFET工藝可以用于設計多種增益鏈路的功放，并可以為每一增益鏈路進行獨立的線性度和效率優(yōu)化。InGaP-Plus 使得設計師能夠獲取功放的最優(yōu)性能。
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