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認(rèn)識(shí)射頻功率放大器RFPA

作者: 時(shí)間:2013-11-29 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
20px; PADDING-LEFT: 0px; PADDING-RIGHT: 0px; FONT: 14px/25px 宋體, arial; WHITE-SPACE: normal; ORPHANS: 2; LETTER-SPACING: normal; COLOR: rgb(0,0,0); WORD-SPACING: 0px; PADDING-TOP: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px">  窄帶的穩(wěn)定電路是進(jìn)行一定的增益消耗。這種穩(wěn)定電路是通過(guò)增加一定的消耗電路和選擇性電路實(shí)現(xiàn)的。這種電路使得晶體管只能在很小的一個(gè)頻率范圍內(nèi)貢獻(xiàn)。另外一種寬帶的穩(wěn)定是引入負(fù)反饋。這種電路可以在一個(gè)很寬的范圍內(nèi)工作。

  不穩(wěn)定的根源是正反饋,窄帶穩(wěn)定思路是遏制一部分正反饋,當(dāng)然,這也同時(shí)抑制了貢獻(xiàn)。而負(fù)反饋?zhàn)龅煤茫€有產(chǎn)生很多額外的令人欣喜的優(yōu)點(diǎn)。比如,負(fù)反饋可能會(huì)使晶體管免于匹配,既不需要匹配就可以與外界很好的接洽了。另外,負(fù)反饋的引入會(huì)提升晶體管的線性性能。

  的效率提升技術(shù)

  晶體管的效率都有一個(gè)理論上的極限。這個(gè)極限隨偏置點(diǎn)(靜態(tài)工作點(diǎn))的選擇不同而不同。另外,外圍電路設(shè)計(jì)得不好,也會(huì)大大降低其效率。目前工程師們對(duì)于效率提升的辦法不多。這里僅講兩種:包絡(luò)跟蹤技術(shù)與Doherty技術(shù)。

  包絡(luò)跟蹤技術(shù)的實(shí)質(zhì)是:將輸入分離為兩種:相位和包絡(luò),再由不同的放大電路來(lái)分別放大。這樣,兩個(gè)之間可以專(zhuān)注的負(fù)責(zé)其各自的部分,二者配合可以達(dá)到更高的效率利用的目標(biāo)。

  Doherty技術(shù)的實(shí)質(zhì)是:采用兩只同類(lèi)的晶體管,在小輸入時(shí)僅一個(gè)工作,且工作在高效狀態(tài)。如果輸入增大,則兩個(gè)晶體管同時(shí)工作。這種方法實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)是二只晶體管要配合默契。一種晶體管的工作狀態(tài)會(huì)直接的決定了另一支的工作效率。

  手機(jī)射頻模塊功率(PA)市場(chǎng)情況

  手機(jī)功率放大器領(lǐng)域是目前手機(jī)里無(wú)法集成化的元件,手機(jī)性能、占位面積、通話質(zhì)量、手機(jī)強(qiáng)度、電池續(xù)航能力都由功率放大器決定。

  功率放大器領(lǐng)域主要廠家是RFMD、Skyworks、TriQuint、Renesas、NXP、 Avago、ANADIGICS。現(xiàn)在,原本是PA企業(yè)合作伙伴的高通,也直接加入到PA市場(chǎng)中,將在2013年下半年推出以CMOS制程生產(chǎn)的PA,支持LTE-FDD、LTE-TDD、WCDMA、 EV-DO、CDMA 1x、TD-SCDMA與GSM/EDGE七種模式,頻譜將涵蓋全球使用中的逾40個(gè)頻段,以多頻多模優(yōu)勢(shì)宣布進(jìn)軍PA產(chǎn)業(yè)。

  PA市場(chǎng)經(jīng)歷了LDMS PA“擂主”時(shí)代之后,砷化鎵(GaAs)PA成為3G時(shí)代PA市場(chǎng)的“擂主”。當(dāng)年帶領(lǐng)砷化鎵攻打PA市場(chǎng)的TriQuint正在積極布局砷化鎵的藍(lán)圖,針對(duì)3G/4G智能手機(jī)擴(kuò)展連接推出高效率多頻多模功率放大器MMPA。

  而高通以CMOS PA攻擂PA市場(chǎng),未來(lái)PA可能會(huì)成為手機(jī)平臺(tái)的一部分,并會(huì)出現(xiàn)手機(jī)芯片平臺(tái)企業(yè)收購(gòu)、兼并PA企業(yè)的現(xiàn)象。

  如何集成這些不同頻段和制式的功率放大器是業(yè)界一直在研究的重要課題。目前有兩種方案:一種是融合架構(gòu),將不同頻率的放大器PA集成;另一種架構(gòu)則是沿信號(hào)鏈路的集成,即將PA與雙工器集成。兩種方案各有優(yōu)缺點(diǎn),適用于不同的手機(jī)。融合架構(gòu),PA的集成度高,對(duì)于3個(gè)以上頻帶巨有明顯的尺寸優(yōu) 勢(shì),5-7個(gè)頻帶時(shí)還巨有明顯的成本優(yōu)勢(shì)。缺點(diǎn)是雖然PA集成了,但是雙工器仍是相當(dāng)復(fù)雜,并且PA集成時(shí)有開(kāi)關(guān)損耗,性能會(huì)受影響。而對(duì)于后一種架構(gòu),性能更好,功放與雙功器集成可以提升電流特性,大約可以節(jié)省幾十毫安電流,相當(dāng)于延長(zhǎng)15%的通話時(shí)間。所以,業(yè)內(nèi)人士的建議是,大于6個(gè)頻段時(shí)(不算 2G,指3G和4G)采用融合架構(gòu),而小于四個(gè)頻段時(shí)采用PA與雙工器集成的方案PAD。目前TriQuint可提供兩種架構(gòu)的方案,RFMD主要偏向于 融合PA的架構(gòu),Skyworks偏向于多頻PAD方案。

  對(duì)于手機(jī)PA,GaAsHBT將來(lái)會(huì)被廣泛應(yīng)用。 GaNHEMT憑借高效率的優(yōu)點(diǎn)可能在某些高端產(chǎn)品中有機(jī)會(huì)。考慮到4G/LTE近來(lái)日益強(qiáng)化對(duì)線性和功率的更高要求,Si-CMOS一般不認(rèn)為有機(jī)會(huì)取代GaAs HBT。因此,GaAs HBT會(huì)繼續(xù)保持幾乎100%的市場(chǎng)份額。

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