认识射频功率放大器RFPA
不稳定的根源是正反馈,窄带稳定思路是遏制一部分正反馈,当然,这也同时抑制了贡献。而负反馈做得好,还有产生很多额外的令人欣喜的优点。比如,负反馈可能会使晶体管免于匹配,既不需要匹配就可以与外界很好的接洽了。另外,负反馈的引入会提升晶体管的线性性能。
晶体管的效率都有一个理论上的极限。这个极限随偏置点(静态工作点)的选择不同而不同。另外,外围电路设计得不好,也会大大降低其效率。目前工程师们对于效率提升的办法不多。这里仅讲两种:包络跟踪技术与Doherty技术。
包络跟踪技术的实质是:将输入分离为两种:相位和包络,再由不同的放大电路来分别放大。这样,两个放大器之间可以专注的负责其各自的部分,二者配合可以达到更高的效率利用的目标。
Doherty技术的实质是:采用两只同类的晶体管,在小输入时仅一个工作,且工作在高效状态。如果输入增大,则两个晶体管同时工作。这种方法实现的基础是二只晶体管要配合默契。一种晶体管的工作状态会直接的决定了另一支的工作效率。
手机射频模块功率放大器(PA)市场情况
手机功率放大器领域是目前手机里无法集成化的元件,手机性能、占位面积、通话质量、手机强度、电池续航能力都由功率放大器决定。
功率放大器领域主要厂家是RFMD、Skyworks、TriQuint、Renesas、NXP、 Avago、ANADIGICS。现在,原本是PA企业合作伙伴的高通,也直接加入到PA市场中,将在2013年下半年推出以CMOS制程生产的PA,支持LTE-FDD、LTE-TDD、WCDMA、 EV-DO、CDMA 1x、TD-SCDMA与GSM/EDGE七种模式,频谱将涵盖全球使用中的逾40个频段,以多频多模优势宣布进军PA产业。
PA市场经历了LDMS PA“擂主”时代之后,砷化镓(GaAs)PA成为3G时代PA市场的“擂主”。当年带领砷化镓攻打PA市场的TriQuint正在积极布局砷化镓的蓝图,针对3G/4G智能手机扩展连接推出高效率多频多模功率放大器MMPA。
而高通以CMOS PA攻擂PA市场,未来PA可能会成为手机平台的一部分,并会出现手机芯片平台企业收购、兼并PA企业的现象。
如何集成这些不同频段和制式的功率放大器是业界一直在研究的重要课题。目前有两种方案:一种是融合架构,将不同频率的射频功率放大器PA集成;另一种架构则是沿信号链路的集成,即将PA与双工器集成。两种方案各有优缺点,适用于不同的手机。融合架构,PA的集成度高,对于3个以上频带巨有明显的尺寸优 势,5-7个频带时还巨有明显的成本优势。缺点是虽然PA集成了,但是双工器仍是相当复杂,并且PA集成时有开关损耗,性能会受影响。而对于后一种架构,性能更好,功放与双功器集成可以提升电流特性,大约可以节省几十毫安电流,相当于延长15%的通话时间。所以,业内人士的建议是,大于6个频段时(不算 2G,指3G和4G)采用融合架构,而小于四个频段时采用PA与双工器集成的方案PAD。目前TriQuint可提供两种架构的方案,RFMD主要偏向于 融合PA的架构,Skyworks偏向于多频PAD方案。
对于手机PA,GaAsHBT将来会被广泛应用。 GaNHEMT凭借高效率的优点可能在某些高端产品中有机会。考虑到4G/LTE近来日益强化对线性和功率的更高要求,Si-CMOS一般不认为有机会取代GaAs HBT。因此,GaAs HBT会继续保持几乎100%的市场份额。
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