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    1. 如何才能提高射頻功率放大器的效率

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      上傳日期: 2020-08-13

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      資料介紹

      標簽:功率放大器(1088)射頻(2248)CMOS(3299)

        在向著4G手機發展的過程中,便攜式系統設計工程師將面臨的最大挑戰是支持現有的多種移動通信標準,包括GSM、 GPRS、EDGE、UMTS、WCDMA和HSDPA,與此同時,要要支持100Mb/s~1Gb/s的數據率以及支持OFDMA調制、支持 MIMO天線技術,乃至支持VoWLAN的組網,因此,在射頻信號鏈設計的過程中,如何降低射頻功率放大器的功耗及提升效率成為了半導體行業的競爭焦點之一。目前行業發展呈現三條技術路線,本文就這三條技術路線進行簡要的比較。利用超CMOS工藝 從提高集成度來間接提升PA效率 UltraCMOS采用了SOI技術,在絕緣的藍寶石基片上淀積了一層很薄的硅。類似CMOS,UltraCMOS能夠提供低功耗,較好的可制造性、可重復性以及可升級性,是一種易用的工藝,支持IP塊的復用和更高的集成度。與CMOS不同的是,UltraCMOS能夠提供與在手機、射頻和微波應用領域普遍使用的GaAs或SiGe技術相媲美甚至更好的性能。盡管UltraCMOS和pHEMT GaAs都能提供相同級別的小信號性能并具有相當的網格通態電阻,但是,UltraCMOS能夠提供比GaAs或SiGe更優異的線性度和防靜電放電(ESD)性能。對于更復雜的應用,如最新的多模式、多頻帶手機,選擇合適的工藝技術更為關鍵。例如,在這些應用中,天線必須能夠覆蓋800~2200MHz的頻段,開關必須能管理多達8路的大功率射頻信號,同時還必須具有低插損、高隔離度、極好的線性度和低功耗。適當的工藝技術能夠改善技術選項的可用性,進而改善天線和射頻開關的性能,最終改善器件的總體性能。更重要的是,如果工程師在整個設計中采用同一工藝技術,能夠獲取更高的集成度。例如,Peregrine公司在UltraCMOS RFIC方面的最新進展是推出SP6T和SP7T天線開關。這些符合3GPP的開關滿足 WCDMA和GSM的要求,使得設計工程師可以在兼容WCDMA/GSM的手機中使用一套射頻電路,并且實現業界領先的性能。 SP6T和SP7T天線開關采用了Peregrine公司的HaR技術,實現了二次諧波為-85dBc、三次諧波為-83dBc、2.14GHz上的三階交調失真(IMD3)為-111dBm這樣的優異指標。在手機設計中兩個最耗電的部分就是基帶處理器和射頻前端。功率放大器(PA)消耗了射頻前端中的絕大部分功率。實現低功耗的關鍵是使射頻前端中的其他電路消耗盡可能少的功耗且不影響PA的工作。在目前所用的選擇中,帶解碼器的GaAs 開關吸納的電流為600μA,但在典型的射頻前端應用中,UltraCMOS SP7T開關只吸納10μA的電流,因此,可以大幅降低射頻前端的功耗,從而提高射頻功率放大器的效率。

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