辽宁EMC射频功率放大器

    在这些年的WiFi产品开发中，接触了多种型号的射频功率放大器（以下简称PA），本文对WiFi产品中常用的射频功率放大器做个汇总，供读者参考。本文中部分器件型号是FrontendModule，即包含内PA，LNA，Switch，按不同厂牌对PA进行介绍，按照厂牌字母顺序进行排列。ANADIGICSANADIGICS成立于1985年，率先开创制造高容量、低成本、高性能的砷化镓集成电路(GaAsICs)。ANADIGICS是世界的通信产品供应商。ANADIGICS为不断发展的无线宽带与无线通信市场，设计、制造射频集成电路（RFIC）解决方案。公司创新的高频率RFIC，能使通信设备制造商提高整体系统性能、减少产品的体积及重量、提高电源效率、提高稳定性、并降造成本及制程时间。PartNumberFrequencySupply(V)GainP1dBEVM@54MbpsAWL6951b/g:–b/g:32b/g:27g:a:–a:29a:a:AWL9224–3–3227b:meetsACPR@+23dBmg:AWL9555–+2926-33dB@Pout=+19dBm-36dB@Pout=+5dBmAWL6153–3–528313%@Pout=+25dBmAWL6950–3–b/g:3225g:–a:33a:本文*给出ANADIGICS的**高规格WiFiPAAWL6153的性能指标，如下图。Avago这是一家从Agilent（现拆分为Agilent+Keysight）中分离出来的半导体公司，拥有50年的技术创新传统。多年来。为减小 AM—AM失真，应降低工作点，常称为增益回退。辽宁EMC射频功率放大器

5G时代，智能手机将采用2发射4接收方案，未来有望演进为8接收方案。功率放大器（PA）是一部手机关键的器件之一，它直接决定了手机无线通信的距离、信号质量，甚至待机时间，是整个射频系统中除基带外重要的部分。5G将带动智能移动终端、基站端及IOT设备射频PA稳健增长。功率放大器市场增长相对稳健，复合年增长率为7%，将从2017年的50亿美元增长到2023年的70亿美元。LTE功率放大器市场的增长，尤其是高频和超高频，将弥补2G/3G市场的萎缩。15G智能移动终端，射频PA的大机遇5G推动手机射频PA量价齐升无论是在基站端还是设备终端，5G给供应商带来的挑战都首先体现在射频方面，因为这是设备“上”网的关键出入口，即将到来的5G手机将会面临更多频段的支持、不同的调制方向、信号路由的选择、开关速度的变化等多方面的技术挑战外，也会带来相应市场机遇。5G将给天线数量、射频前端模块价值量带来翻倍增长。以5G手机为例，单部手机的射频半导体用量达到25美金，相比4G手机近乎翻倍增长。其中滤波器从40个增加至70个，频带从15个增加至30个，接收机发射机滤波器从30个增加至75个，射频开关从10个增加至30个，载波聚合从5个增加至200个。5G手机功率放大器。辽宁EMC射频功率放大器微波固态功率放大器的工作状态主要由功率、效率、失真及被放大信号的性 质等要求来确定。

    vgs是指栅源电压，vth是指阈值电压。开关关断的寄生电容：coff＝fom/ron。其中fom为半导体工艺商提供的开关ron与coff乘积，单位为fs(飞秒)。另，w/l较大，发生esd时有利于能提供直接的低阻抗电流泄放通道。用两个sw叠加，相对单sw，能在esd大电流下保护sw的mos管不被损坏。当可控衰减电路的sw使用了叠管设计，两个开关sw1和sw2的控制逻辑是一样的：(1)非负增益模式下，sw1和sw2同时关断；(2)负增益模式下，sw1和sw2同时打开。本申请实施例中的sw1和sw2在应用中可以采用绝缘体上硅(silicononinsulator，soi)cmos管，也可以是bulkcmos管(平面结构mos管)。下面提供一种采用可控衰减电路和输入匹配电路的结构，如图5a所示，图5a中l2、c1和r2构成驱动放大级电路之前的输入匹配电路，可以将输入端口的阻抗匹配到适合射频功率放大器电路的输入阻抗位置，这是由于驱动放大级电路需要某种特定阻抗范围，输出功率才能实现所需的效率，增益等性能。可控衰减电路的并联到地支路的sw1和r1，在它们之前的电感l1用于对并联到地支路的寄生电容的匹配补偿。在高增益模式下，这种射频功率放大器电路输入的匹配结构简洁，输入端口匹配良好，因此输入端的回波损耗好。

    此时信号将产生非线性，其功率需要小于-10dbm才能实现线性输出，此时射频功率放大器电路的线性增益为-10db，因此，其线性输出功率范围为：-45dbm～-10dbm。上述高、中、低功率模式中有功率等级的交叠，这是窄带物联网技术平台的要求，这样可保证应用端配置的灵活性。比如同样功率等级下，选择耗电小的功率模式等。这样发射信号功率即输出功率覆盖了-45dbm到，总共，可满足广域的信号覆盖要求。参见图1a和图1b，在射频功率放大器电路已经加强负反馈基础上(引入负反馈电路)，调节各级晶体管的偏置电路(例如调节t2和t4漏极的偏置电流，或者调节t3和t5漏极的偏置电压)，再在输入匹配电路之前引入可控衰减电路，可以进一步降低增益。从理论来讲，可控衰减电路通过设计可以满足负增益的需求。这里，可控衰减电路需要考虑尽量降低其对放大器输入匹配电路的影响，它好可以与输入匹配电路的设计融合。另外，需要射频功率放大器电路在没有处于负增益工作模式下时，具有适当的射频传导功率容量和静电保护能力(electro-staticdischarge，esd)。本申请实施例提供一种射频功率放大器电路，如图2所示，与图1a相比，在输入端口和输入匹配电路之间插入可控衰减电路。射频功率放大器包括A类、AB类、B类和c类等，开关放大 器包括D类、E类和F类等。

    因为设计的可控衰减电路中电感的品质因数q较低，因此频选特性不明显，频率响应带宽较宽，带来的射频信号的插入损耗相对较小。负增益模式下的回波损耗和频率响应带宽也能满足要求。假设fh为上限频率，fl为下限频率，fo为中心频率；且有：fh＝900mhz，fl＝600mhz，fo＝800mhz，回波损耗大于15db，频率响应的带宽可达到300mhz以上，相对带宽可达到(fh-fl)/fo＝(900-600)/800＝％。下面再提供一种采用可控衰减电路和输入匹配电路的结构，如图5b所示，在该结构中的可控衰减电路的电阻r1可以变为开关sw2，增强了对射频输入端口rfin的esd保护能力。本申请实施例提供的技术方案的有益效果在于：通过在信号的输入端设计可控衰减电路，在实现功率放大器增益负增益的同时，对高增益模式性能的影响很小，并且加强了对rfin端口的esd保护。该电路结构简洁，对芯片面积占用小，能降低硬件成本。在本申请实施例提供的射频功率放大器电路中，反馈电路中可以用于切换的电阻有多种，例如当射频功率放大器电路需要实现三档增益模式：高增益30db左右，低增益15db左右，负增益-10db左右。此时，反馈电路如图6所示，c51、c52、c53和c54是1pf～2pf范围的电容。电阻r53大于r51大于r52。微波固态功率放大器通常安装在一个腔体内，由于频率高，往往容易产生寄 生藕合与干扰。辽宁EMC射频功率放大器

放大器能把输入信号的电压或功率放大的装置，由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成。辽宁EMC射频功率放大器

    控制信号vgg通过电阻与开关连接，同时通过备用电阻与备用开关连接。备用电阻的参数与电阻的参数相同，二者都是作为上拉电阻给开关供电。备用开关的参数与开关的参数相同，开关和备用开关的寄生电阻皆为单开关的寄生电阻值ron的一半，因此双开关的整体寄生电阻值与单开关的寄生电阻值相同。开关和备用开关的控制逻辑相同：非负增益模式下，开关和备用开关同时关断；负增益模式下，开关和备用开关同时打开，不需要考虑电阻r1和备用电阻rn。其中，开关和备用开关均为n型mos管，其具体的类型可以是绝缘体上硅mos管，也可以是平面结构mos管。可见，在本申请实施例中，因为使用了叠管设计，将开关和备用开关叠加，使得mos管的耐压能力和静电释放能力提升，相对于单mos管，能在大电流下更好的保护开关和备用开关，使其不被损坏。在一个可能的示例中，输入匹配电路101包括第三电阻r3、电容c1和第二电感l2，第二电感的端连接第二电阻的第二端，第二电感的第二端连接电容的端，电容的第二端连接第三电阻的端。在图9中，假设输入端的输入阻抗zin＝r0-jx0，可控衰减电路的等效阻抗为z20＝r20+jx20，输入匹配电路的等效阻抗为z30＝r30+jx30，为了实现z20和zin的共轭匹配。辽宁EMC射频功率放大器

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