云南大功率射頻功率放大器檢測技術(shù)

來源: 發(fā)布時(shí)間:2021-12-26

    此時(shí)信號(hào)將產(chǎn)生非線性,其功率需要小于-10dbm才能實(shí)現(xiàn)線性輸出,此時(shí)射頻功率放大器電路的線性增益為-10db,因此,其線性輸出功率范圍為:-45dbm~-10dbm。上述高、中、低功率模式中有功率等級(jí)的交疊,這是窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)平臺(tái)的要求,這樣可保證應(yīng)用端配置的靈活性。比如同樣功率等級(jí)下,選擇耗電小的功率模式等。這樣發(fā)射信號(hào)功率即輸出功率覆蓋了-45dbm到,總共,可滿足廣域的信號(hào)覆蓋要求。參見圖1a和圖1b,在射頻功率放大器電路已經(jīng)加強(qiáng)負(fù)反饋基礎(chǔ)上(引入負(fù)反饋電路),調(diào)節(jié)各級(jí)晶體管的偏置電路(例如調(diào)節(jié)t2和t4漏極的偏置電流,或者調(diào)節(jié)t3和t5漏極的偏置電壓),再在輸入匹配電路之前引入可控衰減電路,可以進(jìn)一步降低增益。從理論來講,可控衰減電路通過設(shè)計(jì)可以滿足負(fù)增益的需求。這里,可控衰減電路需要考慮盡量降低其對放大器輸入匹配電路的影響,它好可以與輸入匹配電路的設(shè)計(jì)融合。另外,需要射頻功率放大器電路在沒有處于負(fù)增益工作模式下時(shí),具有適當(dāng)?shù)纳漕l傳導(dǎo)功率容量和靜電保護(hù)能力(electro-staticdischarge,esd)。本申請實(shí)施例提供一種射頻功率放大器電路,如圖2所示,與圖1a相比,在輸入端口和輸入匹配電路之間插入可控衰減電路。射頻功率放大器(RF PA)是發(fā)射系統(tǒng)中的主要部分。云南大功率射頻功率放大器檢測技術(shù)

將從2019年開始為GaN器件帶來巨大的市場機(jī)遇。相比現(xiàn)有的硅LDMOS(橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體技術(shù))和GaAs(砷化鎵)解決方案,GaN器件能夠提供下一代高頻電信網(wǎng)絡(luò)所需要的功率和效能。而且,GaN的寬帶性能也是實(shí)現(xiàn)多頻帶載波聚合等重要新技術(shù)的關(guān)鍵因素之一。GaNHEMT(高電子遷移率場效晶體管)已經(jīng)成為未來宏基站功率放大器的候選技術(shù)。由于LDMOS無法再支持更高的頻率,GaAs也不再是高功率應(yīng)用的優(yōu)方案,預(yù)計(jì)未來大部分6GHz以下宏網(wǎng)絡(luò)單元應(yīng)用都將采用GaN器件。5G網(wǎng)絡(luò)采用的頻段更高,穿透力與覆蓋范圍將比4G更差,因此小基站(smallcell)將在5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中扮演很重要的角色。不過,由于小基站不需要如此高的功率,GaAs等現(xiàn)有技術(shù)仍有其優(yōu)勢。與此同時(shí),由于更高的頻率降低了每個(gè)基站的覆蓋率,因此需要應(yīng)用更多的晶體管,預(yù)計(jì)市場出貨量增長速度將加快。預(yù)計(jì)到2025年GaN將主導(dǎo)RF功率器件市場,搶占基于硅LDMOS技術(shù)的基站PA市場。根據(jù)Yole的數(shù)據(jù),2014年基站RF功率器件市場規(guī)模為11億美元,其中GaN占比11%,而橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體技術(shù)(LDMOS)占比88%。2017年,GaN市場份額預(yù)估增長到了25%,并且預(yù)計(jì)將繼續(xù)保持增長。預(yù)計(jì)到2025年GaN將主導(dǎo)RF功率器件市場。廣西使用射頻功率放大器檢測技術(shù)阻抗匹配,關(guān)系到功率放大器的穩(wěn)定性、增益;輸出功率、帶內(nèi)平坦度、噪聲、諧波、駐波、線性等一系列指標(biāo) 。

    因?yàn)樵O(shè)計(jì)的可控衰減電路中電感的品質(zhì)因數(shù)q較低,因此頻選特性不明顯,頻率響應(yīng)帶寬較寬,帶來的射頻信號(hào)的插入損耗相對較小。負(fù)增益模式下的回波損耗和頻率響應(yīng)帶寬也能滿足要求。假設(shè)fh為上限頻率,fl為下限頻率,fo為中心頻率;且有:fh=900mhz,fl=600mhz,fo=800mhz,回波損耗大于15db,頻率響應(yīng)的帶寬可達(dá)到300mhz以上,相對帶寬可達(dá)到(fh-fl)/fo=(900-600)/800=%。下面再提供一種采用可控衰減電路和輸入匹配電路的結(jié)構(gòu),如圖5b所示,在該結(jié)構(gòu)中的可控衰減電路的電阻r1可以變?yōu)殚_關(guān)sw2,增強(qiáng)了對射頻輸入端口rfin的esd保護(hù)能力。本申請實(shí)施例提供的技術(shù)方案的有益效果在于:通過在信號(hào)的輸入端設(shè)計(jì)可控衰減電路,在實(shí)現(xiàn)功率放大器增益負(fù)增益的同時(shí),對高增益模式性能的影響很小,并且加強(qiáng)了對rfin端口的esd保護(hù)。該電路結(jié)構(gòu)簡潔,對芯片面積占用小,能降低硬件成本。在本申請實(shí)施例提供的射頻功率放大器電路中,反饋電路中可以用于切換的電阻有多種,例如當(dāng)射頻功率放大器電路需要實(shí)現(xiàn)三檔增益模式:高增益30db左右,低增益15db左右,負(fù)增益-10db左右。此時(shí),反饋電路如圖6所示,c51、c52、c53和c54是1pf~2pf范圍的電容。電阻r53大于r51大于r52。

    氮化鎵集更高功率、更高效率和更寬帶寬的特性于一身,能夠?qū)崿F(xiàn)比GaAsMESFET器件高10倍的功率密度,擊穿電壓達(dá)300伏,可工作在更高的工作電壓,簡化了設(shè)計(jì)寬帶高功率放大器的難度。目前氮化鎵(GaN)HEMT器件的成本是LDMOS的5倍左右,已經(jīng)開始普遍應(yīng)用在EMC領(lǐng)域的80MHz到6GHz的功率放大器中。4.射頻微波功率放大器的分類放大器有不同種的分類方法,習(xí)慣上基于放大器件在一個(gè)完整的信號(hào)擺動(dòng)周期中工作的時(shí)間量,也就是導(dǎo)電角的不同進(jìn)行分類,通過對放大器件配置不同的偏置條件,就可以使放大器工作在不同的狀態(tài)。在EMC領(lǐng)域,固態(tài)放大器中常用到的偏置方法是A類,AB類和C類。A類放大器A類放大器的有源器件在輸入正弦信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)都導(dǎo)通,普遍認(rèn)為,A類和線性放大器是同義詞,輸出信號(hào)是對輸入信號(hào)的線性放大,在無線通信應(yīng)用領(lǐng)域必須要考慮到針對復(fù)雜調(diào)制信號(hào)時(shí)的情況。在EMC應(yīng)用領(lǐng)域,輸入信號(hào)相對簡單,放大器必須工作在功率壓縮閾值的情況下。A類放大器是EMC領(lǐng)域常用的功率放大器,其工作原理圖如圖4所示。圖4:A類放大器的工作原理圖不管是否有射頻輸入信號(hào)存在,A類放大器的偏置設(shè)置使得晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)位于器件電流的中心位置。功放中使用電感器一般有直線電感、折線電感、單環(huán)電感和螺旋電感等。在射頻/微波 IC中一般用方形螺旋電感。

    比如r53=5kω、r51=1kω、r52=100ω。具體的反饋電路中,每組的電阻兩旁各用一個(gè)電容,原因是開關(guān)兩端在具體電路中需要為零的dc電壓偏置,故用電容先做隔直處理。反饋電路的反饋深度越大,驅(qū)動(dòng)放大電路增益越低,所用的切換電阻需要越小。這里,反饋電路的切換邏輯如下:高增益模式:開關(guān)k51和k52均關(guān)斷;低增益模式:開關(guān)k51接通,k52關(guān)斷;負(fù)增益模式:開關(guān)k51和k52均接通。假設(shè)射頻功率放大器電路在未加入反饋電路時(shí)的放大系數(shù)為a,反饋電路的反饋系數(shù)為f,則加入反饋電路后射頻功率放大器電路的放大系數(shù)af=a/(1+af),隨著反饋電路中等效電阻阻值的降低,反饋系數(shù)f變大,反饋深度增加,放大系數(shù)af變小,即能實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋電路部分增益的降低。參見圖7,t2的漏極(drain)電流偏置電路由內(nèi)部電流源ib、t6、r6、r7和c12按照圖7所示連接而成。t2和t6的寬長比參數(shù)w/l成比例關(guān)系a(a遠(yuǎn)大于1),可以使t2的漏極偏置電流近似為a倍的ib。r6、r7和c12組成的t型網(wǎng)絡(luò),起到隔離rfin端射頻信號(hào)的作用。在實(shí)際模擬電路中設(shè)計(jì)電流源,可將ib電流分成多個(gè)檔位,通過數(shù)字寄存器控制切換ib檔位,達(dá)到t2漏極電流切換的效果。t3的柵極。微波功率放大器的輸出功率主要有兩個(gè)指標(biāo):飽和輸出功率;ldB壓縮點(diǎn)輸出功率。重慶現(xiàn)代化射頻功率放大器系列

功率放大器有GAN,LDMOS初期主要面向移動(dòng)電話基站、雷達(dá),應(yīng)用于 無線電廣播傳輸器以及微波雷達(dá)與導(dǎo)航系統(tǒng)。云南大功率射頻功率放大器檢測技術(shù)

    在這些年的WiFi產(chǎn)品開發(fā)中,接觸了多種型號(hào)的射頻功率放大器(以下簡稱PA),本文對WiFi產(chǎn)品中常用的射頻功率放大器做個(gè)匯總,供讀者參考。本文中部分器件型號(hào)是FrontendModule,即包含內(nèi)PA,LNA,Switch,按不同廠牌對PA進(jìn)行介紹,按照廠牌字母順序進(jìn)行排列。ANADIGICSANADIGICS成立于1985年,率先開創(chuàng)制造高容量、低成本、高性能的砷化鎵集成電路(GaAsICs)。ANADIGICS是世界的通信產(chǎn)品供應(yīng)商。ANADIGICS為不斷發(fā)展的無線寬帶與無線通信市場,設(shè)計(jì)、制造射頻集成電路(RFIC)解決方案。公司創(chuàng)新的高頻率RFIC,能使通信設(shè)備制造商提高整體系統(tǒng)性能、減少產(chǎn)品的體積及重量、提高電源效率、提高穩(wěn)定性、并降造成本及制程時(shí)間。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*給出ANADIGICS的**高規(guī)格WiFiPAAWL6153的性能指標(biāo),如下圖。Avago這是一家從Agilent(現(xiàn)拆分為Agilent+Keysight)中分離出來的半導(dǎo)體公司,擁有50年的技術(shù)創(chuàng)新傳統(tǒng)。多年來。云南大功率射頻功率放大器檢測技術(shù)

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