使用射频功率放大器技术 能讯通信科技供应

抢占基于硅LDMOS技术的基站PA市场。对于既定功率水平，GaN具有体积小的优势。有了更小的器件，则可以减小器件电容，从而使得较高带宽系统的设计变得更加轻松。氮化镓基MIMO天线功耗可降低40%。下图展示的是锗化硅和氮化镓的毫米波5G基站MIMO天线方案，左侧展示的是锗化硅基MIMO天线，使用射频功率放大器技术，它有1024个元件，裸片面积是4096平方毫米，辐射功率是65dbm，与之形成鲜明对比的，是右侧氮化镓基MIMO天线，尽管价格较高，但功耗降低了40%，裸片面积减少94%。GaN适用于大规模MIMO。GaN芯片每年在功率密度和封装方面都会取得飞跃，能比较好的适用于大规模MIMO技术。当前的基站技术涉及具有多达8个天线的MIMO配置，以通过简单的波束形成算法来控制信号，但是大规模MIMO可能需要利用数百个天线来实现5G所需要的数据速率和频谱效率。大规模MIMO中使用的耗电量大的有源电子扫描阵列（AESA），需要单独的PA来驱动每个天线元件，这将带来的尺寸、重量、功率密度和成本（SWaP-C）挑战，使用射频功率放大器技术。这将始终涉及能够满足64个元件和超出MIMO阵列的功率、线性、热管理和尺寸要求，且在每个发射/接收（T/R）模块上偏差小的射频PA。MIMOPA年复合增长率将达到135%。预计2022年，使用射频功率放大器技术。甲类工作状态：功放大器在信号周期内始终存在工作电流，即导通角0为360度。使用射频功率放大器技术

   图1：某型号60WGaAsFET的内部结构这款晶体管放大器可以提供EMC领域的基础标准IEC61000-4-3和IEC61000-4-6所强调的很好的线性度，如图2所示。图2：某晶体管的输入输出线性度这个晶体管可以在工作频率范围内提供所需的功率，它的输出功率与频率的关系如图3所示。图3：某晶体管的输出功率与频率的关系3.射频微波功率晶体管采用的半导体材料的类型在用于EMC领域的功率放大器中会用到不同种类的晶体管，下面对典型的晶体管及其工作特性进行简单介绍，由于不同种类的半导体材料具有不同的特性，功率放大器的设计者需要根据实际需求进行选择和设计。在射频微波功率放大器中采用的半导体材料主要包括以下几种。双极结型晶体管（BJT）双极性结型晶体管（bipolarjunctiontransistor,BJT）就是我们通常说的三极管，是一种具有三个端子的电子器件，由三部分掺杂程度不同的半导体制成，晶体管中的电荷流动主要是由于载流子在PN结处的扩散作用和漂移运动。这种晶体管的工作，同时涉及电子和空穴两种载流子的流动，因此它被称为双极性的，所以也称双极性载流子晶体管。常见的有锗晶体管和硅晶体管，可采用电流控制，在一定范围内，双极性晶体管具有近似线性的特征。使用射频功率放大器技术输入／输出驻波表示放大器输入端阻抗和输出端阻抗与系统要求阻抗(50Q)的 匹配程度。

   LDMOS增益曲线较平滑并且允许多载波射频信号放大且失真较小。LDMOS管有一个低且无变化的互调电平到饱和区，不像双极型晶体管那样互调电平高且随着功率电平的增加而变化，这种主要特性因此允许LDMOS晶体管执行高于双极型晶体管的功率，且线性较好。LDMOS晶体管具有较好的温度特性温度系数是负数，因此可以防止热耗散的影响。由于以上这些特点，LDMOS特别适用于UHF和较低的频率，晶体管的源极与衬底底部相连并直接接地，消除了产生负反馈和降低增益的键合线的电感的影响，因此是一个非常稳定的放大器。LDMOS具有的高击穿电压和与其它器件相比的较低的成本使得LDMOS成为在900MHz和2GHz的高功率基站发射机中的优先。LDMOS晶体管也被应用于在80MHz到1GHz的频率范围内的许多EMC功率放大器中。在GHz输出功率超过100W的LDMOS器件已经存在，半导体制造商正在开发频率范围更高的，可工作在GHz及以上的高功率LDMOS器件。砷化镓金属半导体场效应晶体管（GaAsMESFET）砷化镓（galliumarsenide），化学式GaAs，是一种重要的半导体材料。属于Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体，具有高电子迁移率(是硅的5到6倍)，宽的禁带宽度（硅是），噪声低等特点，GaAs比同样的Si元件更适合工作在高频高功率的场合。

   宽带pa通常采用cllc、lccl、两级或多级lc匹配。cllc结构，采用串联电容到地电感级联串联电感到地电容；lccl采用串联电感到地电容级联串联电容到地电感。这两种结构优点是结构较简单，插损较小；缺点是宽带性能一致性不好，在不同的频率性能不一致，而且谐波性能差。两级或多级lc结构，采用两级或多级串联电感到地电容级联在一起。这种结构优点是谐波性能好，可以实现宽带一致的阻抗变换；缺点是宽带性能一致性和插损之间存在折中，高频点插损较大。采用普通结构变压器实现功率合成和阻抗变换的pa，只采用变压器及其输入输出匹配电容。这种结构优点是结构相对简单，缺点是难以实现宽带功率放大器，宽带性能一致性差，谐波性能也较差。采用普通结构变压器级联lc匹配实现功率合成和阻抗变换的pa，采用变压器及其输入输出匹配电容，输出级联lc匹配滤波电路。这种结构优点是谐波性能好，可以实现宽带一致的阻抗变换；缺点是宽带性能一致性和插损之间存在折中，高频点插损较大。技术实现要素：本发明实施例解决的是如何实现射频功率放大器在较宽的频率范围内实现一致性的同时，具有较好的谐波性能和工作效率。为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种射频功率放大器。功放中使用电感器一般有直线电感、折线电感、单环电感和螺旋电感等。

   RF)领域成为全球的IC供货商。立积电子的产品主要分为两个产品线：一是射频技术相关的收发器，另一个是射频前端的相关射频组件。Richwave的WiFiPA多见于Mediatek（Ralink）的参考设计，众所周知，中国台湾半导体厂商喜欢在参考设计中选用中国台湾的半导体器件，无源器件，这是促进本土经济技术发展的有效手段。与RFaxis类似，Richwave官方网站也同样没有PA的汇总数据，只能看到其全部型号列表。笔者在早期的WiFi产品设计中试用过Richwave的RTC6691，其性能指标如下图所示。SkyworksSkyworks（于2011年收购了SiGe）同样是一家老牌射频半导体厂商，是高可靠性混合信号半导体的创新者。凭借其技术，Skyworks提供多样化的标准及定制化线性产品，以支持汽车、宽带、蜂窝式架构、能源管理、工业、医疗、**和移动电话设备。产品系列包括放大器、衰减器、侦测器、二极管、定向耦合器、射频前端模组、混合电路、基础设施射频子系统、/解调器、移相器、PLL/合成器/VCO、功率分配器/结合器、接收器、切换器和高科技陶瓷器件。Skyworks同样具有种类齐全的WiFiPA产品线，在近期的QualcommAtheros的参考设计中，几乎全部使用了Skyworks的WiFiPA/FEM。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。北京现代化射频功率放大器制定

功率放大器在无线通信系统中是一个不可缺少的重要组成部分通信体制的发展功率放大器进入了快速发展的阶段。使用射频功率放大器技术

   第七电感l7与第五电容c5组成谐振电路。在具体实施中，射频功率放大器还可以包括驱动电路。驱动电路的输入端可以接收输入信号，驱动电路的输出端可以输出差分信号input_p，驱动电路的第二输出端可以输出第二差分信号input_n。驱动电路可以起到将输入信号进行差分的操作，并对输入信号进行驱动，提高输入信号的驱动能力。参照图7，给出了本发明实施例中的又一种射频功率放大器的电路结构图。在图7中，增加了驱动电路。可以理解的是，在图1～图6中，也可以通过驱动电路来对输入信号进行差分处理，得到差分信号input_p以及第二差分信号input_n。在具体实施中，匹配滤波电路还可以包括功率合成变压器对应的寄生电容，功率合成变压器对应的寄生电容包括初级线圈与次级线圈之间的寄生电容，该寄生电容可以参与功率合成和阻抗转换。宽带变压器的阻抗变换主要受匝数比、耦合系数k值和寄生电感电容的影响，具有宽带工作的特点，相对于lc网络的阻抗变换网络更容易实现宽带的阻抗变换，因此适用于宽带功率放大器。应用于高集成度射频功率放大器的宽带变压器，因为受实现工艺的影响，往往k值比较小(k值较小会影响能量耦合，即信号转换效率变低)，寄生电感电容影响比较大。使用射频功率放大器技术

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