雙頻功率放大器在CDMA和WCDMA設(shè)備上的應(yīng)用

　　根據(jù)最近一份ABIResearch報告指出(1)，無線移動數(shù)據(jù)為歐洲眾多的運營商貢獻25-30％的收入，為日本運營商貢獻高達38％的收入。此無線數(shù)據(jù)服務(wù)，如音樂下載，電子郵件和移動互聯(lián)網(wǎng)的日益普及，用戶和移動寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的收入可補償每用戶下降的語音使用。因此，全世界的運營商正把他們2G語音為導(dǎo)向技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)升級至3G和4G技術(shù)，使他們能夠提供高速，寬帶無線數(shù)據(jù)服務(wù)給消費者和商業(yè)用戶。

　　CDMA/EVDO及WCDMA/HSPA是3G部署范圍最廣泛的兩種技術(shù)。此兩種技術(shù)取決于碼分多址(CDMA)數(shù)字無線技術(shù)，使許多用戶可以有效地利用同一塊射頻頻譜中的語音和數(shù)據(jù)通訊。CDMA是種依靠獨特的“切代碼”分配給每個用戶的擴頻射頻通信，以區(qū)別在相同RF頻譜的其他使用者。頻譜擴充提高了信道容量，并允許多個用戶使用運營商的完整帶寬。CDMA/EVDO網(wǎng)絡(luò)運營商使用1.25MHz，而WCDMA/HSPA網(wǎng)絡(luò)利用更廣泛的5MHz。數(shù)據(jù)傳輸率還可以在無線網(wǎng)絡(luò)中進一步增加高階調(diào)制，以提供更好的用戶體驗與無線數(shù)據(jù)。

　　多頻段CDMA和WCDMA手機需要更大的射頻設(shè)計工作，以提供足夠的輸出功率並確保線性度和效率在每個頻帶的正常運作。設(shè)計通常包括一個功率放大器和有利每個頻段的雙工，RF濾波器和開關(guān)，以配合多個射頻輸入至單一的天線。為了降低多頻段手機設(shè)計的復(fù)雜性，ANADIGICS硑發(fā)了雙頻CDMA和WCDMA功率放大器模塊。通過在單一封裝中集成兩個功率放大器模塊，和之前使用兩個單獨功率放大器的DC和RF信號線設(shè)計相比，可有效減少電路板面積。本文將描述雙頻功率放大器模塊在CDMA/EVDO和WCDMA/HSPA手機設(shè)計的典型應(yīng)用　。

　　本文將側(cè)重於ANADIGICSAWT6221在UMTS第2和第5頻段，雙頻段WCDMA/HSPA的手機設(shè)計應(yīng)用。ANANDIGICS的AWT6221曾榮獲由中國產(chǎn)業(yè)信息部頒發(fā)的信息化應(yīng)用、通信技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)秀成果奬(2)及EDN創(chuàng)新奬,通信與網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)秀產(chǎn)品奬。

　　AWT6221雙頻功率放大器大幅降低平均電流功耗高達75％，並增加高達25％的通話時間。

　　ANADIGICS的HELP3?功放，像是AWT6221功率放大器采用了該公司獨有的InGaP-Plus?技術(shù)，在同一InGaPGaAs裸片中，集成了雙極和場效應(yīng)晶體管（FET）設(shè)備。通過可選的偏置模式，HELP3?功率放大器在低范圍和中端輸出功率水平中呈現(xiàn)了最佳的效率。智能偏置電路的AWT6221降在低功率水平中可降低電流功耗至八毫安-世界上最好的。通過集成兩個獨立的功放鏈，超迷你AWT6221在這兩個頻段中提供卓越的性能，並節(jié)省印刷電路板面積。(圖1)

　　ANADIGICS公司為受歡迎的組合頻帶提供雙頻段WCDMA/HSPA功率放大器模塊，也為CDMA/EVDO應(yīng)用提供雙頻功率放大器模塊。更多信息可參考ANADIGICS公司（www.anadigics.com）。ANADIGICS公司以已開發(fā)的參考設(shè)計產(chǎn)品，幫助客戶更快，更容易實現(xiàn)其設(shè)計目標(biāo)。在本文中我們將描述AWT6221(圖2)參考設(shè)計的優(yōu)勢。

圖1

圖2

　　AWT6221是為雙頻段WCDMA/HSPA的手機UMTS頻段2(824-849MH)和頻段5(1850-1910MHz）而開發(fā)的。3GPP技術(shù)規(guī)范了用戶設(shè)備第3級的功率,必需達到或超過這些最低性能水平（3）

?最大輸出功率:+24dBm+1/-3dBm
?鄰道泄漏功率比(ACLR)+/-5MHz:-33dBm
?鄰道泄漏功率比(ACLR)+/-10MHz:-43dBm
?最大諧波排放指定的頻率:30–1000MHz:-36dBm/100kHz之間
o在1-12.75GHz:-30dBm/1MHz之間
o在869–894MHz:-60dBm/3.84MHz之間
o在1930-1990MHz:-60dBm/3.84MHz之間
o在2100-2170MHz:-60dBm/3.84MHz之間

　　大部分CDMA和WCDMA網(wǎng)絡(luò)的頻分雙工系統(tǒng)，允許不同的射頻頻段分配給上行鏈路（從移動到基站）和下行（從基站到移動）同時間聯(lián)系。雙工器用于移動設(shè)備以允許UL和DL利用單一的天線。UMTS頻段2中，我們選擇Avago科技的微型FBAR雙工高Q反應(yīng)的ACMD-7403。針對Band5，我們選擇Epcos低損耗SAW雙工的B-7663。該參考設(shè)計還包括CP402A薄膜功率方向耦合器的耦合AVX,為許多頂級3G芯片組提供所需的射頻功率。

　　AWT6221參考設(shè)計的發(fā)展起始於功放進一步耦合與雙工S參數(shù)的測量。在此測量上，零歐姆電阻被用來縮短電路板上的匹配元件(圖3)。

圖3

　　S參數(shù)描述N端口每一個端口網(wǎng)絡(luò)反應(yīng)的的電壓信號。第一個數(shù)字的下標(biāo)指的是應(yīng)對口，而第二個數(shù)字指的是事件口。因此S21指信號端1在口2造成的反應(yīng)。S參數(shù)來自行和列數(shù)量相等的矩陣口。沿S矩陣對角線的參數(shù)被稱為反射系數(shù)，對角S參數(shù)被稱為透射系數(shù)，因為他們只發(fā)生在單一端口。S矩陣的二端口網(wǎng)絡(luò)見下表：

　　反射系數(shù)（S11）針對頻段2和頻段5射頻路徑的頻率范圍來測試。功率放大器于不符合電路的輸出形成一系列的阻抗變化，其結(jié)果顯示于史密斯表格(圖4,圖5)。

圖4

圖5