功放為智能手機提供最佳效率

下一代智能手機將具備更先進的功能，包括：屏幕更大、多媒體功能更豐富、支持多個頻段和多種模式、電池續(xù)航時間更長以及機身更加輕薄。這些應用趨勢對射頻前端帶來了若干挑戰(zhàn)。

　　隨著許多大城市相繼推出LTE和TD-LTE以及智能手機輕薄化要求不斷提升，集成度和性能的重要性前所未有。因此，功放（PA）必須在這兩方面進一步提高，以幫助移動設備制造商實現(xiàn)目標。

　　ANADIGICS公司中國北方地區(qū)銷售主管何肅平指出，智能手機對多頻段、多模式支持提出了需求，例如：四頻段EDGE及雙頻段WCDMA和LTE。這個需求增加了射頻部分的復雜度和尺寸。由于制造商希望生產出具有更多功能、更輕薄的產品，PCB空間和元器件尺寸就變得極為重要。對于功放來說，需要為多頻段和多模式提供更高的功能。

　　另外，先進的多媒體功能和高速的數據網絡要求功放能夠在大功率模式下更頻繁地運行。GSM協(xié)會TS09程序發(fā)布的功率分布圖為3G設備在典型網絡中的輸出功率提供了指導。然而，大功率使用的增加為在大功率模式下提高效率帶來了壓力。這使得針對所有輸出功率優(yōu)化的功放需要為用戶提供出色的電池續(xù)航時間。

　　每種應用都對功放技術和設計具有特定要求。對于手機來說，功放的性能是通過線性度、增益和天線的輸出功率來衡量的。

　　手機從2G、3G演變到現(xiàn)在的4G，進一步強調了功放線性度在建立和維持穩(wěn)定網絡連接方面的重要性。線性度是指功放精確重生成射頻輸入頻率和幅度變化的能力。這是一個重要指標，因為它有助于確定設備維持穩(wěn)定無線連接的能力，將直接影響語音通信和數據通信的質量。

　　增益是輸出與輸入的功率比，同樣也會影響器件的性能。功放必須接收收發(fā)器的輸出（通常小于+3dBm）并將信號不失真地放大。為了保證下一代智能手機具有出色的數據連接，就必須選擇具有足夠增益的功放。

　　收發(fā)器信號在到達天線之前必須通過功放、開關和濾波器。因此，功放增益應該提供足夠的射頻功率，以克服其他所選器件的損耗。

　　從工藝角度來看，功放市場將會繼續(xù)發(fā)展。市場長期以來由InGaP HBT器件所主導。ANADIGICS公司的先進產品采用了InGaP-Plus技術。這項獨特的專利技術一直以來提供了重要的性能、集成度和可靠性優(yōu)勢，讓設計者可以使用工具庫來開發(fā)獨特并具前瞻性的產品。

　　該技術使器件具有更出色的性能和集成度，這正是當今市場的兩大趨勢。例如，目前從單頻段功放到多模、多頻段功放的轉變節(jié)省了寶貴的PCB空間。

　　功放制造商一直以來都在尋找實現(xiàn)更高集成度和更高性能的方法，正如3G設備引領的趨勢一樣。ANADIGICS在這兩方面一直都處于行業(yè)領先，其雙頻段、低功率下高效率（HELP）的功放就是最好的證明。該公司開發(fā)的LTE系列產品覆蓋了世界各地部署的主要頻段。其LTE產品系列包含了40多種功放（包括單頻段、雙頻段和多頻段產品），從而保證能夠為特定應用選擇最合適的功放。

　　ANADIGICS的雙頻段HELP3E功放通過將兩個獨立功放集成在一個緊湊封裝中，可以為手機制造商節(jié)省PCB空間。另外，該解決方案還實現(xiàn)了高效率和出色的線性度。

　　通過使用InGaP-Plus專利工藝技術和先進的電路設計技術提供具有三種模式狀態(tài)的解決方案，ANADIGICS的HELP4功放實現(xiàn)了更高的性能。這使得制造商無須使用DC-DC轉換器，就能在小功率、中等功率和大功率模式下實現(xiàn)高效率。這類功放具有出色的效率和極低的靜態(tài)電流，能夠為多功能智能手機提高電池續(xù)航時間。

　　在推出高集成度和性能的HELP3E和HELP4后，該公司又推出了新一代功放來引領行業(yè)標準。ANADIGICS的多模、多頻段功放針對LTE、WCDMA和CDMA信號調制進行了優(yōu)化以提供出色的性能。該功放在為手機提供出色的諧波、噪聲和互調性能的同時，針對所有調制信號在效率、電流消耗和線性規(guī)格上進行了增強。ANADIGICS采用緊湊的5mm×7.5mm封裝提供四波段GSM/EDGE和雙波段WCDMA/LTE功能，有效地節(jié)省了空間。

　　市場上部分高集成度功放解決方案的效率極低，影響了電池的整體續(xù)航時間。何肅平強調，ANADIGICS的產品和這些產品的主要區(qū)別在于其高集成度與出色效率相結合的能力。ANADIGICS的新ProEficient功放經過優(yōu)化，能夠在所有的輸出功率等級上提供極高效率（圖1）。這樣，產品結合了低功率模式下更長的通話時間和大功率模式下更長的數據應用。該功放還針對平均功率跟蹤（APT）使用進行了優(yōu)化，以進一步提高效率和降低中等及低功率模式下的電流消耗。除了出色的效率之外，ProEficient功放還具有出色的線性度，保證了連接的穩(wěn)定性以實現(xiàn)清楚的通話和高速的數據應用。

圖1：ProEficient功放在所有的輸出功率上都提供高效率。

　　放大器助基站尺寸再創(chuàng)新低

　　根據對TD-LTE的增長預期以及基站將以多頻段、多模式運作，大部分新開發(fā)的器件具有禁止功能，在操作傳輸或接收狀態(tài)時，可以讓系統(tǒng)輕松地關閉各自的功能。這樣一來，在系統(tǒng)中也可以降低功耗。

　　TriQuint基站小信號產品營銷經理Tuan Nguyen介紹，該公司新發(fā)布的兩款低噪聲放大器（LNA）TQP3M9036和TQP3M9037提供了低于0.5dB的噪聲系數，并具有高線性性能和高增益（圖2）。為了提供多模基站（尤其是TDD-LTE）的靈活性，這些新的低噪放也提供了關閉模式功能。

　　圖2：低噪放為基站提供噪聲系數、線性度和可靠性的最佳組合。

　　另外，針對無線基礎設施市場和點對點應用的元器件，終端制造商需要集成度更高的解決方案，并保證高線性性能和持續(xù)實現(xiàn)低功耗。借助功率放大器實現(xiàn)更高的效率，進而降低運營成本支出，一直是制造商的需求。GaN和高壓HBT被視為是滿足高效率需求的可能解決方案。集成度更高的射頻解決方案和高效的功率放大器使基站尺寸不斷降低——10年前像電冰箱一樣大的基站現(xiàn)在縮小為背包大小的遠端射頻頭，并且還將演進成手提袋大小的有源天線或是小型蜂窩解決方案。

　　中國在基于無線應用的時域雙工（TDD）的部署上已經處于領先地位，例如：個人手機系統(tǒng)（PHS）及TD-SCDMA。這有助于推進比其他類型無線基礎設施系統(tǒng)更快的下一代TD-LTE的部署。TriQuint為基站設備同時提供了眾多無源和有源器件，包括：射頻和中頻濾波器、混頻器、線性放大器、增益模塊、低噪放和功放等。各種級別的集成器件均支持基站演進。

　　其中，一級器件具有高增益并集成了匹配電路。采用這些產品可以消除上行線路中一級或多級增益，無需采用外部匹配電路，從而減小基板尺寸、降低成本。二級器件采用單一封裝集成多種功能，可以減小整體尺寸，例如，LO緩沖放大器取代了多級放大器或混頻器。三級器件將兩級放大器與級間匹配電路組合在一起，消除了放大器之間所需的外部匹配電路，同時降低了系統(tǒng)成本和尺寸。四級產品采用全封裝集成。這些模塊集成了兩個放大器、數字步進衰減器、所有匹配器件、偏壓扼流圈、正極旁路電容和隔直流電容，為降低成本和實現(xiàn)更加緊湊的設計提供了50Ω解決方案。

　　他表示，下一代功放很可能會采用如GaN或HV-HBT的更新技術。現(xiàn)今，GaN仍然面臨成本挑戰(zhàn)，但與任何新技術一樣，隨著產量的增加及收益提高，成本問題也將改善。預計小蜂窩部署在未來幾年中將會有爆發(fā)性的增長，這樣將會對集成度更高，更有效的功放產生更多的需求。TriQuint是唯一一家同時提供GaN和HV-HBT技術的供應商，同時，TriQuint也深入參與了采用這些前沿技術的產品的研發(fā)。