【導讀】許多射頻設計人員都對 Franklin Douglass 的名言深有同感：“沒(méi)有斗爭就沒(méi)有進(jìn)步?！痹跒?5G 進(jìn)行設計時(shí)，尤其如此?？萍加型淖儫o(wú)線(xiàn)通信，但也會(huì )帶來(lái)設計難題。利用功率放大器模塊 (PAM) 來(lái)化解。以下是你需要知道的一切。
這篇博文首次發(fā)布在 Mouser Electronics 網(wǎng)站https://www.mouser.com/blog/power-amplifier-modules-role-5g-design 上。
5G 是無(wú)線(xiàn)通信市場(chǎng)領(lǐng)域有史以來(lái)十分重要的強大技術(shù)之一。與 4G 相比，5G 在數據速率、延遲和容量方面都有顯著(zhù)提升，有望成為行業(yè)乃至全球真正的變革性技術(shù)。
然而，這些根本性的性能改進(jìn)也對底層射頻 (RF) 硬件產(chǎn)生了更大的壓力，并提出了更嚴格的要求。功率放大器 (PA) 是射頻硬件中非常重要的部件之一，隨著(zhù) 5G 的普及，它的重要性不斷提升。為了幫助緩解為 5G 設計射頻放大器的挑戰，近年來(lái)，功率放大器模塊 (PAM) 已成為一個(gè)重要的工具。
在這篇博文中，我們將討論功率放大器及其在 5G 中的作用，以及 Qorvo 如何利用功率放大器模塊來(lái)幫助支持未來(lái)的 5G 基礎設施。
什么是功率放大器？
在處理射頻信號時(shí)，特別是在 5G 的高頻段，電壓電平可能非常低。這是一個(gè)挑戰，因為電磁 (EM) 信號在較低的振幅下更容易受到系統級噪聲的影響（即，信噪比降低）。除此之外，較低電壓信號通常缺乏驅動(dòng)下游電路或天線(xiàn)所需的強度。
為了解決這些挑戰，開(kāi)發(fā)人員使用了功率放大器。射頻功率放大器是一個(gè)電路模塊，用于增加射頻信號的振幅、功率輸出或驅動(dòng)能力。一般來(lái)說(shuō)，射頻功率放大器位于系統天線(xiàn)附近，為發(fā)射天線(xiàn)提供高功率信號。
使用功率放大器的目的是增強信號，同時(shí)保持從輸入到輸出的高保真度。因此，線(xiàn)性度、效率和輸出功率是功率放大器的幾個(gè)重要規格參數。
功率放大器設計挑戰
過(guò)去，功率放大器及其周?chē)碾娐肥遣捎冒遢d分立式元件設計。雖然這種方法在行業(yè)內使用了很多年，但由于出現了一些非常大的設計挑戰，這種方法的有效性受到質(zhì)疑。
其中一個(gè)挑戰是如何在面積、成本、性能和功耗之間做一個(gè)權衡。一般來(lái)說(shuō)，這些規格參數往往是相互沖突的，設計人員必須知道如何優(yōu)化其電路，以便針對特定應用盡可能兼顧這些權衡因素。在使用分立式元件時(shí)，由于零件選擇、元件互用性和布局等都會(huì )影響性能，要在這些因素之間取得平衡變得越來(lái)越困難。
當發(fā)展到5G 時(shí)，這種情況就更加復雜了，此時(shí)系統還需要覆蓋更寬的帶寬和更高的頻率范圍。當今的系統需要高達 400 Mhz 的平均瞬時(shí)帶寬，同時(shí)工作頻率高達 4 GHz?，F在的挑戰要求在實(shí)現上述系統權衡的同時(shí)，還要提供該頻帶范圍的性能。
采用功率放大器模塊 (PAM) 的解決方案
為了應對這些挑戰，Qorvo 開(kāi)始使用 PAM。
PAM 是一種電子元件，它將功率放大器中的分立元件及其周?chē)碾娐氛系絾蝹€(gè)封裝解決方案中。例如，在 5G 基站應用中，PAM 可以將驅動(dòng)放大器和末級放大器集成到單個(gè)封裝中，而不是將它們用作分立電路模塊。通過(guò)將整個(gè)功率放大器系統集成到單個(gè)模塊中，我們可以獲得許多重要的結果（圖1）。
圖1：Qorvo QPA4501 PAM 采用 Doherty 末級來(lái)實(shí)現高功率和高效率。
首先，PAM 使射頻系統（比如基站）的設計明顯比分立方案更容易實(shí)施。設計人員無(wú)需選擇元件和設計分立電路，而是可以選擇適合其需求的模塊，并將其作為一個(gè)整體在系統中實(shí)現。
除此之外，與非模塊解決方案相比，PAM 還可以實(shí)現更好的性能和空間布局。通過(guò)元件集成，可以盡量減少寄生等布局問(wèn)題，從而提高性能和效率。Qorvo PAM 還為設計人員解決了阻抗匹配等問(wèn)題，確保盡可能實(shí)現更高性能。
最后，這種集成設計可實(shí)現更小的系統，有助于用戶(hù)減少最終系統的重量和占用面積。
Qorvo 的 PAM 專(zhuān)業(yè)知識
Qorvo 提供種類(lèi)齊全、具有創(chuàng )意的 GaN-on-SiC 產(chǎn)品組合，幫助用戶(hù)顯著(zhù)提升效率和工作帶寬。該公司的GaN-on-SiC 產(chǎn)品具有高功率密度、小尺寸、增益出色、高可靠性和工藝成熟的特點(diǎn)。Qorvo 認識到 PAM 在未來(lái) 5G 系統設計中的重要性，正在努力為市場(chǎng)帶來(lái)各種先進(jìn)的解決方案。Qorvo 的 PAM 旨在實(shí)現功率、效率、尺寸和成本的平衡，同時(shí)使用戶(hù)的設計盡可能地簡(jiǎn)單。
來(lái)源：Qorvo半導體，作者：Shawn Gibb
免責聲明：本文為轉載文章，轉載此文目的在于傳遞更多信息，版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權問(wèn)題，請聯(lián)系小編進(jìn)行處理。
推薦閱讀：
