2022年PA的指标分析 .pdf
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1、PA指标分析一PA的工艺PA的设计指标包括频率、带宽、功率、效率、线性度,甚至可能也要要求噪声。目前主要有两种工艺CMOS 和 GaAs 。CMOS 工艺 比 GaAs有优势的地方, 主要是集成度和成本。所以但凡是要求效率、噪声、线性度等指标的放大器都不会选择 CMOS 工艺。同时 ,CMOS 的衬底损耗大,在大功率 (1W以上) 和低噪声方面都做不过砷化镓 , 所以无线网络和手机市场就被GaAs PA 所统治,因为它可以支持高频率和高功率应用, 而且效率很高。 CMOSPA 则在蓝牙和 ZigBee 应用领域占据主导地位,因为它一般运行功率更低,而且性能要求没有那么苛刻。二PA选型GSM 是
2、恒包络调制, 对线性度要求不高, 所以使用非线性 PA即可;LTE是非恒包络调制,幅度包含调制信息,所以对线性度要求很高,采用的是线性PA ;CMOS 目前无法满足高线性的要求,目前LTE PA几乎都是使用 GaAs 。GaAs电子迁移速率是传统SI 的六倍,所以截止频率高适合作为 PA , 常见的 PA多为 GaAs材质。但是 CMOS 工艺比较成熟,容易和transceiver集成在同一芯片内,但是前提是解决好大信号和小信号的隔离比较困难。一般这种SOC带内杂散都比较高三.PA 指标详解衡量各类功率放大器性能的主要性能指标有:工作频带及带宽、 输出功率、增益及增益平坦度、输入及输出反射系数
3、(驻波比)、线性度等,1. 工作频带及带宽工作频带是指满足其他所有性能指标要求的连续工作频率范围。带宽用来表示传输信号所占有的频率宽度,由传输信号的最高频率?和最低频率 ?决定,两者之差就是带宽值 (BW) ,即BW = ?- ?。相对带宽定义为信号带宽与中心频率之比,公式表示为 W =2 ?- ?/ ?+ ?100%对于窄带、宽带的划分而言, 目前尚无统一的严格定义, 但通常有以下几种约定或定义方法。在天线应用中,相对带宽W 10%时,称为窄带天线;当fhfl 2: 1时,称为宽带天线;当fhfl 10: 1时,称为超宽带天线。对于射频电路模块,按工程设计经验,相对工作带宽低于15%,划为窄
4、带模块;若一个射频电路模块的相对工作带宽高于15%,就被划为宽带模块。B28的相对带宽为 6.2%。700 多 M ,45M的带宽,收发间隔 10M 。带宽宽,收发间隔近,双工器带外抑制就做不好。 这样就会有带外杂散, Tx 对 Rx的 desense等问题。业内器件厂家就只能分开来做了。一般分为A和 B. B28A:A703-725.5;B28B:B725.6-747.9 2. 输出功率及效率名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 8 页 - - - - - -
5、 - - - 输出功率 (?)就是功放驱动给负载的带内射频信号的总功率,表示方法有饱和输出功率 (?),和 dB压缩点输出功率 (?1?)。()饱和输出功率 ?当放大器的输出功率达到某一值后,其不再随输入功率的增加而増加,则该输出功率称为功率放大器的饱和输出功率。3. dB压缩点输出功率 ?当输入功率较低时, 输出功率与输入功率成比例关系,然而,当输入功率超过一定量值之后, 由于非线性使输出功率与输入功率的比值即增益减小,最终结果是输出功率达到饱和;当放大器的增益偏离常数或比小信号线性增益低1dB时,该点就称为“ 1dB压缩点增益 ?1?”,对应输出功率称为“1dB压缩点输出功率?,1?”,对
6、应的输入功率称为“ 1dB压缩点输入功率 ?,1?”。假定 ?0为放大器的小信号增益,则它们之间的关系为:图 1-1 放大器的 1dB压缩点表示图放大器处于线性工作时,输入功率的变化范围,称为动态范围(dynamic range,DR)。如果输入功率超过动态范围的上限,输出开始饱和;如果输入功率低于动态范围的下限,噪声将占主导地位,如图1-1 所示。这些因素都会影响通讯质量。4. 输出功率及效率效率是放大器的一个重要指标, 提高效率可以降低温度, 提高器件的可靠性。通常采用功率附加效率来表示:?=射频输出功率 - 射频输入功率直流输入功率=?out- ?in?名师资料总结 - - -精品资料欢
7、迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 8 页 - - - - - - - - - 它反映了在直流功率的基础上射频功率的增加量,它主要反映了直流功率的利用效率。5. 谐波失真谐波失真:谐波失真是指由于功率放大器的非线性在谐波处产生较大的失真。对于窄带放大器, 这些谐波都不在通带内, 用滤波器能很容易滤掉这些谐波,通常可以使谐波降到 -60d Bc 以下( 相对基波信号 )。但对于宽带放大器,某些谐波正在通带内,谐波失真指标比较差,大约在-20d Bc 左右。谐波失真大小由下式决定?= 10? (d
8、bc) ?为 n 次谐波失真; ?为 n 次谐波输出功率 ; ?为基波信号输出功率。通常在设计小功率放大器时(比如几十毫瓦或几百毫瓦),可以不考虑这项指标。 但在大功率设计中,为避免对其他电子系统的干扰,必须考虑这项指标。6. 交调失真6.1 交调失真 :交调失真是两个或多个输入信号同时经过放大器而产生的混合分量,它也是由于功率放大器的非线性造成的。例如有两个不同频率的输入信号 F1 和 F2,由于功率放大器的非线性,输出信号中将有许多新产生的分量,mF1nF2(m 、n=0、1、2,) 放大器的交调失真各分量分别称为其m+n阶交调分量。交调分量的大小可以用交调系数来表示。对于上面的例子其m+
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