BA012Fx功放在WCDMA數據卡數據傳輸中的應用

隨著(zhù)蜂窩網(wǎng)絡(luò )數據傳輸速率的提升，數據卡以及手機對于數據傳輸的需求也日益增加。就WCDMA手機功放而言，由于手機經(jīng)常在基站密集的城市區域使用，因此在中低輸出功率范圍內需要高效率的工作;在另一方面，對于數據傳輸來(lái)說(shuō)，傳輸量的增加導致了PA更多地工作于高輸出功率模式下。對于數據卡和手機來(lái)說(shuō)，高功效對數據卡更加重要。因此很多功放廠(chǎng)家除提供用于手機的功放以外，還會(huì )專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)適用于數據卡或者高速率數據傳輸領(lǐng)域的功放。三菱電機開(kāi)發(fā)了一款用于數據傳輸的高效率功放“BA012Fx”，并已于近期發(fā)布。本文主要介紹BA012Fx系列的設計理念以及實(shí)驗結果。

　　基于GaAs HBT工藝的數據卡用新型功放

　　GaAs HBT(砷化鎵異質(zhì)結雙極型晶體管)放大器被廣泛應用在CDMA手機領(lǐng)域。這是由于HBT比FET(場(chǎng)效應管)擁有更高的輸出功率密度，而且HBT可以由一路偏置電壓驅動(dòng)。因此，HBT功率放大器在手機領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)展了多年。

　　三菱電機專(zhuān)門(mén)為數據卡開(kāi)發(fā)了BA012Fx系列功放，該系列擁有5個(gè)頻段，分別為Band1(1920MHz~1980MHz)、Band2(1850MHz~1910MHz)、Band3(1710MHz~1785MHz)、Band5(824MHz~849MHz)、Band8(880MHz~915MHz)，適用于亞洲、北美、歐洲以及日本的WCDMA網(wǎng)絡(luò )。

　　圖1顯示了BA012Fx系列功放模塊的外型，尺寸為3mm*3mm*1mm。最大輸出功率為670mW(28.25dBm)， 功率附加效率(PAE)為45%，在同類(lèi)功放產(chǎn)品中擁有最高等級的性能。該系列放大器內部集成了(i)衰減器：用于改變功放的增益以及降低低輸入功率時(shí)的信噪比;(ii)耦合器：用于檢測輸出功率。我們還在衰減電路中增加了相位控制功能，在改變增益時(shí)可有效減少相位誤差。

　　圖1 BA012Fx系列功放的外形尺寸僅為3mm*3mm*1mm。

　　目前，手機功放通常采用切換通路的方式來(lái)提高中低輸出功率下的性能。但是提供通路切換功能的開(kāi)關(guān)電路自身的損耗會(huì )降低整個(gè)功放的功率附加效率(PAE)。因此BA012Fx系列功放在末級輸出通路上沒(méi)有使用任何開(kāi)關(guān)電路，從而實(shí)現高輸出功率時(shí)高功率附加效率的目的。

　　圖2為數據卡功放的結構框圖。該功放模塊由兩級放大器和一個(gè)位于一級放大器與二級放大器之間的衰減器組成。這樣的結構可以降低在低增益模式下的噪聲系數。使用BiFET(雙極性場(chǎng)效應管)作為衰減器是為了減少芯片的尺寸，因為同一芯片上可以提供FET開(kāi)關(guān)電路。因此芯片尺寸要比使用雙極性晶體管的開(kāi)關(guān)電路小。采用三維電磁分析，使線(xiàn)路布局更加合理。使用了單步衰減電路，如圖3所示。在高增益模式下，FET的SW1開(kāi)啟，SW2關(guān)閉;射頻信號可以直接通過(guò)，此時(shí)損耗最小。在低增益模式下，FET的SW1關(guān)閉SW2開(kāi)啟，信號通過(guò)串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻后損耗了14dB。為了補償衰減器在開(kāi)關(guān)時(shí)的相位變化，加入了串聯(lián)電容C1。

　　圖2：功率放大器架構框圖。

　　圖3：衰減器電路圖。