雙頻功率放大器在CDMA和WCDMA設備上的應用

　　根據最近一份ABIResearch報告指出(1)，無(wú)線(xiàn)移動(dòng)數據為歐洲眾多的運營(yíng)商貢獻25-30％的收入，為日本運營(yíng)商貢獻高達38％的收入。此無(wú)線(xiàn)數據服務(wù)，如音樂(lè )下載，電子郵件和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的日益普及，用戶(hù)和移動(dòng)寬帶數據業(yè)務(wù)的收入可補償每用戶(hù)下降的語(yǔ)音使用。因此，全世界的運營(yíng)商正把他們2G語(yǔ)音為導向技術(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(wú)線(xiàn)數據服務(wù)給消費者和商業(yè)用戶(hù)。

　　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)數字無(wú)線(xiàn)技術(shù)，使許多用戶(hù)可以有效地利用同一塊射頻頻譜中的語(yǔ)音和數據通訊。CDMA是種依靠獨特的“切代碼”分配給每個(gè)用戶(hù)的擴頻射頻通信，以區別在相同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(gè)用戶(hù)使用運營(yíng)商的完整帶寬。CDMA/EVDO網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商使用1.25MHz，而WCDMA/HSPA網(wǎng)絡(luò )利用更廣泛的5MHz。數據傳輸率還可以在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中進(jìn)一步增加高階調制，以提供更好的用戶(hù)體驗與無(wú)線(xiàn)數據。

　　多頻段CDMA和WCDMA手機需要更大的射頻設計工作，以提供足夠的輸出功率並確保線(xiàn)性度和效率在每個(gè)頻帶的正常運作。設計通常包括一個(gè)功率放大器和有利每個(gè)頻段的雙工，RF濾波器和開(kāi)關(guān)，以配合多個(gè)射頻輸入至單一的天線(xiàn)。為了降低多頻段手機設計的復雜性，ANADIGICS硑發(fā)了雙頻CDMA和WCDMA功率放大器模塊。通過(guò)在單一封裝中集成兩個(gè)功率放大器模塊，和之前使用兩個(gè)單獨功率放大器的DC和RF信號線(xiàn)設計相比，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手機設計的典型應用　。

　　本文將側重於ANADIGICSAWT6221在UMTS第2和第5頻段，雙頻段WCDMA/HSPA的手機設計應用。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(huà)時(shí)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(chǎng)效應晶體管（FET）設備。通過(guò)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(guò)集成兩個(gè)獨立的功放鏈，超迷你AWT6221在這兩個(gè)頻段中提供卓越的性能，並節省印刷電路板面積。(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(kāi)發(fā)的參考設計產(chǎn)品，幫助客戶(hù)更快，更容易實(shí)現其設計目標。在本文中我們將描述AWT6221(圖2)參考設計的優(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(kāi)發(fā)的。3GPP技術(shù)規范了用戶(hù)設備第3級的功率,必需達到或超過(guò)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，允許不同的射頻頻段分配給上行鏈路（從移動(dòng)到基站）和下行（從基站到移動(dòng)）同時(shí)間聯(lián)系。雙工器用于移動(dòng)設備以允許UL和DL利用單一的天線(xiàn)。UMTS頻段2中，我們選擇Avago科技的微型FBAR雙工高Q反應的ACMD-7403。針對Band5，我們選擇Epcos低損耗SAW雙工的B-7663。該參考設計還包括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。

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

圖3

　　S參數描述N端口每一個(gè)端口網(wǎng)絡(luò )反應的的電壓信號。第一個(gè)數字的下標指的是應對口，而第二個(gè)數字指的是事件口。因此S21指信號端1在口2造成的反應。S參數來(lái)自行和列數量相等的矩陣口。沿S矩陣對角線(xiàn)的參數被稱(chēng)為反射系數，對角S參數被稱(chēng)為透射系數，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(jiàn)下表：

　　反射系數（S11）針對頻段2和頻段5射頻路徑的頻率范圍來(lái)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，其結果顯示于史密斯表格(圖4,圖5)。

圖4

圖5