降低手機射頻鏈路的功率放大器的消耗

有些人說電池壽命是移動手機中最重要的用戶需求。即使當消費者渴望先進的多媒體功能，他們也不愿意得到這些功能而放棄長通話的時間及待機時間。即便手機設(shè)計師延長了電池壽命,他們正面臨“矛盾”的需求而增加消耗更多功率的新功能。盡管電池技術(shù)在近幾年在不斷的進步，但是還沒有突破性的技術(shù)革新，改進效率的任務(wù)落在IC設(shè)計廠商上，更低的功率消耗，允許更好的功率管理。

在移動電話中，驅(qū)動天線的功率放大器(PA)是電池功率的最大消耗者。通過提高移動電話所有輸出功率等級的效率可以有效的減少功率消耗,從而延長電池壽命。本文將介紹ANADIGICS的CDMA和WCDMA功放使用的HELPTM(低功率高效率)來滿足移動電話對功率的需求。

為了提高效率，首先要評估在城市和郊區(qū)的環(huán)境中大多數(shù)移動電話通信所需要的功率水平。對此，我們可以參考CDMA開發(fā)團隊(CDG)發(fā)表的數(shù)據(jù)。CDG發(fā)表的功率級別分布圖表顯示在以上兩種環(huán)境下移動電話處于開啟狀態(tài)的多數(shù)時間里，大部分移動電話工作時的發(fā)射功率遠遠低于最大發(fā)射功率。這是因為大多數(shù)移動電話用戶打電話的時候通常都移動電話塔較近,因此移動電話工作時只需要相對較低的輸出功率。例如，當無線標準要求最大的輸出功率時大約為+28dBm，超過80%通話的功率需求都少于+10dBm。遺憾的是，傳統(tǒng)的PAs在低功率級別工作時效率將大幅降低，這增加了電流消耗。在低功率級別工作時提高效率，能夠大幅延長電池的壽命。一個標準的WCDMA功放輸出+28dBm功率時效率為42%，輸出+16dBm時效率將大大降低，僅為8%，靜態(tài)電流大約為50mA。

傳統(tǒng)射頻功放是雙極GaAs器件，在高低功率水平間進行功率轉(zhuǎn)換，切換的門限是+16dBm。一種常用的方法是使用外部DC-DC轉(zhuǎn)換器來切換功放的電壓，從而使得PA效率最大化。這種方法的缺點是在材料清單(BOM)增加了額外的器件和成本,并浪費了主板空間。ANADIGICS的HELPTMPAs，基于其InGaP-PlusTM的專利技術(shù)，提供了一個更優(yōu)良和更廉價的解決方案。InGaP-PlusTM允許電路設(shè)計師把高性能HBTs和高性能pHEMTs集成在同一個基底中。這種因此產(chǎn)生的BiFET技術(shù)能利用HBT來構(gòu)建高線性放大器，使用pHEMTs來構(gòu)建快速、低損耗的開關(guān)。使用BiFET技術(shù)的PA可以不使用外部轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)低輸出功率時效率的最大化。pHEMT開關(guān)允許在PA中選擇不同的放大器鏈路，這取決于輸出功率的要求。其好處是中等輸出功率時效率超過2倍，在16dBm時效率從8%提高到21%。由于效率的提高，平均的功率消耗將減少50%。通過三種功率級別途徑的處理，第3代HELP器件(稱為HELP3)功率消耗降低多達75%，靜態(tài)電流也明顯減少，HELP技術(shù)使靜態(tài)電流從50mA降低到15mA,而HELP3的靜態(tài)電流僅為7mA(表1)。

降低手機射頻鏈路的功率消耗

表1.顯示相關(guān)的三種PAs規(guī)范.

這在實際應(yīng)用中是如何被實現(xiàn)的?考慮城市環(huán)境中典型的移動電話，接收電路和基帶部分消耗125mA。當其它的發(fā)射電路功率消耗相等時，發(fā)射電路的功率消耗將由使用的PA不同而變化(發(fā)射電路時的功率消耗不僅僅包括PA，也包含其它構(gòu)件例如RF驅(qū)動放大器)。以下是在通話模式下，三種方案的電流消耗：

1.移動電話，使用傳統(tǒng)功放(two-statePA):

PA的電流消耗為70mA,通話模式下電流消耗為：116mA(發(fā)射電路)+125mA(基帶&接收電路)=241mA

2.移動電話，使用HELP功放(two-levelBiFET):

PA的電流消耗為34mA,通話模式下電流消耗為：81mA(發(fā)射電路)+125mA(基帶&接收電路)=206mA。

3.移動電話，使用HELP3功放(three-level,BiFET):

PA的電流消耗為18mA,通話模式下電流消耗為：68mA(發(fā)射電路)+125mA(基帶&接收電路)=193mA。

HELP及HELP3靜態(tài)電流可以分別減少70%和86%，同樣將有助于待機狀態(tài)下手機的降低功耗。

當然，功率消耗不是挑選PA的唯一理由，線性度、噪聲以及支持高端服務(wù)(HSDPA)等系統(tǒng)級的性能都要考慮在內(nèi)。無論如何,功放的基本性能必須符合規(guī)范。

在滿足了基本的性能要求之后，開始進行PA的功耗管理。更高的集成度，增加更多的功能，同樣節(jié)約了空間和減少材料清單。例如，在HELP和HELP3技術(shù)之間的一個差異是HELP3PA內(nèi)置了電壓轉(zhuǎn)換器。

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2021-05-06 08:24:29

請問這種新穎的射頻功率放大器電路是什么結(jié)構(gòu)的？

誰知道這一種新穎的射頻功率放大器電路是什么結(jié)構(gòu)的？使用一個射頻功率放大器實現(xiàn)GSM/DCS雙頻段功率放大功能，銳迪科的RDA6218就是采用這種結(jié)構(gòu)。射頻功率放大器管芯由原來的兩個減少為一個，同時此

2019-07-30 07:50:06

選擇高壓功率放大器考慮因素，功率放大器

`高壓功率放大器的考慮因素以及容性負載對輸出的影響電壓放大器是配合信號源(信號發(fā)生器)的理想工具，通過簡單的設(shè)備連接，可以拓展信號源的輸入電壓幅度范圍。典型的信號源輸入范圍都是10Vpp，而在

2017-09-29 16:46:29

音頻功率放大器的分類有哪些？如何實現(xiàn)在手機中的應(yīng)用？

音頻功率放大器的分類有哪些？A類、B類、AB類、D類放大器的主要特點是什么？如何實現(xiàn)音頻放大器在手機中的應(yīng)用？手機常用音頻放大器有哪些？手機設(shè)計中音頻放大器選用有什么建議？

2021-04-19 10:07:04

音頻功率放大器設(shè)計

音頻功率放大器設(shè)計

2012-07-16 19:22:49

高功率放大器有什么用途？

什么是高功率放大器

2020-04-08 09:01:15

高效E類射頻功率放大器的工作原理是什么？

作為發(fā)射器的最后一級，功率放大器供給負載所需要的、額定的不失真功率以控制負載工作，使得信號通過天線發(fā)送出去，同時減少誤碼。它不要求最大的功率放大倍數(shù)，而是要求獲得最大的、不失真（或者失真但合乎要求

2019-07-30 08:19:09

高效率射頻功率放大器的研究

高效率射頻功率放大器的研究，高效率射頻功率放大器的研究

2013-06-15 23:41:37

高效率F類射頻功率放大器研究

1、引言射頻功率放大器廣泛應(yīng)用于各種無線通信發(fā)射設(shè)備中，隨著移動通訊服務(wù)的快速增長，對低耗、高效、體積小的要求也迅速增加。眾所周知，RF功放(PA)是射頻傳輸中功率損耗最大的眾多設(shè)計模塊之一。當前

2019-06-24 06:33:01

#射頻 #功率放大器如何設(shè)計射頻功率放大器

放大器功率放大射頻功率放大器模擬與射頻

電子技術(shù)那些事兒發(fā)布于 2022-08-21 18:19:42

射頻功率放大器設(shè)計

關(guān)于射頻基礎(chǔ)知識、射頻-微波、功率放大器的學習資料。

2016-09-01 15:44:10

用于射頻功率放大器的預(yù)失真器

用于射頻功率放大器的預(yù)失真器

2017-03-05 15:11:18

射頻功率放大器你應(yīng)該知道的事

2019-11-10 09:58:17

14965

射頻及微波固態(tài)功率放大器

射頻及微波固態(tài)功率放大器說明。

2021-06-07 10:50:40

射頻功率放大器RF PA的功能

身為射頻工程師，工作多多少少都會涉及到功率放大器。功率放大器可以說是很多射頻工程師繞不過的坎。功能、分類、性能指標、電路組成、效率提升技術(shù)、發(fā)展趨勢……關(guān)于射頻功率放大器，該知道的你都知道么？

2022-11-01 09:56:29

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一文解讀功率放大器（功率放大器如何選型）

　　功率放大器是生活中很常見的電子設(shè)備之一，但是你真的了解什么是功率放大器嗎？安泰電子將從功率放大器的定義、特點以及功率放大器的用途等多方面來介紹，讓大家對功率放大器有更清晰的認識。

2022-11-15 11:16:22

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射頻放功率放大器基本概念

射頻功率放大器的主要技術(shù)指標是輸出功率與效率，如何提高輸出功率和效率,是射頻功率放大器設(shè)計目標的核心。通常在射頻功率放大器中，可以用LC諧振回路選出基頻或某次諧波，實現(xiàn)不失真放大。

2022-11-30 14:54:23

793

射頻功率放大器的基本概念

轉(zhuǎn)載：太全了！射頻功率放大器的一切知識都在這里！? 2019-07-21 17:18 射頻放功率放大器基本概念射頻功率放大器(RF PA)是發(fā)射系統(tǒng)中的主要部分，其重要性不言而喻。在發(fā)射機

2023-02-16 14:25:33

射頻功率放大器——如何選擇合適的射頻功率放大器

射頻功率放大器是一種用于增強射頻信號的電子設(shè)備。在選擇合適的射頻功率放大器時，需要考慮多個因素，包括應(yīng)用場景、頻率范圍、增益、帶寬、噪聲等。下面是一些關(guān)于如何選擇合適的射頻功率放大器的基本步驟。

2023-06-27 16:39:39

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功率放大器有哪些類型，功率放大器選型原則

功率放大器是一種能夠?qū)⒌碗娖叫盘?b class="flag-6" style="color: red">放大到足夠高的電平以驅(qū)動負載的電子器件。在各種電子設(shè)備中，功率放大器被廣泛應(yīng)用，如音響系統(tǒng)、電視廣播、汽車音響、射頻通信等。本文將介紹功率放大器的分類以及選擇功率放大器選型原則和方法。

2023-07-25 09:24:13

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