Avago高增益4W PA的優(yōu)點(diǎn)及在Small cell射頻前端設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

Small cell

隨著4G通信時(shí)代的到來(lái)，數(shù)據(jù)通信已取代話(huà)音成為運(yùn)營(yíng)商的主流業(yè)務(wù)。來(lái)自中國(guó)移動(dòng)的一份報(bào)告稱(chēng)，未來(lái)超過(guò)50%的業(yè)務(wù)將會(huì)發(fā)生在室內(nèi)，因此運(yùn)營(yíng)商必須找到室內(nèi)覆蓋的有效方法。在這樣的背景下，Small cell將會(huì)取代傳統(tǒng)的直放站，成為運(yùn)營(yíng)商解決網(wǎng)絡(luò)覆蓋的主流方案。

Avago Technologies（安華高科技）推出了一系列4W 高增益PA，可以簡(jiǎn)化Small cell射頻前端的設(shè)計(jì)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)良好的線(xiàn)性指標(biāo)和可靠性。

圖1、Small cell射頻前端

Avago 高增益4W PA

表1、Avago 高增益4W PA

Avago 高增益4W PA應(yīng)用于Small cell射頻前端，可實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)：

？ 高集成度，只需一顆PA即可解決發(fā)射鏈路的射頻放大；

？ 輸入、輸出50歐姆全匹配，可節(jié)省大量射頻調(diào)試時(shí)間；

？ 高達(dá)40dB左右的增益，無(wú)需推動(dòng)級(jí)；

？ 實(shí)現(xiàn)業(yè)界最佳的線(xiàn)性指標(biāo)，線(xiàn)性輸出27dBm時(shí)ACPR可達(dá)到-50dBc；

？ 全系列擁有一樣的封裝和管腳定義，輕松實(shí)現(xiàn)硬件平臺(tái)化。

Avago 高增益4W PA 設(shè)計(jì)指導(dǎo)

內(nèi)部框圖

Avago MGA-43x28系列PA提供高達(dá)40dB的增益，內(nèi)部集成了兩級(jí)或三級(jí)功放，該系列集成PA的內(nèi)部框圖如下：

圖2、集成兩級(jí)功放的內(nèi)部框圖

圖3、集成三級(jí)功放的內(nèi)部框圖

MGA-43428 / 43828 / 43013內(nèi)部集成了兩級(jí)功放，如圖2所示，因?yàn)樵?GHz以下的頻段，兩級(jí)功放已經(jīng)足以提供高達(dá)33dB左右的增益。MGA-43528/ 43628 / 43728 / 43003 / 43040 內(nèi)部集成了三級(jí)功放，因?yàn)樵?GHz左右的頻段，需要三級(jí)功放才能提供高達(dá)40dB左右的增益。

管腳定義以及應(yīng)用電路

為了方便在硬件上實(shí)現(xiàn)平臺(tái)化，該系列PA使用相同的封裝和管腳定義。

MGA-43428/4382/43013的管腳定義如下圖：

圖4、兩級(jí)功放的管腳定義

MGA-43528/43628/43728/43003/43040的管腳定義如下圖：

圖5、三級(jí)功放的管腳定義

由以上的管腳定義圖可知，兩級(jí)功放與三級(jí)功放的區(qū)別只在于Vc1和Vd1。在做兼容性設(shè)計(jì)時(shí)，只需在Vc1和Vd1走線(xiàn)上各串聯(lián)一個(gè)0歐姆電阻，在使用三級(jí)功放時(shí)將該電阻焊上，使用2級(jí)功放時(shí)該電阻空貼，即可輕松實(shí)現(xiàn)一個(gè)PCB拓?fù)浼嫒菟械男吞?hào)和頻段。

該系列PA內(nèi)部集成了射頻匹配、漏壓供電電路、柵壓供電電路以及功率耦合電路，在電路設(shè)計(jì)時(shí)，外圍電路非常簡(jiǎn)單，典型的應(yīng)用電路如圖6所示。

圖6、應(yīng)用電路

PCB Layout 設(shè)計(jì)

在射頻電路中，PCB Layout的設(shè)計(jì)往往會(huì)影響到射頻器件的性能，好的PCB Layout設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)射頻器件的最佳性能并保證穩(wěn)定性和可靠性，射頻功放尤其如此。

Avago 高增益4W PA在一個(gè)5×5mm的芯片中集成兩級(jí)/三級(jí)功放，提供高達(dá)40dB左右的增益，此類(lèi)芯片在應(yīng)用中，管腳間的隔離顯得尤為重要。在PCB Layout設(shè)計(jì)時(shí)一定要做好管腳之間的隔離，尤其是漏壓供電管腳。在射頻PCB板的設(shè)計(jì)中，我們一般通過(guò)拉遠(yuǎn)距離、增加地面積、增加接地過(guò)孔等辦法來(lái)提高隔離度。

Avago 高增益4W PA 的PCB Layout建議如下：

圖7、芯片封裝建議

圖8、Vd走線(xiàn)建議

圖9、Vddbias旁路電容放置建議

對(duì)于Avago 該系列高增益PA來(lái)說(shuō)，PCB Layout的好壞直接關(guān)系到器件能否實(shí)現(xiàn)datasheet中標(biāo)稱(chēng)的性能。如下圖就是一個(gè)非常完美的Layout，在應(yīng)用中可以直接借鑒：

圖10、Avago 高增益4W PA Layout圖

TDD系統(tǒng)中的開(kāi)關(guān)電時(shí)延

在TDD系統(tǒng)中，由于要頻繁地進(jìn)行收發(fā)切換，因此射頻鏈路上的器件的開(kāi)關(guān)電時(shí)延都必須達(dá)到一定要求。Avago 高增益4W PA可以實(shí)現(xiàn)足夠快的開(kāi)關(guān)電時(shí)延，完全可以滿(mǎn)足TDD系統(tǒng)的要求。

圖11、Avago 高增益4W PA開(kāi)關(guān)電時(shí)延

由圖11可知，只要柵壓電路的串聯(lián)電阻和旁路電容選擇合適，Avago 高增益4W PA的開(kāi)關(guān)電時(shí)延可以達(dá)到0.2uS。

總結(jié)

Avago Technologies（安華高科技）一直為射頻領(lǐng)域提供高性能、高可靠性的器件。很多射頻工程師甚至在想到LNA（低噪聲放大器）的時(shí)候，就會(huì)想起Avago，其提供的LNA在業(yè)界領(lǐng)先幾十年并成為標(biāo)桿?，F(xiàn)在，Avago通過(guò)其高性能設(shè)計(jì)和集成能力推出高增益4W PA，這將給Small cell的射頻前端設(shè)計(jì)帶來(lái)極大便利。