Avago高增益4W PA的優(yōu)點及在Small cell射頻前端設(shè)計中的應(yīng)用

Small cell

隨著4G通信時代的到來，數(shù)據(jù)通信已取代話音成為運營商的主流業(yè)務(wù)。來自中國移動的一份報告稱，未來超過50%的業(yè)務(wù)將會發(fā)生在室內(nèi)，因此運營商必須找到室內(nèi)覆蓋的有效方法。在這樣的背景下，Small cell將會取代傳統(tǒng)的直放站，成為運營商解決網(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，可以簡化Small cell射頻前端的設(shè)計，同時實現(xiàn)良好的線性指標(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，可實現(xiàn)的優(yōu)點：

？ 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)試時間；

？ 高達40dB左右的增益，無需推動級；

？ 實現(xiàn)業(yè)界最佳的線性指標(biāo)，線性輸出27dBm時ACPR可達到-50dBc；

？ 全系列擁有一樣的封裝和管腳定義，輕松實現(xiàn)硬件平臺化。

Avago 高增益4W PA 設(shè)計指導(dǎo)

內(nèi)部框圖

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

圖2、集成兩級功放的內(nèi)部框圖

圖3、集成三級功放的內(nèi)部框圖

MGA-43428 / 43828 / 43013內(nèi)部集成了兩級功放，如圖2所示，因為在1GHz以下的頻段，兩級功放已經(jīng)足以提供高達33dB左右的增益。MGA-43528/ 43628 / 43728 / 43003 / 43040 內(nèi)部集成了三級功放，因為在2GHz左右的頻段，需要三級功放才能提供高達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現(xiàn)平臺化，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、三級功放的管腳定義

由以上的管腳定義圖可知，兩級功放與三級功放的區(qū)別只在于Vc1和Vd1。在做兼容性設(shè)計時，只需在Vc1和Vd1走線上各串聯(lián)一個0歐姆電阻，在使用三級功放時將該電阻焊上，使用2級功放時該電阻空貼，即可輕松實現(xiàn)一個PCB拓撲兼容所有的型號和頻段。

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)計時，外圍電路非常簡單，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

在射頻電路中，PCB Layout的設(shè)計往往會影響到射頻器件的性能，好的PCB Layout設(shè)計可以實現(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5×5mm的芯片中集成兩級/三級功放，提供高達40dB左右的增益，此類芯片在應(yīng)用中，管腳間的隔離顯得尤為重要。在PCB Layout設(shè)計時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)計中，我們一般通過拉遠距離、增加地面積、增加接地過孔等辦法來提高隔離度。

Avago 高增益4W PA 的PCB Layout建議如下：

圖7、芯片封裝建議

圖8、Vd走線建議

圖9、Vddbias旁路電容放置建議

對于Avago 該系列高增益PA來說，PCB Layout的好壞直接關(guān)系到器件能否實現(xiàn)datasheet中標(biāo)稱的性能。如下圖就是一個非常完美的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)中的開關(guān)電時延

在TDD系統(tǒng)中，由于要頻繁地進行收發(fā)切換，因此射頻鏈路上的器件的開關(guān)電時延都必須達到一定要求。Avago 高增益4W PA可以實現(xiàn)足夠快的開關(guān)電時延，完全可以滿足TDD系統(tǒng)的要求。

圖11、Avago 高增益4W PA開關(guān)電時延

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的開關(guān)電時延可以達到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）的時候，就會想起Avago，其提供的LNA在業(yè)界領(lǐng)先幾十年并成為標(biāo)桿。現(xiàn)在，Avago通過其高性能設(shè)計和集成能力推出高增益4W PA，這將給Small cell的射頻前端設(shè)計帶來極大便利。