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“預計2013年恩智浦的推氮化鎵就可以商用，可以將系統效率提升到60%！”近日，恩智浦半導體高性能RF產(chǎn)品線(xiàn)RF功率及基站產(chǎn)品國際營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理潘璠在接受電子創(chuàng )新網(wǎng)采訪(fǎng)時(shí)透露，“這個(gè)新型放大器屬于E類(lèi)放大器，工作在開(kāi)關(guān)模式下，采用了很多數字技術(shù)，我們采用氮化鎵工藝，可以把E類(lèi)放大器的優(yōu)勢都發(fā)揮出來(lái)�！� 隨著(zhù)節能環(huán)保意識的提升，綠色基站已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)的共識，這就要求無(wú)線(xiàn)通信里的核心部分——無(wú)線(xiàn)收發(fā)器具有越來(lái)越低的功耗、更高的效率以及更小的體積，而作為收發(fā)器中的最后一級，功率放大器所消耗的功率在收發(fā)器中已占到了60%～90%，所以，設計一種高效低諧波失真的功率放大器對于提高收發(fā)器效率，降低電源損耗，提高系統能效有十分重大的意義。 目前，在移動(dòng)通信系統中LDMOS射頻放大器基本都采用了Doherty結構，其系統效率多在40%左右，Doherty結構由2個(gè)功放組成：一個(gè)主功放，一個(gè)輔助功放，主功放工作在B類(lèi)或者AB類(lèi)，輔助功放工作在C類(lèi)。兩個(gè)功放不是輪流工作，而是主功放一直工作，輔助功放到設定的峰值才工作(這個(gè)功放也叫作peak ampli-fier)。如圖所示。 
Doherty結構 2009年，恩智浦半導體曾經(jīng)發(fā)布過(guò)全球最高效的三路Doherty放大器，就是將三路Doherty放大器集成在一起，這是基于恩智浦特有專(zhuān)利的設計概念，對于多載波W-CDMA信號，其能效水平超過(guò)47%，平均功率輸出為48 dBm，增益為15 dB，峰均比為8 dB。
三路Doherty放大器 是不是不斷增加Doherty放大器的路數就可以不斷提高系統效率了呢？潘璠指出：“理論上四路Doherty放大器的效率可以進(jìn)一步提升，但是對于四路Doherty放大器而言，其所需要的峰均比（峰值功率對平均功率比值，PAPR， peak-to-average power ratio）是12db左右，而目前一般前級信號提供的峰均比是7到9db，所以如果開(kāi)發(fā)四路Doherty放大器，不但設計難度加大很多，實(shí)際效率反而會(huì )下降�！� Doherty方法曾經(jīng)被認為是提高效率最有前景的一種結構，但是現在，這個(gè)結構也似乎走到了極限。 基于氮化鎵工藝E類(lèi)放大器浮出水面 放大器本質(zhì)是一個(gè)能量轉換器，將直流能量轉換為交流能量，對于Doherty放大器，我們可以認為它是一個(gè)AB類(lèi)+C類(lèi)放大器，我們都知道，AB 類(lèi)、C類(lèi)放大器都是通過(guò)減小導通角和增大激勵功率來(lái)提升效率的，如果一味地減少導通角，雖然獲得了效率的提升，但是輸出功率將下降，所以這樣做就失去了實(shí)際意義。所以，這樣架構的放大器似乎已經(jīng)走到了性能極限，未來(lái)需要開(kāi)發(fā)新架構放大器。 “對于基于數字技術(shù)的功放，可選的D類(lèi)、E類(lèi)、F類(lèi)和DE類(lèi)，經(jīng)過(guò)評估，我們確定了E類(lèi)放大器結構，在工藝上確定了氮化鎵工藝�！� 潘璠指出，“選擇氮化鎵工藝主要是考慮它的應用領(lǐng)域比較寬廣，除了可以應用到射頻放大器，還可以應用到電源管理領(lǐng)域�！� 他表示LDMOS工藝放大器由于截至頻率只有13GHz左右，所以不適合用于E類(lèi)開(kāi)關(guān)功放，“基于氮化鎵工藝的功率器件的截至頻率可以從幾十GHz到上百GHz，所以特別適合用于E類(lèi)放大器�！彼a充道。 理論上，E 類(lèi)放大電路的效率可以達到100 % ，考慮到實(shí)際情況中，所有器件都不是理想情況下，所以E類(lèi)放大器的效率會(huì )打折扣，但是即使這樣，也可以提高很多。除了高效率，E類(lèi)功放還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是功率可調節性，即在保證輸出效率的同時(shí)能較大范圍的調節輸出功率。 不過(guò)，氮化鎵功率放大器工藝非常復雜，不但需要純度很高的新材料，對于工藝流程要求也很?chē)栏�，能成功完成設計并制造出的公司少之又少，氮化鎵功率放大器的推出，無(wú)疑拉開(kāi)了恩智浦與競爭對手的距離。
氮化鎵功率放大器工藝非常復雜 目前，恩智浦在基站射頻功率放大器領(lǐng)域占據了絕對的優(yōu)勢，“我們在1.8Ghz的產(chǎn)品上很有信心；在2.3G-2.4G的產(chǎn)品中具有較強的節能優(yōu)勢；在 3.8Ghz以上的市場(chǎng)則基本上看不到對手了�！迸谁[透露，“這意味著(zhù)恩智浦在未來(lái)4G/LTE基站的競爭中也將處于領(lǐng)先的優(yōu)勢�！� 據他透露，恩智浦的LTE基站功率放大器已經(jīng)被很多運營(yíng)商采用，也用于中國LTE實(shí)驗網(wǎng)的應用。
LTE基站功率放大器
應用于VHF/UHF頻段的通訊發(fā)射機、廣播電視發(fā)射機及工業(yè)應用的功率放大器BLF888A |
| 由INA118構成的有冷端補償的熱電偶放大器 由INA128構成的電阻電橋放大器 兩個(gè)采樣保持放大器LF198構成的差分輸入保持電路 數控增益±1放大器(INA105) 右腿驅動(dòng)的ECG放大器(INA114) 由INA125構成的單電源電阻電橋放大器 由INA128構成的有冷端補償的熱電偶放大器 INA103構成的使放大器穩定工作的輸入網(wǎng)絡(luò ) INA115精密儀表放大器 低噪聲放大器設計指南 |
