Avago高增益4W PA的优点及在Small cell射频前端设计中的应用

佚名 发表于 2020-01-17 10:21:41 收藏 已收藏
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Avago高增益4W PA的优点及在Small cell射频前端设计中的应用

佚名 发表于 2020-01-17 10:21:41
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Small cell

随着4G通信时代的到来,数据通信已取代话音成为运营商的主流业务。来自中国移动的一份报告称,未来超过50%的业务将会发生在室内,因此运营商必须找到室内覆盖的有效方法。在这样的背景下,Small cell将会取代传统的直放站,成为运营商解决网络覆盖的主流方案。

Avago Technologies(安华高科技)推出了一系列4W 高增益PA,可以简化Small cell射频前端的设计,同时实现良好的线性指标和可靠性。

Avago高增益4W PA的优点及在Small cell射频前端设计中的应用

图1、Small cell射频前端

Avago 高增益4W PA

Avago高增益4W PA的优点及在Small cell射频前端设计中的应用

表1、Avago 高增益4W PA

Avago 高增益4W PA应用于Small cell射频前端,可实现的优点:

? 高集成度,只需一颗PA即可解决发射链路的射频放大;

? 输入、输出50欧姆全匹配,可节省大量射频调试时间;

? 高达40dB左右的增益,无需推动级;

? 实现业界最佳的线性指标,线性输出27dBm时ACPR可达到-50dBc;

? 全系列拥有一样的封装和管脚定义,轻松实现硬件平台化。

Avago 高增益4W PA 设计指导

内部框图

Avago MGA-43x28系列PA提供高达40dB的增益,内部集成了两级或三级功放,该系列集成PA的内部框图如下:

Avago高增益4W PA的优点及在Small cell射频前端设计中的应用

图2、集成两级功放的内部框图

Avago高增益4W PA的优点及在Small cell射频前端设计中的应用

图3、集成三级功放的内部框图

MGA-43428 / 43828 / 43013内部集成了两级功放,如图2所示,因为在1GHz以下的频段,两级功放已经足以提供高达33dB左右的增益。MGA-43528/ 43628 / 43728 / 43003 / 43040 内部集成了三级功放,因为在2GHz左右的频段,需要三级功放才能提供高达40dB左右的增益。

管脚定义以及应用电路

为了方便在硬件上实现平台化,该系列PA使用相同的封装和管脚定义。

MGA-43428/4382/43013的管脚定义如下图:

Avago高增益4W PA的优点及在Small cell射频前端设计中的应用

图4、两级功放的管脚定义

MGA-43528/43628/43728/43003/43040的管脚定义如下图:

Avago高增益4W PA的优点及在Small cell射频前端设计中的应用

图5、三级功放的管脚定义

由以上的管脚定义图可知,两级功放与三级功放的区别只在于Vc1和Vd1。在做兼容性设计时,只需在Vc1和Vd1走线上各串联一个0欧姆电阻,在使用三级功放时将该电阻焊上,使用2级功放时该电阻空贴,即可轻松实现一个PCB拓扑兼容所有的型号和频段。

该系列PA内部集成了射频匹配、漏压供电电路、栅压供电电路以及功率耦合电路,在电路设计时,外围电路非常简单,典型的应用电路如图6所示。

Avago高增益4W PA的优点及在Small cell射频前端设计中的应用

图6、应用电路

PCB Layout 设计

在射频电路中,PCB Layout的设计往往会影响到射频器件的性能,好的PCB Layout设计可以实现射频器件的最佳性能并保证稳定性和可靠性,射频功放尤其如此。

Avago 高增益4W PA在一个5×5mm的芯片中集成两级/三级功放,提供高达40dB左右的增益,此类芯片在应用中,管脚间的隔离显得尤为重要。在PCB Layout设计时一定要做好管脚之间的隔离,尤其是漏压供电管脚。在射频PCB板的设计中,我们一般通过拉远距离、增加地面积、增加接地过孔等办法来提高隔离度。

Avago 高增益4W PA 的PCB Layout建议如下:

Avago高增益4W PA的优点及在Small cell射频前端设计中的应用

图7、芯片封装建议

Avago高增益4W PA的优点及在Small cell射频前端设计中的应用

图8、Vd走线建议

Avago高增益4W PA的优点及在Small cell射频前端设计中的应用

图9、Vddbias旁路电容放置建议

对于Avago 该系列高增益PA来说,PCB Layout的好坏直接关系到器件能否实现datasheet中标称的性能。如下图就是一个非常完美的Layout,在应用中可以直接借鉴:

Avago高增益4W PA的优点及在Small cell射频前端设计中的应用

图10、Avago 高增益4W PA Layout图

TDD系统中的开关电时延

在TDD系统中,由于要频繁地进行收发切换,因此射频链路上的器件的开关电时延都必须达到一定要求。Avago 高增益4W PA可以实现足够快的开关电时延,完全可以满足TDD系统的要求。

Avago高增益4W PA的优点及在Small cell射频前端设计中的应用

Avago高增益4W PA的优点及在Small cell射频前端设计中的应用

图11、Avago 高增益4W PA开关电时延

由图11可知,只要栅压电路的串联电阻和旁路电容选择合适,Avago 高增益4W PA的开关电时延可以达到0.2uS。

总结

Avago Technologies(安华高科技)一直为射频领域提供高性能、高可靠性的器件。很多射频工程师甚至在想到LNA(低噪声放大器)的时候,就会想起Avago,其提供的LNA在业界领先几十年并成为标杆。现在,Avago通过其高性能设计和集成能力推出高增益4W PA,这将给Small cell的射频前端设计带来极大便利。

责任编辑:gt

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