无线系统中的功率放大器技术的解决方案

无线系统中的功率放大器技术的解决方案
每个无线系统的最后一个输出级包括某种形式的RF功率放大器（PA），用于将信号发送到天线。

根据无线系统使用的频段，功率输出和所需效率，设计人员可以从采用多种技术制造的功率放大器中进行选择- 砷化镓（GaAs），磷化铟镓，硅锗，双极，CMOS或氮化镓（GaN）。

手机等系统;无绳电话; Wi-Fi，LTE和WiMAX适配器;无线路由器和接入点;无线电缆更换;基站;中继器;即按即说收音机;对讲机; ZigBee的;蓝牙在射频功率输出，频段，效率要求和成本方面都存在显着差异。

因此，具有多种PA选项允许设计人员优化无线系统，以实现最佳的成本/性能折衷。

对于电池供电系统，低运行和待机电流以及高功率效率是关键要求，因为电流消耗和效率将显着影响系统的电池寿命。

PA的效率越高，通话时间越长或Wi-Fi连接的持续时间越长。

诸如基站，路由器和接入点之类的线路供电系统通常需要更高功率的输出，因此具有更高的有效电流。

虽然效率仍然很重要，但原因不同。

许多系统都在密封的外壳中，气流最小，因此热量积聚是一个重要问题。

效率越高，散热越少，系统可靠性越高。

在所有技术中，GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）为未来的系统设计带来了许多希望。

由于GaN器件可以在高温下工作（因此可以使用更小的散热器）并处理高功率水平，因此它们是移动基础设施系统（基站）和WiMAX无线应用的理想选择。

目前，基于GaN 的PA比硅解决方案更昂贵，但GaN的增强性能和在高频（》4 GHz）下工作的能力可能使成本在系统级别上排列。

此外，未来的制造进步还将进一步降低GaN的成本。

让我们来看看各种技术的一些放大器产品。

GaN解决方案刚刚开始应用于电子对抗，雷达和通信系统等系统。

作为首批商用单片GaN HEMT功率放大器之一，Cree公司的CMPA0060025F提供17 dB的小信号增益和高达25 W 的饱和输出功率（图1）。

单片微波集成电路（MMIC）可在高达50 V的电压下工作在20 MHz 至6 GHz之间。

放大器的功率附加效率优于20％，输入和输出端口内部匹配至50Ω。

与硅或GaAs晶体管相比，MMIC采用0.5 x 0.5英寸螺旋封装，提供更高的功率密度和更宽的带宽。

该公司还提供大量的GaN MMIC，可满足许多功率/带宽要求。