RF PA放大电路设计的几种思路

随着移动数据通信技术的蓬勃发展，对各种无线设备的硬件及技术要求也越来越高，从而在实现各种通信环境之下稳定、安全、高速的数据传输未来移动通信的研究重点。射频放大器（PA）作为发射机的末端，在电路设计中要考虑很多细节，比如：调制信号是否达到所需要的发射功率，接收机是否能够完整、满意的信号电平，信号放大后如何保证不失真等等。今天，小编来问大家继续讲解有关RF放大器相关的一些知名射频半导体厂商方案。

村田（Murata）自适应通信多级构成PA 电路

概述：村田自主研发的功率放大器，采用多级构成PA，从而稳定保证RF射频达到发射所需功率，同时能够根据相应的通信方式改变PA的构成。

村田自适应多级构成PA - 详细介绍：

图1为PA的电路示例。由于单级PA难以达到所要求的输出功率，因此通常为多级构成。图1的PA为二级构成，但是所要求的输出功率因手机通信方式而异，故须根据相应的通信方式来改变PA的构成。例如，GSM要求的输出功率比UMTS大，因此，UMTS多为二级构成，而GSM则多为三级构成。

图1：功率放大电路（二级构成）

1. 阻抗匹配（匹配）

在信号的传送线路，让发送端电路的输出阻抗与接收端电路的输入阻抗一致，匹配后，可以最大限度地把发送端的电力传送到接收端。

因此，PA的输入输出部分也需要匹配电路。

匹配电路使用电容器和电感器，请确认要使用的频带具备充分的特性（Q、自谐振频率等）。

2. 输入匹配电路

T大多数输入匹配电路的信号电平较小，并且零件的Q的大小对PA特性没有那么大的影响。此外，为了满足最近的PA小型化需求，选择小型电感器的情况也日益增多。

村田的电感器中，薄膜型LQP03TN_02系列（0.6×0.3mm）和更小型的LQP02TQ_02系列 / LQP02TN_02系列（0.4×0.2mm）很合适。

图2为LQP02TQ_02/LQP02TN_02/LQP03TN的Q （均为6.8nH）对比图表。此图表是采用了前面介绍的SimSurfing表示的。

图2： LQP02TQ_02/LQP02TN_02/LQP03TN的Q对比（均为6.8nH）

3. 输出匹配电路

由于被PA放大的信号通过输出匹配电路，因此信号电平将增大，并且零件的Q也将对PA特性产生很大影响。RF电感器也是Q越大，PA的增益就越大，并且还可以缩小输出电流。故请一边调整所要求的增益和输出电流等，一边择RF电感器。

村田的电感器中，绕线型LQW系列的Q最高，使用LQW系列可以获得高性能的PA特性。小尺寸、Q值较高的 LQW04AN_00系列（0.8×0.4mm间距）/ LQW03AW_00系列（0.53×0.4mm间距）很合适。另外，在要求更小型化的情况下，尺寸为0603，Q值最高的薄膜式LQP03HQ系列（0.6×0.3毫米）为首选。

图3、图4为LQW03AW/LQW04AN/LQP03HQ的（7.5nH）对比图表。

图3： LQW03AW/LQW04AN/LQP03HQ的Q对比（均为7.5nH）

4. 电源线

为了达到阻止（扼流）交流（信号或噪声）、只通过直流的目的，PA的电源线采用扼流线圈。如果扼流线圈出现电压下降，就会影响PA特性，因此希望电感器的直流电阻尽可能小。一级的输出功率较小，因此流过扼流线圈的电流较小; 随着后一级输出功率的增大，流过扼流线圈的电流将增大。

另外，经常会有PA内的扼流线圈写入多层基板的情况发生、扼流线圈占据了PA的大部分面积，就会阻碍PA本身的小型化。

村田为PA的小型化做出了贡献，在电流较小的初段，推荐使用薄膜型的LQP03TN_02系列（0.6×0.3毫米）。另外、在电流较大的后端，推荐使用PA扼流专用的LQP03P系列（0.6×0.3毫米）产品。

此外、这里的链接介绍了DCDC变流器以及PA间的电源线噪音措施案例，推荐了措施相关产品LQW15C系列（1.0×0.5mm）。

村田在输入、输出匹配电路，内部电源线之间，推荐部分适用的产品系列：

［输入匹配电路］

?LQP02TQ ?LQP02TN ?LQP03TN

［输出匹配电路］

?LQW04AN ?LQP03HQ

［电源线（PA内部）］

?LQP03P

［电源线（DCDC-PA间）］

?LQW15C ?LQW18C

村田针对适用于手机及智能手机开发多种低功耗、小尺寸、支持多频段的发射模块，如LMPR5LCA-D71/D72系列产品，支持双频段Dual Band （Band1/Band5+18），单频段Single Band （Band11），产品采用LTCC基板高度集成SAW滤波器、功率放大器和磁稳定器为一体，器件体积相比原有产品缩小50%。