pa,power amplifier ,功率放大器,放大射频信号送到天线,通过天线发射使其往远处发送。pa是手机射频电路的核心,发射大功率的功放,接收端xcv中的lna均是pa。
一个pa规格书要了解一些什么样的参数。
1 制程工艺,涉及pa价格高低
2.工作电压,低电压工作较省电
3.频率范围,不同的频率其参数都是不同的
4.封装,看其封装是否符合自己的要求
5.操作温度,需要明白该器件使用的事宜
6.gain, g(db)=10log(pout/pin)=s21(db)
7.output 1db
8.output ip3
9.noise figure
10.reverse isolation
11.power supply
12.12.power consumption,即用多大的电压消耗多少的电流
13.看其中的曲线图示时一定要注意该曲线的测试条件,如电压。
上图可以看出,在输入信号不断加大的情况下,如何达到1db压缩点的话,再怎么输入功率,也不会对输出功率有提升。
**pa **mn小经验
看其demo的电路,可以帮助设计。一点点经验,“小”值元件通常用来做mn (matching network),如电感,15nh的电感对900m来说不算大,所以是mn元件,1.5p对900m来说不算大,是mn元件。22pf对900m就是大电容用于耦合即short(短路)高频信号。另外,复阻抗为容性的ic比较多,所以经常要用到电感匹配。
gain flatness
g(db)=10log(pout/pin)=s 21 (db)
一般的gain都是mn后的gain,这一点一定要注意。gain会随输入信号的不同而变。gain不同的话就会使得不同频率的信号出现am调制,因为信号进去是一个band的信号,所以gain需要有flatness要求,gain的flatness通常要求为±1db。
noise figure
nf(db)=10log[(si/ni)/(so/no)]
no一般会比较大,因为除了input的noise外,还有pa本身产生的noise也会被放大,所以so/no比较小,而sin/nin会比较大,所以nf就会比较大。
通常频率越高nf一般会越大。
oip3&iip3
放大器看oip3;mixer看iip3
pip3-p1db=10.63(db)来评估pip3,p1db是否符合要求。
每个元件有很多规格参数,需要一一去里了解,这样才能在出现问题时有思考的方向。
polar&linear paedge pa两大主流:
1.线性pa
2.polar pa
极化调制(polar)的优点是:效率高,因为工作在饱和区。
缺点自然是:线性不好,evm等参数差点。
linear和polar的不一样不只体现在pa上,还和transceiver有关系,必须配套使用。
linear是指8psk调制中的幅度和相位调制都在transceiver中完成 ,pa就像cdma的pa一样光做放大,增益是固定的。因为8psk的峰均比关系,所以必须要求pa线性度比较好。
polar是指8psk调制中的相位调制在transceiver中完成,幅度调制在pa上通过vramp来控制pa增益来完成,所以输入信号对pa来说峰均比是很小的 。而且频谱的展开是因为主动增加了调制信息,所以就更gsm的pa差不多。
linear的方案比较容易实现,polar的要对路径上的phase信息进行补偿,做不好的话容易导致调制有问题,还要考虑phase补偿在不同温度等情况下的不同,整体方案比较复杂。
polar pa可以工作在ab内等非线性状态效率比linear高,linear的效率理论上最高也才25%,但是polar系统由于比较复杂,所以成本比linear系统高。
高通平台经常会见到说polar pa和linear pa,两者最主要的区别体现在功率vs电压曲线上,如下图。
polarpa可以工作在非线性饱和区,比linear pa效率高。但是实现结构复杂,pa tx校准算法也复杂,成本比linear pa高。
** 一般polar pa操作时没有gain的状态,只有一根volt vs pwr曲线** 。
对gsm来说,曲线取值的区域一般-25dbm到34dbm的动态范围,对应可以得到-25dbm和34dbm对应的volt电压值,再对应到基带dac的digital value,最后,我们得到的就是dac vs power曲线。
** 在-25dbm到34dbm对应的dac值内,分若干点,没两点之间进行线性插值,就可以近似描出和实际曲线十分相近的dac vs power曲线** ,这样就可以获得pa profile表了。也就是一般我们所说的gsm pa profile校准。
gsm tx power vs pcl就是根据实际pcl对应的功率,进行查表,从而获得和该pcl对应功率最相近的dac,按照这个dac值输出的电压加到pa上,就 形成了所要的发射功率。 而 线性pa没有这个profile表,对应的是一个功率范围 ,如图:
基带来说, linear pa的控制电压变成了两根控制线,分别控制linear pa的功率输出范围。在控制上,体现的就是功率切换点的设置 。合理的设置功率切换点,可以在pa发射时节省电流,因为同样的功率,在不同的功率输出状态下,pa的耗电流是不一样的。
如对gsm low band来说,low power mode下16dbm的耗电流就小于mpm下16dbm的耗电流。polar pa和linear pa各有各的优点,但发展来看,linear pa是主流。
其实对于linear pa也是分段线性,并不是绝对线性,所以linear pa才会分成几个power mode,每个power mode的动态范围是不一样的。这就说明这一段动态范围内,pa的线性度最好。
phase path就是从transceiver tx_lb/hb过来的信号。一般功率在6dbm到10dbm之间,而polar pa一般要求是0到6dbm, 所以通常在xcv到pa之间都加衰减网络 ,最常用的就是50ohm电阻π型衰减网络3到6db不等,看xcv实际的输出功率大小了。
envelope path就是我们所说的vramp ,示波器看到的类似pwm,对应的就是pvt中rising edge和falling edge。功率越大,ramp脉冲的峰值越大。
由于ramp是按照tx burst形式发射,按照gmsk要求,每个tdma frame中只能有1个 tx burst (通话状态下),每个tdma fame的时间是 4.6ms ,故如果pcb做不好,会对音频产生****1/4.6=217hz 的干扰信号,这就是所谓的音频通路出现的射频干扰 。
此外,大功率发射时,还会对vbat电压产生暂时的 voltage drop ,会影响一些由vbat供电的器件,所以在polar pa的供电处,回放一颗大电容,缓冲pa大功率发射时产生的 volt drop 。
envelope path的作用就是让发射功率形成包络,以满足switch specturm的要求。
linear pa中,phase和envelope组合到了一起,功率发射时,由gain state进行平滑过渡,可以避免polar pa产生的voltage drop现象。polar pa的输入是恒定的功率,而linear pa的输入是可变的功率,如下图。
linear pa的po减去增益就是linear pa的输入。当然tansceiver到pa之间的衰减网络取决于transceiver输出功率的大小。如果能满足pa的要求,衰减网络就不需要了。
power consumption根据agilent的研究, 在大部分的条件下 , 强调提升最大输出功率的效率仅能些微地提升通话时间 。
根据cdma系统中手机实际运作的输出功率分配图, 无论是在都会区 (urban) 或者是在郊区 (suburban) ,手机使用机率最高时的输出功率, 都集中于 -10dbm ~ +10dbm的中低 功率 ( m id/ **l****ow power **r ange) ,反而 以往一直强调最大输出功率的机会,仅仅发生在郊区的少部分时间 。
因此 改善高输出功率时 ( h**igh power r ange) **的pae 对系统通话时间的提升并不显著 。若能有效提升使用机率最高时的中间输出功率(mediumpower range,-10dbm~+10dbm)的附加功率效率pae,必定能延长手机的通话时间;而提升效率的方法有很多,最直接的办法就是降低该输出功率时的耗电流。
所以在耗电流这块,主要的焦点还是要放在 -10dbm ~ +10dbm****这个区间。
实际中的经验是很多运营商可能会要求 -10dbm~+10dbm这个区间, vodafone的3g talk的功耗都是在0和10dbm时候评估的。
国内大厂在调试pae时候应该也是以10dm为标准,小手机公司可能会以max power的电流为主优化pae。
pae
pae=(输出功率-输入功率)/直流消耗功率,pa主要是优化了耗电流,同时减小tx路径辐射干扰,保证功率足够。大电流意味着microstrip周围有较强的电磁场,优化电流,减小辐射。
根据pa load-pull调试pae,因为wcdma/cdma是类噪声信号,而vna发出的信号为cw,所以会有vna无源调试良好,但有源测试时候有差别的现象,所以还需进行微调。
在smith chart上针对不同的输入功率,每给定一个输入功率时绘制出在不同负载阻抗时的等输出功率曲线(power contours),帮助找出最大功率时的最佳负载阻抗,这种方法称为load-pull。
手机pa所要做的调试就是根据厂商提供的load-pull曲线来优化其输出匹配,改善tx power,acpr/aclr和pae的综合性能,主要是要做好相关参数的平衡。
关于汽车车灯双色注塑技术介绍
韩国8月ICT出口160.5亿美元、同比减16.7%
3D视觉引导火花塞和螺钉无序抓取上料,助力企业实现自动化生产
恩智浦推出集成稳压器LIN收发器系列TJA1028
小米note3和小米5s哪个好?对比之下更惊艳
射频功放的参数
Visa的首席财务官认为比特币和加密货币是骗子和政客使用的手段
DC电源模块在新能源产业中的应用前景
FPGA VR摄像机第二版本介绍
5G终端连接态长时间占用4G不回5G的解决办法
英特尔新平台服务器版图重整 英业达抢单大赢家
A700 Plus高性能AO-CAP铝聚合物贴片电容器
ADI公司的ADP8870白光LED电荷泵背光驱动器专为便携
介绍三菱FX系列PLC中常用的软器件—计数器和数据寄存器
手机没电随时充东芝发布便携燃料电池
ADN8831 高效率TEC控制器解决方案
基于低功耗蓝牙传感器的智能手表可实现数据同步功能
固态硬盘的金手指还隐藏有不少的秘密
虹科方案│如何简化和扩展高端数字媒体资产管理(Digital Asset Management)
什么是区块链的确定性?