射频放大器设计难点

七模18频道手机芯片

1、例如高通835芯片，中国移动、中国联通、中国电信全网都可以使用，支持全球所有运营商网络，兼容市面99%以上的资费卡；

2、低功耗设计，超低温运行，内置3500毫安电池，超长待机700小时，最大支持连续工作３０小时；

3、支持全球所有运营商网络(LTE-TDD，LTE-FDD，TD-SCDMA，WCDMA，CDMA2000-EVDO，CDMA1x，EDGE，GSM)支持七模18频道；

4、800--150兆下载、150M上传，根据网络状况，每秒速度2M-100M；

5、中国移动2G、3G、4G，中国联通2G、3G、4G，中国电信2G、3G、4G全网都可以使用；

6、支持WIFI+USB两种连接模式,无线和USB数据线都可以用；采用最新2.4G和5G技术,内置高增益芯片,具有超强信号穿透力,有效覆盖半径50米。

 

 

 

RF前端带来如下挑战：

一：如何保持现在用分立方案实现的所有电性能参数。如果性能下降，集成就没有意义了。

二：如何提供更高的线性度和效率。

三：如何提供相应的集成和工艺新技术，包括GaAsBiHEMT、倒装芯片模块等。

四：如何解决附加频段对滤波器提出的挑战。

五：如何保持合理的成本

 

例如4G射频芯片设计：

一、多频多模放大器（MMPA）

目前智能手机面临18种制式、12-18个频段共存的局面。将PA做成宽频，覆盖全频段。原则上1G附近，即800M，850M，900M，700M，可以共用一条链路。2G附近，1.8G、1.9G、2.1G、2.4G、2.6G，可以做1个或者2个PA。

MMPA最大商机是中、高端智能手机，这类手机使用大量频带和模式来确保漫游期间的语音和数据服务可用性。

 

二、特殊性能的滤波器

滤波器是机械波的装置，不能调频率不像PA，可以调到2.1G，可以调到1.8G。原则上每个频率都要一个滤波器。LTE下滤波器数量增加非常多，而且不同频道之间的距离非常小，相互干扰，相互限制，对滤波器性能提出更高的要求。共存滤波器，特别是TD-LTE宽频下很有挑战性。滤波器技术方面出现了一些创新，其中一种新技术叫体声波（BAW），不同于以往的声表面波（SAW）。BAW的特性在于更低的插入损耗、更陡峭的斜坡曲线、更有效的近频抑制，以及更优异的体积以及它的能量密度（单位面积传输的能量），进而提升产品性能。比如，TriQuint利用BAW技术的优势来支持以下频带：频带3、频带7、频带25、频带38、频带40、频带41以及Wi-Fi共存滤波器。

 

 

多级放大器

Γs是信号源反射系数，Γin是输入反射系数，Γout是输出反射系数，Γl是负载反射系数，如果某端口反射系数|Γout|大于1，则会引起正反馈导致不稳定。经过阻抗匹配，实现系统稳定的条件为使上面提到的四个参数都小于1。经过调整输入输出电阻完成阻抗匹配，实现系统稳定。

 

抗干扰措施和减少噪声

输入信号有效值小于1mV，系统增益变化范围为0~60dB，必须要有很好抗干扰措施，才能避免自激和减少噪声。实际制作中可采用下述方法减少干扰，避免自激：

（1）印制电路板采用双层和四层的，匹配线宽、线间距，以及覆铜的区域，合理布置信号、电源的位置，减少干扰。

（2）输入部分通过低噪声低温漂的高速运算放大区，提高信噪比，减小前级噪声引入及占整体的比例。

（3）将输入部分和增益控制部分装在屏蔽盒中，避免级间干扰和高频自激；

（4）电源隔离，各级供电采用磁珠隔离，输入级和功率输出级采用隔离供电，在电路电源口接上0.1uF和10uF左右的电容，分别滤除高频干扰及稳压， 输入级电源靠近屏蔽盒就近接上大电解电容， 盒内接高频瓷片电容，可避免低频自激，并且电源线采用双绞线，以屏蔽干扰；

（5）将整个运放用很宽的地线包围，以吸收高频信号，减少噪声。

（6）各模块之间采用同轴电缆连接。

 

【以上笔记均摘抄自全国大学生电子设计竞赛题目要求和选题 --北京航空航天大学 张晓林 】

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