恩智浦计划2013年推GaN E类放大器

发布时间:2011-3-28 11:25    发布者:李宽
关键词: E类放大器 , gan , 氮化镓 , 放大器
“预计2013年恩智浦的推氮化镓就可以商用,可以将系统效率提升到60%!”近日,恩智浦半导体高性能RF产品线RF功率及基站产品国际营销经理潘璠在接受电子创新网采访时透露,“这个新型放大器属于E类放大器,工作在开关模式下,采用了很多数字技术,我们采用氮化镓工艺,可以把E类放大器的优势都发挥出来。”

随着节能环保意识的提升,绿色基站已经成为产业的共识,这就要求无线通信里的核心部分——无线收发器具有越来越低的功耗、更高的效率以及更小的体积,而作为收发器中的最后一级,功率放大器所消耗的功率在收发器中已占到了60%~90%,所以,设计一种高效低谐波失真的功率放大器对于提高收发器效率,降低电源损耗,提高系统能效有十分重大的意义。

目前,在移动通信系统中LDMOS射频放大器基本都采用了Doherty结构,其系统效率多在40%左右,Doherty结构由2个功放组成:一个主功放,一个辅助功放,主功放工作在B类或者AB类,辅助功放工作在C类。两个功放不是轮流工作,而是主功放一直工作,辅助功放到设定的峰值才工作(这个功放也叫作peak ampli-fier)。如图所示。

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Doherty结构

2009年,恩智浦半导体曾经发布过全球最高效的三路Doherty放大器,就是将三路Doherty放大器集成在一起,这是基于恩智浦特有专利的设计概念,对于多载波W-CDMA信号,其能效水平超过47%,平均功率输出为48 dBm,增益为15 dB,峰均比为8 dB。

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三路Doherty放大器

是不是不断增加Doherty放大器的路数就可以不断提高系统效率了呢?潘璠指出:“理论上四路Doherty放大器的效率可以进一步提升,但是对于四路Doherty放大器而言,其所需要的峰均比(峰值功率对平均功率比值,PAPR, peak-to-average power ratio)是12db左右,而目前一般前级信号提供的峰均比是7到9db,所以如果开发四路Doherty放大器,不但设计难度加大很多,实际效率反而会下降。”
Doherty方法曾经被认为是提高效率最有前景的一种结构,但是现在,这个结构也似乎走到了极限。

基于氮化镓工艺E类放大器浮出水面

放大器本质是一个能量转换器,将直流能量转换为交流能量,对于Doherty放大器,我们可以认为它是一个AB类+C类放大器,我们都知道,AB 类、C类放大器都是通过减小导通角和增大激励功率来提升效率的,如果一味地减少导通角,虽然获得了效率的提升,但是输出功率将下降,所以这样做就失去了实际意义。所以,这样架构的放大器似乎已经走到了性能极限,未来需要开发新架构放大器。

“对于基于数字技术的功放,可选的D类、E类、F类和DE类,经过评估,我们确定了E类放大器结构,在工艺上确定了氮化镓工艺。” 潘璠指出,“选择氮化镓工艺主要是考虑它的应用领域比较宽广,除了可以应用到射频放大器,还可以应用到电源管理领域。”

他表示LDMOS工艺放大器由于截至频率只有13GHz左右,所以不适合用于E类开关功放,“基于氮化镓工艺的功率器件的截至频率可以从几十GHz到上百GHz,所以特别适合用于E类放大器。”他补充道。

理论上,E 类放大电路的效率可以达到100 % ,考虑到实际情况中,所有器件都不是理想情况下,所以E类放大器的效率会打折扣,但是即使这样,也可以提高很多。除了高效率,E类功放还有一个优点就是功率可调节性,即在保证输出效率的同时能较大范围的调节输出功率。

不过,氮化镓功率放大器工艺非常复杂,不但需要纯度很高的新材料,对于工艺流程要求也很严格,能成功完成设计并制造出的公司少之又少,氮化镓功率放大器的推出,无疑拉开了恩智浦与竞争对手的距离。

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氮化镓功率放大器工艺非常复杂

目前,恩智浦在基站射频功率放大器领域占据了绝对的优势,“我们在1.8Ghz的产品上很有信心;在2.3G-2.4G的产品中具有较强的节能优势;在 3.8Ghz以上的市场则基本上看不到对手了。”潘璠透露,“这意味着恩智浦在未来4G/LTE基站的竞争中也将处于领先的优势。”
据他透露,恩智浦的LTE基站功率放大器已经被很多运营商采用,也用于中国LTE实验网的应用。

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LTE基站功率放大器

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应用于VHF/UHF频段的通讯发射机、广播电视发射机及工业应用的功率放大器BLF888A
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guo159357 发表于 2011-4-21 15:46:15
由INA118构成的有冷端补偿的热电偶放大器 由INA128构成的电阻电桥放大器 两个采样保持放大器LF198构成的差分输入保持电路 数控增益±1放大器(INA105) 右腿驱动的ECG放大器(INA114) 由INA125构成的单电源电阻电桥放大器 由INA128构成的有冷端补偿的热电偶放大器 INA103构成的使放大器稳定工作的输入网络 INA115精密仪表放大器 低噪声放大器设计指南
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