多頻功率放大器之輸出損耗(PostPALoss)對效率與線性度之影響

1、多頻功率放大器之輸出損耗(Post PA Loss)對效率與線性度之影響由于手機(jī)到了 LTE時代后，不僅要支持 LTE眾多頻段，更要向下兼容 2G/3G1這使得手機(jī)的前端射頻組件，數(shù)目跟所占空間，也越來越多，如下圖#2009 - 20102011 - 2012HSPA+ BIASw wwaQB EDGEQB EDGENo FD LTERF solution sizeFD-LTE optionalRF Solution Size*"200 mm2因此多模多頻的功率放大器，越來越普及Discrete PAsASM2012 - 2013HSPA+ Bl,乙 4,5占QB EDGELTE 5

2、1,2,4,5,17RF Solution Size"200 mm22。Converged PA2013 - 2014HSPA+ lt2t5r8QB EDGEFDD LTE81,2,4,5,7,8,13,17,20TD-SCDMA & TDD-LTE83439,4038,41RF Solution Size< 250mm?3先談多頻，由下圖可知，多頻的功率放大器模塊，其輸出端會需要Switch來切換頻段，如下圖的 LTE Ba nd 7 / Ba nd 38 / Ba nd 41#先談多頻，由下圖可知，多頻的功率放大器模塊，其輸出端會需要Switch來切#先談多頻，由下

3、圖可知，多頻的功率放大器模塊，其輸出端會需要Switch來切B7LTEPAB7 Rx67 Tx#先談多頻，由下圖可知，多頻的功率放大器模塊，其輸出端會需要Switch來切#先談多頻，由下圖可知，多頻的功率放大器模塊，其輸出端會需要Switch來切RF1602 SP2TRF1603ASP3T盼Rk2.3-27GHzLTE PA也由于LTE Ba nd 7 / Ba nd 38 / Ba nd 41是共享一顆功率放大器 ，因此以Ba nd 7為例，只有2500 MHz 2570 MHz是訊號，其他頻率范圍的訊號，都視為Outband Noise，必須AW Filter加以抑制，如下圖 :5B7 S

4、ignalOutband；Noise 力:2500 MHz1 tOutband.Noiseiai1 2570 MHz111 12496 MHz!I:2700 MHzBand 40 : 2300 MHz 2400 MHz:Band 7 :2500 MHz - 2570 MHz-Band 38 : 2570 MHz - 2620 MHzBand 41 : 2496 MHz - 2690 MHz至于Band 40，雖然是自己獨(dú)立一個功率放大器，不需 Switch來切頻段，但由于頻率范圍跟 WIFI的2.4 GHz靠太近，有Coexistenee 的考慮，如下圖2.4G23GZ5G 2.6G2.7G#

5、，避免干擾到Fl 2.4 GHz因此也必須在功率放大器輸出端，加SAW Filter#另外，也由于 LTE Ba nd 7 / Band 38 / Band 41是共享一顆功率放大器，其頻率范圍為 2496 MHz 2700 MHz，帶寬很寬，這意味著功率放大器內(nèi)部匹配的設(shè)計上，會增加階數(shù)，以拓展帶寬，如下圖4:7#l.Snun Zn=SQ£l Zimiv ZiSuQ而由下圖也看出，階數(shù)多的匹配，確實有拓展帶寬之效。S1I Com parisonAlA-5-15-20'D.ADB(|S(1J)|)Unrnatched device#-25I DB(|SU.1)'|)

6、Single LC Section- D8|S(1J)|) Multi LC Section-30#1.9Frequency (GHz)2.12,2#但由下圖可知，帶寬拓寬了，Q值就變小 #但由下圖可知，帶寬拓寬了，Q值就變小 #但由下圖可知，帶寬拓寬了，Q值就變小 #但由下圖可知，帶寬拓寬了，Q值就變小 而Q值小了，其Loss就會變大，如下圖#但由下圖可知，帶寬拓寬了，Q值就變小 #但由下圖可知，帶寬拓寬了，Q值就變小 S21 0dB-2<300101*0.950.975Qu L 10.000(Ou= 100IMRb > * 9 I LF 八；| J &!. It I J

7、.1.0251.05 GHz#因此由以上的推論可知，多頻的功率放大器，因為輸出端需額外添加Switch/SAW Filter/多階匹配，這些都使得A Loss會大幅增加，進(jìn)而使效率下降，如下圖可看到，一個效率為50%的功率放大器，可能會因為2 dB的Post PA Loss，使效率降到只剩 7:Post PA Loss V.S PAE9#同時也因為Post PA Loss大幅增加，使得功率放大器需打出更大輸出功率,來達(dá)成Target Power，如下圖Pout#Post PA Loss#所以由這邊我們可知，當(dāng)使 須最短，必要時甚至可挖空 號線與GND之間的間距, 亦可降低寄生電容對于阻抗 RF

8、走線，其影響更為明顯因為如前述，多頻的功率放大器，已經(jīng)會有額外的Post PA LossBand 7頻率最高，所以 Loss 會比其他頻段來得大，倘若走線的長度過長，以及線寬過細(xì)，這無疑使整體的 Post PA Loss線性度不好，是來自于 Load-pull來自于走線過長，那除了改 Layout，又更加大，意味著其線性度會更差。，那還可以靠tchi ng的微調(diào) 12,，沒其他解法。如果但如果是11Reference1 RF MMMB PA Options TDD & FDD LTE Global Roaming, RFMD2 Challenges and Requirements of Multimode Multiband Power Amplifiers forMobile Applications, SKYWORKS3 WiFi 與 LTE Interference 分析4 Broadband Impedance Matching Network for RF Power Amplifiers5 Resonance and Impedance Matching6 從系統(tǒng)觀點(diǎn)出發(fā)的微波濾波器設(shè)計7 Integrate RF signal chains with CMOS8 運(yùn)用 NI PXI 執(zhí)行 RF 前端組件測試9 上集 _磁珠 _電感