GaN射頻功率放大器的案例
將低功率射頻信號線性放大至高功率水平的射頻放大芯片-WT20-1809
射頻放大芯片是無線通信系統中的核心組件，主要負責對高頻射頻信號進行功率放大，以確保信號能夠有效傳輸并克服路徑損耗。
?核心作用：
信號放大（增益功能）?：將低功率射頻信號（通常為微瓦級或毫瓦級）線性放大至高功率水平（瓦級甚至更高），使信號具備足夠能量驅動天線并實現遠距離傳輸。
驅動天線?：放大后的信號通過匹配網絡高效耦合至天線，將其轉換為電磁波輻射出去。
提升通信質量與覆蓋范圍?：在手機、基站等設備中，射頻放大芯片直接影響通信距離、信號穩定性和能耗效率。
工采網代理韓國Wellang的這款單低噪聲塊變頻器調節器（LNBR）適用于模擬和數字衛星接收器，是一種單片線性開關電壓調節器，專門設計用于通過同軸電纜向兩個LNB下變頻器提供功率和接口信號。WT20-1809需要很少的外部組件，與升壓開關和補償電路集成在設備的內部。選擇一個較高的開關頻率來較小化無源濾波組件的大小，進一步幫助降低成本。高水平的組件集成確保了極低的噪聲和波紋數字。對于DiSEqCTM通信，提供一個音調控制引腳來控制內部生成的22 kHz音調開和關。
該芯片通過I2C接口提供8個可編程的LNB輸出電壓（13.3V至20.0V）能靈活適配不同LNB的工作電壓需求，并具備線路補償能力；輸出電流限制可通過單一外部電阻在300mA至800mA 范圍內精確設定；內部升壓轉換器峰值電流限制會自動跟隨LNB電流限制的設置進行縮放。
WT20-1809采用QFN16封裝，將升壓開關MOSFET、電流檢測電路和環路補償網絡集成于芯片內部，簡化PCB設計布局，降低成本，同時，其升壓轉換器采用352kHz的高開關頻率，允許更小尺寸的電感和電容進行濾波，進一步助力設備的小型化，特別適合空間受限的現代消費電子產品。
展開 干貨｜射頻功率放大器（RF PA） 科普：射頻原來是這么一回事！
射頻功率放大器(RF PA)是發射系統中的主要部分，其重要性不言而喻。在發射機的前級電路中，調制振蕩電路所產生的射頻信號功率很小，需要經過一系列的放大（緩沖級、中間放大級、末級功率放大級）獲得足夠的射頻功率以后，才能饋送到天線上輻射出去。為了獲得足夠大的射頻輸出功率，必須采用射頻功率放大器。在調制器產生射頻信號后，射頻已調信號就由RF PA將它放大到足夠功率，經匹配網絡，再由天線發射出去。
放大器的功能，即將輸入的內容加以放大并輸出。輸入和輸出的內容，我們稱之為“信號”，往往表示為電壓或功率。對于放大器這樣一個“系統”來說，它的“貢獻”就是將其所“吸收”的東西提升一定的水平，并向外界“輸出”。如果放大器能夠有好的性能，那么它就可以貢獻更多，這才體現出它自身的“價值”。如果放大器存在著一定的問題，那么在開始工作或者工作了一段時間之后，不但不能再提供任何“貢獻”，反而有可能出現一些不期然的“震蕩”，這種“震蕩”對于外界還是放大器自身，都是災難性的。
射頻功率放大器的主要技術指標是輸出功率與效率，如何提高輸出功率和效率,是射頻功率放大器設計目標的核心。通常在射頻功率放大器中，可以用LC諧振回路選出基頻或某次諧波，實現不失真放大。除此之外，輸出中的諧波分量還應該盡可能地小，以避免對其他頻道產生干擾。
分類
根據工作狀態的不同，功率放大器分類如下：
傳統線性功率放大器的工作頻率很高，但相對頻帶較窄，射頻功率放大器一般都采用選頻網絡作為負載回路。
展開 中國射頻功率放大器行業概覽
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國產GaN功率放大器重磅宣布，能應用于5G基站
在10日揭幕的2018中國國際應用科技交易博覽會上，國產5G通信基站GaN（氮化鎵）功率放大器芯片，在中國發明成果轉化研究院展區對外亮相。該研究院有關負責人透露，GaN芯片已完成多款產品設計，并已獲得中電集團客戶認證成功，計劃2019年正式推出，將可全面滿足中國5G通信基站對射頻功率放大器的需求，未來可望實現人與人乃至物聯網、生產機器人、無人駕駛“實時無線電通信”。據悉，此舉亦打破國外對高性能GaN器件實行對華禁運之壟斷。
在2018中國國際應用科技交易博覽會上，GaN功率放大器芯片對外亮相。（方俊明 攝）
“GaN是第三代半導體的代表材料。”中國發明成果轉化研究院有關負責人表示，采用GaN的微波射頻器件目前主要用于軍事領域及4G/5G通訊基站應用場景，出于軍事安全的考量，國外對高性能的氮化鎵器件實行對華禁運。因此，發展自主GaN射頻功放產業，對于打破國外壟斷具有重要的意義。
芯片2019年推出將更可靠廉價
據透露，由中國科學院精英等高端人才組成的本創微電子團隊，擁有豐富的管理與芯片工藝開發經驗，專注于微波射頻功率器及芯片設計。該團隊歷經3年的技術攻關，擁有工藝結構、封裝結構多項專利。目前該團隊已完成多款關鍵GaN功率放大器芯片設計，并已獲中電集團客戶認證成功。而5G-Sub6G基站所需的GaN芯片產品，計劃于2019年推出，屆時將可全面滿足中國5G通信基站對射頻功率放大器的殷切需求。
“從2020年起，5G移動標準將廣泛應用，它旨在更加快速高效的傳播數據?！?/span>
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智芯文庫 | 寬帶L頻段160 W GaN功率放大器的設計關鍵點！
最大增益(3 臺設備)最大增益 (dB) 頻率 (GHz)
負載牽引測量值顯示，當以10%的占空比和100 μs脈沖寬度工作時，晶體管可提供超過52dBm 160 W) 的RF輸出功率，效率約為70%。此
負載牽引數據被用作PA大信號設計的基礎。
功率放大器設計
PA設計的起點是使晶體管在整個工作頻段內無條件保持穩定。必須首先確保帶內的穩定性，這通過在RF輸入端納入RC穩定網絡來實現。串聯電阻消耗的功率對于傳統SMT組件來說過高，所以使用了來自IMS的高功率氮化鋁電阻。放大器需要在-40°C以下的所有頻率中無條件保持穩定，以使放大器在較廣的溫度范圍內工作。通過在偏置饋電點添加適當的RC去耦 (可在設計過程中稍后添加)，可以大大提高低頻段穩定性。
由Qorvo提供的初始負載牽引數據用于確定1.2GHz至1.8GHz之間輸出功率和漏極效率的最佳負載阻抗。
展開 GaN產業鏈—射頻通信大顯身手，功率器件或后來居上
來源：平安證券
詳述GaN 器件如何設計出性價比高的5G產品
今天就來介紹一下GaN 器件如何來設計5G產品，要想充分利用 GaN 射頻功率放大器的優勢，我們需要對常規方法稍微做點調整，相信最終結果不會讓我們失望。具體如何調整呢？下面就來看一下吧。
我們先來看看電子世界中的工程師對GaN 的一些誤解吧。
首先，要消除在成本方面對GaN 射頻功率放大器的誤解。
與純硅或 LDMOS 解決方案相比，目前生產 GaN 的成本更高。但是，這GaN 可以降低整個系統的總成本，因為可以使用更小的封裝來滿足功率需求。更小的封裝不僅可以縮小電路板尺寸，降低成本，還可以節省大量的散熱器成本。多頻段和寬帶 GaN 放大器可取代系統中的多個獨立窄帶放大器，從而進一步降低系統的總成本。
其中，要注意的是并非所有 GaN 都一樣。
有一種誤解認為，所有的 GaN 功率放大器都相似，足以實現商品化。實際上每家供應商的 GaN 器件性能各不相同，并且供應商通常會提供不同的解決方案，以滿足其獨特的 PA 需求。嵌入式設計人員不應該認為他們過去使用 GaN 的經驗對所有供應商都適用。與供應商密切合作可確保充分利用每個獨一無二的 GaN PA。
最后，柵極電流高會引起故障
嵌入式設計人員發現 GaN PA 的數據表中出現較高的柵極電流，并為此擔憂。他們認為高柵極電流會導致器件故障。事實上，高柵極電流并不一定意味著可靠性問題。可靠性在很大程度上取決于技術，這又回到了之前討論的問題——并非所有 GaN 都具有相同性能。通過簡單調整偏置電路以適應更高電流，可顯著提高系統功率效率和功率密度。
消除了這些誤解，下面就開啟正式的設計思路吧。這里要詳細介紹最大化GaN性能的設計方案了。
線性化設計
在使用 GaN 之前，大多數嵌入式設計人員最關心的問題就是線性化。
展開 OptiSystem：放大器泵浦功率效應
以信號輸出功率、增益和噪聲系數為特征的放大器性能取決于泵浦波長。
本案例詳細介紹了980 nm和1480 nm泵浦的放大器。980nm和1480nm泵浦波長是EDFA中使用的最重要的泵浦波長。圖1顯示了具有980nm和1480nm波長泵浦的正向泵浦方案中的布局設置。
a）前向泵浦980nm
b）前向泵浦1480nm
圖1 980nm和1480nm波長泵浦的正向泵浦系統布局圖
在該項目文件中，可以獲得30-40 dB范圍內的高放大器增益，將泵浦功率從10 mW掃至200 mW。在這種情況下，考慮的信號輸入功率為-20 dBm。本項目中計算的輸出功率在6–17 dBm范圍內，而噪聲系數在3–5 dB之間變化。
在這個例子中可以設置不同的信號輸入功率或信號波長以及光纖參數，并且可以將新的結果與之前的結果進行比較。對泵浦功率進行掃參得到的結果如圖2所示。
圖2 前向泵浦980nm和1480nm的增益與泵浦功率的關系
圖3為后向泵浦980nm的系統布局圖。
圖3 980nm后向泵浦系統布局圖
圖4顯示了掃描后向泵浦980nm和前向泵浦980nm的泵浦功率，得到的增益隨功率變化的曲線圖。
圖4 后向泵浦980nm和前向泵浦980nm增益隨功率變化的曲線圖
我們從中可以比較前向泵浦與后向泵浦增益隨泵浦功率變化的差異。
展開 OptiSystem應用：放大器泵浦功率效應
本案例詳細介紹了980 nm和1480 nm泵浦的放大器。980nm和1480nm泵浦波長是EDFA中使用的最重要的泵浦波長。圖1顯示了具有980nm和1480nm波長泵浦的正向泵浦方案中的布局設置。
以信號輸出功率、增益和噪聲系數為特征的放大器性能取決于泵浦波長。
在這個例子中可以設置不同的信號輸入功率或信號波長以及光纖參數，并且可以將新的結果與之前的結果進行比較。對泵浦功率進行掃參得到的結果如圖2所示。
在該項目文件中，可以獲得30-40 dB范圍內的高放大器增益，將泵浦功率從10 mW掃至200 mW。在這種情況下，考慮的信號輸入功率為-20 dBm。本項目中計算的輸出功率在6–17 dBm范圍內，而噪聲系數在3–5 dB之間變化。
展開 OptiSystem應用：放大器泵浦功率效應
以信號輸出功率、增益和噪聲系數為特征的放大器性能取決于泵浦波長。
本案例詳細介紹了980 nm和1480 nm泵浦的放大器。980nm和1480nm泵浦波長是EDFA中使用的最重要的泵浦波長。圖1顯示了具有980nm和1480nm波長泵浦的正向泵浦方案中的布局設置。
a）前向泵浦980nm
b）前向泵浦1480nm
圖1.980nm和1480nm波長泵浦的正向泵浦系統布局圖
在該項目文件中，可以獲得30-40 dB范圍內的高放大器增益，將泵浦功率從10 mW掃至200 mW。在這種情況下，考慮的信號輸入功率為-20 dBm。本項目中計算的輸出功率在6–17 dBm范圍內，而噪聲系數在3–5 dB之間變化。
在這個例子中可以設置不同的信號輸入功率或信號波長以及光纖參數，并且可以將新的結果與之前的結果進行比較。對泵浦功率進行掃參得到的結果如圖2所示。
圖2.前向泵浦980nm和1480nm的增益與泵浦功率的關系
圖3為后向泵浦980nm的系統布局圖。
圖3.980nm后向泵浦系統布局圖
圖4顯示了掃描后向泵浦980nm和前向泵浦980nm的泵浦功率，得到的增益隨功率變化的曲線圖。
圖4.后向泵浦980nm和前向泵浦980nm增益隨功率變化的曲線圖
我們從中可以比較前向泵浦與后向泵浦增益隨泵浦功率變化的差異。
展開 OptiSystem應用：放大器泵浦功率效應
以信號輸出功率、增益和噪聲系數為特征的放大器性能取決于泵浦波長。
本案例詳細介紹了980 nm和1480 nm泵浦的放大器。980nm和1480nm泵浦波長是EDFA中使用的最重要的泵浦波長。圖1顯示了具有980nm和1480nm波長泵浦的正向泵浦方案中的布局設置。
a）前向泵浦980nm
b）前向泵浦1480nm
圖1.980nm和1480nm波長泵浦的正向泵浦系統布局圖
在該項目文件中，可以獲得30-40 dB范圍內的高放大器增益，將泵浦功率從10 mW掃至200 mW。在這種情況下，考慮的信號輸入功率為-20 dBm。本項目中計算的輸出功率在6–17 dBm范圍內，而噪聲系數在3–5 dB之間變化。
在這個例子中可以設置不同的信號輸入功率或信號波長以及光纖參數，并且可以將新的結果與之前的結果進行比較。對泵浦功率進行掃參得到的結果如圖2所示。
圖2.前向泵浦980nm和1480nm的增益與泵浦功率的關系
圖3為后向泵浦980nm的系統布局圖。
圖3.980nm后向泵浦系統布局圖
圖4顯示了掃描后向泵浦980nm和前向泵浦980nm的泵浦功率，得到的增益隨功率變化的曲線圖。
圖4.后向泵浦980nm和前向泵浦980nm增益隨功率變化的曲線圖
我們從中可以比較前向泵浦與后向泵浦增益隨泵浦功率變化的差異。
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[Optiwave] OptiSystem應用：放大器泵浦功率效應
以信號輸出功率、增益和噪聲系數為特征的放大器性能取決于泵浦波長。
本案例詳細介紹了980 nm和1480 nm泵浦的放大器。980nm和1480nm泵浦波長是EDFA中使用的最重要的泵浦波長。圖1顯示了具有980nm和1480nm波長泵浦的正向泵浦方案中的布局設置。
a） 前向泵浦980nm
b）前向泵浦1480nm
圖1.980nm和1480nm波長泵浦的正向泵浦系統布局圖
在該項目文件中，可以獲得30-40 dB范圍內的高放大器增益，將泵浦功率從10 mW掃至200 mW。在這種情況下，考慮的信號輸入功率為-20 dBm。本項目中計算的輸出功率在6–17 dBm范圍內，而噪聲系數在3–5 dB之間變化。
在這個例子中可以設置不同的信號輸入功率或信號波長以及光纖參數，并且可以將新的結果與之前的結果進行比較。對泵浦功率進行掃參得到的結果如圖2所示。
圖2.前向泵浦980nm和1480nm的增益與泵浦功率的關系
圖3.為后向泵浦980nm的系統布局圖。
圖3.980nm后向泵浦系統布局圖
圖4顯示了掃描后向泵浦980nm和前向泵浦980nm的泵浦功率，得到的增益隨功率變化的曲線圖。
圖4.后向泵浦980nm和前向泵浦980nm增益隨功率變化的曲線圖
我們從中可以比較前向泵浦與后向泵浦增益隨泵浦功率變化的差異。
展開 多通道DSP、高性能、高保真功率驅動器集成全數字音頻放大器
數字音頻放大器的核心工作原理是將模擬音頻信號轉換為數字信號，通過數字信號處理后放大，再轉換為模擬信號驅動揚聲器。
信號轉換與處理：
模數轉換?：輸入的連續變化模擬信號通過采樣、量化和編碼轉換為數字信號（如PCM或ADPCM編碼）。
數字處理?：數字信號經DSP優化（如濾波、增益調節），提升音質或實現特定音效。
數模轉換?：處理后的數字信號通過數模轉換器（DAC）還原為模擬信號。
功率放大：采用開關模式電源（如DC/DC逆變電路），通過高頻PWM調制控制開關管的導通時間，實現高效能量轉換（效率可達90%以上）。
常見于D類功放（數字功放），其工作頻率通常在300kHz至2MHz，通過高速開關管實現低失真音頻輸出，適用于高保真音響。
由工采網代理提供的韓國耐福NTP8825是一款支持雙路20W的輸出功率的數字音頻放大器；集成了多功能數字音頻信號處理功能，高性能、高保真全數字PWM調制器和兩個大功率全橋MOSFET功率級。具有非常高的效率和可靠性，同時也具有極高的功率密度；擁有出色的技術指標，具備可靠性高、功率足、音色出眾、適應能力強等優勢。
該芯片采用SAW QFN封裝；集成優秀的音頻處理系統，擁有多達25段PEQ＋5段GEQ；還帶有降噪技術、3D環繞、ASRC等功能；高頻具有瞬態優秀，動態大的優點，反應迅速不含糊，解析力高，聲音干凈透明，在高頻頻段表現的非常明顯。
音頻功放芯片NTP8825（內置DSP）該芯片接收采樣頻率從8kHz到192kHz的數字串行音頻數據；提供2x25瓦的立體聲模式與一個散熱器；有一個混頻器和雙四軸濾波器，可用于實現基本的音頻信號處理功能。
展開 什么是功率放大器？詳解功放的類型、類別和應用
功率放大器的類型
根據連接的輸出設備的類型，功率放大器分為以下三種類型：
音頻功率放大器
射頻功率放大器
直流功率放大器
音頻功率放大器
這種類型的功率放大器用于增加較弱音頻信號的功率大小。在電視，移動電話等的揚聲器驅動電路中使用的放大器屬于此類別。
音頻功率放大器的輸出范圍從幾毫瓦（如耳機放大器）到數千瓦（如Hi-Fi /家庭影院系統中的功率放大器）。
射頻功率放大器
無線傳輸要求調制波要通過空氣長距離發送。使用天線發送信號，并且發送范圍取決于饋送到天線的信號的功率大小。
對于諸如FM廣播之類的無線傳輸，天線需要輸入功率為數千千瓦的信號。
展開 干貨｜詳解功率放大器的類型、類別和應用
音頻功率放大器的輸出范圍從幾毫瓦（如耳機放大器）到數千瓦（如Hi-Fi /家庭影院系統中的功率放大器）。
射頻功率放大器
無線傳輸要求調制波要通過空氣長距離發送。使用天線發送信號，并且發送范圍取決于饋送到天線的信號的功率大小。
對于諸如FM廣播之類的無線傳輸，天線需要輸入功率為數千千瓦的信號。在此，射頻功率放大器用于將調制波的功率幅度增加到足以達到所需傳輸距離的水平。
