選擇合適功放來(lái)緩解LTE設(shè)備電量饑渴

目前，現(xiàn)代智能手機(jī)和高吞吐量4G網(wǎng)絡(luò)的功能與設(shè)計(jì)已遠(yuǎn)超好幾年前。然而，實(shí)現(xiàn)出色的移動(dòng)寬帶體驗(yàn)并不是一件容易的事。今天的智能手機(jī)必須包含大量的功能，包括高清晰屏幕、高分辨率攝像頭、揚(yáng)聲器、各種連接選項(xiàng)和快速的處理器。這給手機(jī)設(shè)計(jì)帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，設(shè)計(jì)師們必須千方百計(jì)尋找在手機(jī)內(nèi)減小三維尺寸的方法。因此，設(shè)計(jì)師們轉(zhuǎn)而尋求RF元件制造商的幫助，以期獲得實(shí)現(xiàn)更高集成度和/或更高效率的方法。

支持多模多頻要求增加RF前端空間

隨著設(shè)備多媒體功能的增加成為設(shè)計(jì)的趨勢(shì)所在，RF部分對(duì)于頻段和模式的需求也在增加。世界范圍內(nèi)對(duì)LTE的采用要求制造商需要在移動(dòng)設(shè)備的RF部分增加頻段數(shù)目及相關(guān)的元件。這就給RF設(shè)計(jì)師帶來(lái)了極大的壓力，他們需要開發(fā)出具有更高集成度的新型解決方案來(lái)減少多模式多頻段RF元件的空間需求。

LTE網(wǎng)絡(luò)在世界范圍內(nèi)的部署通常是在現(xiàn)有的3G WCDMA/HSPA網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行“覆蓋”。許多LTE網(wǎng)絡(luò)首先在國(guó)際大都市區(qū)域被使用，在覆蓋區(qū)域內(nèi)還包含WCDMA、HSPA和HSPA+網(wǎng)絡(luò)。為了提高針對(duì)移動(dòng)用戶的持續(xù)數(shù)據(jù)服務(wù)，LTE手機(jī)及其他設(shè)備必須能夠在LTE信號(hào)強(qiáng)度變低的時(shí)候切換至3G網(wǎng)絡(luò)，然后在另一地點(diǎn)時(shí)重新連接至LTE網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)在許多4G智能手機(jī)支持2G GSM/EDGE、3G WCDMA/HSPA+以及兩個(gè)或更多的LTE頻段，已經(jīng)是平常的事了。

3G和4G模式下功放的電流消耗

多模式和多頻段的使用不僅增加了對(duì)RF前端空間的需求，還降低了電池續(xù)航時(shí)間。移動(dòng)設(shè)備的RF功率等級(jí)由設(shè)備所處環(huán)境中的信噪比(SNR)和網(wǎng)絡(luò)要求決定。典型的工作功率等級(jí)從手機(jī)搜尋網(wǎng)絡(luò)時(shí)的+23dBm到手機(jī)在有極好SNR區(qū)域內(nèi)工作時(shí)的-20dBm或更低。

由GSM協(xié)會(huì)在其TS09程序中頒布的測(cè)量電池續(xù)航時(shí)間的功耗分布是在典型WCDMA網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算3G設(shè)備采用不同功率等級(jí)發(fā)射的相對(duì)時(shí)間的實(shí)用指南（圖1）。TS09分布顯示移動(dòng)設(shè)備在許多不同輸出功率等級(jí)典型的概率，最大的可能性發(fā)生在低功耗和中等功耗區(qū)。

圖1：TS09 TX功率分布特性。

對(duì)于該Tx功率分布來(lái)說(shuō)，在低功耗等級(jí)優(yōu)化功放的電流消耗對(duì)于延長(zhǎng)電池的續(xù)航時(shí)間或幫助減小電池的尺寸非常重要。此類優(yōu)化首先由ANADIGICS采用其HELP?（低功率下的高效率）功放成功實(shí)現(xiàn)。此類功放采用先進(jìn)的電路設(shè)計(jì)技術(shù)及功放增益模式來(lái)有效增加低功率和中等功率模式下的效率（圖2）。

圖2：ALT6701 Pout與效率的關(guān)系。

LTE網(wǎng)絡(luò)對(duì)移動(dòng)設(shè)備提出了不同的要求。當(dāng)CDMA和WCDMA網(wǎng)絡(luò)要求電話大部分時(shí)間在功率回退下使用，而LTE網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)通常要求短脈沖的高功率RF發(fā)射。由于功放大部分時(shí)間在高功率模式下運(yùn)行，因此所消耗的電流將比TS09上所示的功耗要高（圖3）。

圖3：LTE TX功率分布特性。

更大的電池容量將使LTE智能電話有更長(zhǎng)的工作時(shí)間。在擁有更多高端智能電話的今天，電池在尺寸和重量上都是其中唯一一個(gè)最大的元件。因此，許多移動(dòng)設(shè)備制造商都在反復(fù)檢查RF前端，尋找提高效率的方法，以便設(shè)計(jì)師能夠通過(guò)減小電池尺寸來(lái)節(jié)約空間和成本。

獲得3G和4G功放的高效率

要設(shè)計(jì)一個(gè)在高功率模式下具有高效率和低電流消耗的功放并不是件容易的事情，因?yàn)橄冗M(jìn)的無(wú)線通信對(duì)于輸出功耗和線性增益都有要求。為了實(shí)現(xiàn)高效率，ANADIGICS功放設(shè)計(jì)師采用創(chuàng)新科技在不同的功率等級(jí)創(chuàng)造更高效的放大鏈路。 WCDMA和LTE設(shè)備需要不同的功放結(jié)構(gòu)（圖4）。 ANADIGICS HELP4?功放針對(duì)低功率、中等功率和高功率模式進(jìn)行了優(yōu)化，為固定的電源提供世界級(jí)的效率和比TS09 WCDMA功率分布更低的平均電流。