智能手机功率放大器电感器选择技巧

judy -- 周五, 01/12/2018 - 16:38

功率放大器 (power amplifier: 以下简称PA) ，将通信IC (RF-IC) 输出的高频信号放大到所需的功率，然后馈送到天线。

图1为PA的电路示例。由于单级PA难以达到所要求的输出功率，因此通常为多级构成。图1的PA为二级构成，但是所要求的输出功率因手机通信方式而异，故须根据相应的通信方式来改变PA的构成。例如，GSM要求的输出功率比UMTS大，因此，UMTS多为二级构成，而GSM则多为三级构成。

图1: 功率放大电路 (二级构成)

1. 阻抗匹配 (匹配)

在信号的传送线路，让发送端电路的输出阻抗与接收端电路的输入阻抗一致，匹配后，可以最大限度地把发送端的电力传送到接收端。

因此，PA的输入输出部分也需要匹配电路。

匹配电路使用电容器和电感器，请确认要使用的频带具备充分的特性 (Q、自谐振频率等) 。

村田公司零件的特性，可以通过本公司提供的设计辅助工具SimSurfing来确认。

2. 输入匹配电路

大多数输入匹配电路的信号电平较小，并且零件的Q的大小对PA特性没有那么大的影响。此外，为了满足最近的PA小型化需求，选择小型电感器的情况也日益增多。

村田的电感器中，薄膜型LQP03TN_02系列 (0.6×0.3mm) 和更小型的LQP02TQ_02系列 / LQP02TN_02系列(0.4×0.2mm) 很合适。

图2为LQP02TQ_02/LQP02TN_02/LQP03TN的Q (均为6.8nH) 对比图表。此图表是采用了前面介绍的SimSurfing表示的。

图2: LQP02TQ_02/LQP02TN_02/LQP03TN的Q对比 (均为6.8nH)

3. 输出匹配电路

由于被PA放大的信号通过输出匹配电路，因此信号电平将增大，并且零件的Q也将对PA特性产生很大影响。RF电感器也是Q越大，PA的增益就越大，并且还可以缩小输出电流。故请一边调整所要求的增益和输出电流等，一边择RF电感器。

村田的电感器中，绕线型LQW系列的Q最高，使用LQW系列可以获得高性能的PA特性。小尺寸、Q值较高的 LQW04AN_00系列（0.8×0.4mm间距）/ LQW03AW_00系列（0.53×0.4mm间距）很合适。另外，在要求更小型化的情况下，尺寸为0603，Q值最高的薄膜式LQP03HQ系列（0.6×0.3毫米）为首选。

图3、图4为LQW03AW/LQW04AN/LQP03HQ的 (7.5nH) 对比图表。

图3: LQW03AW/LQW04AN/LQP03HQ的Q对比 (均为7.5nH)

4. 电源线

为了达到阻止 (扼流) 交流 (信号或噪声) 、只通过直流的目的，PA的电源线采用扼流线圈。如果扼流线圈出现电压下降，就会影响PA特性，因此希望电感器的直流电阻尽可能小。一级的输出功率较小，因此流过扼流线圈的电流较小; 随着后一级输出功率的增大，流过扼流线圈的电流将增大。

另外，经常会有PA内的扼流线圈写入多层基板的情况发生、扼流线圈占据了PA的大部分面积，就会阻碍PA本身的小型化。

为PA的小型化做出了贡献，在电流较小的初段，推荐使用薄膜型的LQP03TN_02系列（0.6×0.3毫米）。另外、在电流较大的后端，推荐使用PA扼流专用的LQP03P系列（0.6×0.3毫米）产品。

此外、这里的链接介绍了DCDC变流器以及PA间的电源线噪音措施案例，推荐了措施相关产品LQW15C系列（1.0×0.5mm）。