電磁波傳輸距離和發射功率成正比,射頻 PA 性能直接決定通訊距離、信號質量和待機時間(或耗電量),根據 Yole 數據顯示,2017 年手機射頻前端中射頻 PA 市場規模約 50 億美元,在整個射頻前端中價值量占比 35%,僅次于濾波器,也是射頻前端價值量最高的單類型芯片。
一、射頻 PA 是射頻前端核心器件,決定無線通信質量的關鍵要素
射頻模塊是無線通信設備的核心模塊
無線通信主要是利用電磁波實現多個設備之間的信息傳輸。射頻是可以輻射到空間的電磁頻率,頻率范圍從 300KHz~300GHz 之間。射頻模塊是用于發射和 / 或接收兩個裝置之間的無線電信號的電子設備,是無線通信設備實現信號收發的核心模塊。

圖:手機射頻架構

圖:基站射頻架構
射頻前端架構基本類似
射頻前端包括接收通道和發射通道兩大部分。一般由射頻開關(Switch)、射頻低噪聲放大器(LNA,Low Noise Amplifier)、射頻功率放大器(PA,Power Amplifier)、雙工器(Duplexers)、射頻濾波器(Filter)、天線調諧器(Antenna tuners) 等組成。

圖:手機射頻架構
發射通道和接收通道工作原理
發射通道是使用基帶信號(語音、視頻、數據或其他信息)去調制中頻正弦波信號,然后中頻信號再通過混頻器往上搬移到所需的射頻發射頻率,通過功率放大器來增加發射機的輸出功率并驅動天線將已調制好的載波信號變換成能夠在自由空間傳播的電磁波。

圖:發射通道和接收通道架構
接收通道是發射通道的逆過程,天線將在相對寬的頻率范圍內接收到來自很多輻射源的電磁波,帶通濾波器將濾掉不需要的接收信號,隨后低噪聲放大器放大可能接 收的微弱信號并使進入到接收信號中的噪聲影響最小化,混頻器將接收到的射頻信號 下變頻到較低的頻率,中頻放大器將提升信號的功率電平 以便于解調并得到信息。
射頻 PA 是決定通信質量的關鍵器件
功率放大器是能夠向天線提供足夠信號功率的放大電路主要功能是將調制振蕩電路所產生的功率很小的射頻信號放大(緩沖級、中間放大級、末級功率放大級)并饋送到天線上輻射出去,是無線通信設備射頻前端最核心的組成部分,其性能直接決定了無線終端的通訊距離、信號質量和待機時間(或耗電量),它也是射頻前端功耗最大的器件。
射頻功率放大器在雷達、無線通信、導航、衛星通信、電子對抗設備等系統中有著廣泛的應用,是現代無線通信的關鍵設備。

圖:手機射頻前端架構圖