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“預計2013年恩智浦的推氮化鎵就可以商用，可以將系統效率提升到60%！”近日，恩智浦半導體高性能RF產品線RF功率及基站產品國際營銷經理潘璠在接受電子創新網采訪時透露，“這個新型放大器屬于E類放大器，工作在開關模式下，采用了很多數字技術，我們采用氮化鎵工藝，可以把E類放大器的優勢都發揮出來。” 隨著節能環保意識的提升，綠色基站已經成為產業的共識，這就要求無線通信里的核心部分——無線收發器具有越來越低的功耗、更高的效率以及更小的體積，而作為收發器中的最后一級，功率放大器所消耗的功率在收發器中已占到了60%～90%，所以，設計一種高效低諧波失真的功率放大器對于提高收發器效率，降低電源損耗，提高系統能效有十分重大的意義。 目前，在移動通信系統中LDMOS射頻放大器基本都采用了Doherty結構，其系統效率多在40%左右，Doherty結構由2個功放組成：一個主功放，一個輔助功放，主功放工作在B類或者AB類，輔助功放工作在C類。兩個功放不是輪流工作，而是主功放一直工作，輔助功放到設定的峰值才工作(這個功放也叫作peak ampli-fier)。如圖所示。 
Doherty結構 2009年，恩智浦半導體曾經發布過全球最高效的三路Doherty放大器，就是將三路Doherty放大器集成在一起，這是基于恩智浦特有專利的設計概念，對于多載波W-CDMA信號，其能效水平超過47%，平均功率輸出為48 dBm，增益為15 dB，峰均比為8 dB。
三路Doherty放大器 是不是不斷增加Doherty放大器的路數就可以不斷提高系統效率了呢？潘璠指出：“理論上四路Doherty放大器的效率可以進一步提升，但是對于四路Doherty放大器而言，其所需要的峰均比（峰值功率對平均功率比值，PAPR， peak-to-average power ratio）是12db左右，而目前一般前級信號提供的峰均比是7到9db，所以如果開發四路Doherty放大器，不但設計難度加大很多，實際效率反而會下降。” Doherty方法曾經被認為是提高效率最有前景的一種結構，但是現在，這個結構也似乎走到了極限。 基于氮化鎵工藝E類放大器浮出水面 放大器本質是一個能量轉換器，將直流能量轉換為交流能量，對于Doherty放大器，我們可以認為它是一個AB類+C類放大器，我們都知道，AB 類、C類放大器都是通過減小導通角和增大激勵功率來提升效率的，如果一味地減少導通角，雖然獲得了效率的提升，但是輸出功率將下降，所以這樣做就失去了實際意義。所以，這樣架構的放大器似乎已經走到了性能極限，未來需要開發新架構放大器。 “對于基于數字技術的功放，可選的D類、E類、F類和DE類，經過評估，我們確定了E類放大器結構，在工藝上確定了氮化鎵工藝。” 潘璠指出，“選擇氮化鎵工藝主要是考慮它的應用領域比較寬廣，除了可以應用到射頻放大器，還可以應用到電源管理領域。” 他表示LDMOS工藝放大器由于截至頻率只有13GHz左右，所以不適合用于E類開關功放，“基于氮化鎵工藝的功率器件的截至頻率可以從幾十GHz到上百GHz，所以特別適合用于E類放大器。”他補充道。 理論上，E 類放大電路的效率可以達到100 % ，考慮到實際情況中，所有器件都不是理想情況下，所以E類放大器的效率會打折扣，但是即使這樣，也可以提高很多。除了高效率，E類功放還有一個優點就是功率可調節性，即在保證輸出效率的同時能較大范圍的調節輸出功率。 不過，氮化鎵功率放大器工藝非常復雜，不但需要純度很高的新材料，對于工藝流程要求也很嚴格，能成功完成設計并制造出的公司少之又少，氮化鎵功率放大器的推出，無疑拉開了恩智浦與競爭對手的距離。
氮化鎵功率放大器工藝非常復雜 目前，恩智浦在基站射頻功率放大器領域占據了絕對的優勢，“我們在1.8Ghz的產品上很有信心；在2.3G-2.4G的產品中具有較強的節能優勢；在 3.8Ghz以上的市場則基本上看不到對手了。”潘璠透露，“這意味著恩智浦在未來4G/LTE基站的競爭中也將處于領先的優勢。” 據他透露，恩智浦的LTE基站功率放大器已經被很多運營商采用，也用于中國LTE實驗網的應用。
LTE基站功率放大器
應用于VHF/UHF頻段的通訊發射機、廣播電視發射機及工業應用的功率放大器BLF888A |
