随着蜂窝技术发展,调制的复杂度提高,对RF 组件的要求也变得越来越严格。在RF 功率和线性度需求持续上升的同时,人们强烈要求降低电流消耗,这对电池寿命和热性能产生了直接影响。5G 也不例外。5G 规范让困难度成倍增加,让我们行业面临着前所未有的RF 挑战。
随着手机RF 复杂性不断提高,包络跟踪(ET) 成为手机实现高效RF 功率放大的首选技术,同时满足三大核心指标:出色的线性功率、最低的电流消耗,以及出色的热管理性能。Qorvo 从一开始就提供优质、创新的ET 解决方案。
QM810xx 的双ET100:传统、统一
Qorvo拥有400多项与电源管理相关的专利,其中190项与ET相关,还有大量专利申请正在等待批准。在强有力的创新传统的推动下,Qorvo通过提供全球首款沿用传统外形的100MHz 包络跟踪集成电路(ETIC),继续引领 5G发展趋势。利用100MHz ET 来满足5G新的100MHz 载波带宽要求,这点让人印象深刻。以其外形尺寸能实现这一点,且支持放置在距离PA2cm左右的位置,这是真正的创新。简化复杂的5G世界。
Qorvo正是着力于此。
Qorvo发展历史久远,若要回溯,可以远至ET成为手机标准之前,可以远至平均功率跟踪(APT)兴起之时。Qorvo始终将自身定位为专一的功率放大器(PA)电源管理提供商,设计功率放大器和电源管理产品,同时研究这两个领域以推出优化的解决方案。也是因此,Qorvo在2009年推动行业从PA功率模式向更高效、更灵活的降压型APT PA方案转变。与此同时,Qorvo在2010年设计并批量生产了自己的升压/降压转换器,这是我们行业的首款转换器,在旗舰手机领域非常成功。Qorvo意识到基于发射要求调节PA的集电极电源(Vcc)的巨大影响,此外,还利用高效、高于电池电压的升压器提高了灵活性。随着LTE调制的峰值-均值比(PAR)变得越来越难以管理,这种提升电压的功能就变得更加关键。如今,随着发射波形/调制PAR高出LTE30% 之多,升压/降压配置正推动ETIC行业的发展,且成为构成5G的关键元素。
Qorvo 的功率跟踪产品发展年表
在行业从APT向ET过渡期间,Qorvo始终参与其中,并且与多家芯片组供应商合作,于2013年推出了首款ETIC。这让可替代的专属芯片组解决方案面临着强有力的LTE解决方案竞争。从那时起,Qorvo交付了超过3.65亿片ETIC,建立了批量生产的行业领先地位,且为多家芯片组和RF前端供应商提供支持。Qorvo支持创建强大的RF生态系统,这仍然是我们ETIC设计秉持的宗旨。这确保许多人可以从我们的ET创新中受益,而不受芯片组或PA/RF前端选择限制。在这种方法的推动下,Qorvo的ETIC设计团队已经提供第4代ETIC,旨在切实满足充满挑战的100MHz 5G 要求。Qorvo的ET1005G ET 内核保留了统一采用的传统外形,能够应用于真实的手机RF设计中,因此延续了我们的传统——提供简单易用的接口,支持多个5G芯片组和5G前端供应商。我们来仔细了解一下设计5GET内核时需要考虑的问题,以及ET100的相关性能。
ET100:一场自然革新
4GLTE 包络跟踪集成电路(ETIC)的上行链路载波带宽已从20MHz 增加到60MHz。但是,几个5GNR 频段可以支持100MHz 载波带宽,同时指定2级功率(PC2)水平、EVM要求极低的新调制,以及更高的峰值-均值比(PAR)。这些5G要求让RF发射系统的设计难度达到了全新的水平。
图1:ET100基准测量值,跟踪(状态波形等)、100MHz、n41
图2:ET100基准测量值、100MHz 跟踪频谱
图3:ET100基准测量值,以及对应的100MHz E-UTRA 性能
为了满足5G严格的线性度要求,ETIC必须生成与RF包络信号一致、高度准确的Vcc包络信号。图1显示ET100高效跟踪5G中使用的高PAR、100MHz 宽调制,同时与功率放大器配合,实现高频率、高功率和PC2运行,例如5G频段中所需的n41。跟踪频谱,如图2所示,是衡量ETIC性能的重要指标,指明ET内核对调制信号Vcc实施线性跟踪的精度。高度准确地跟踪是一个重要方面,但是,要在跟踪时实现高线性度5G要求则是对出色性能的最终衡量。图3展示了其结果:超过E-UTRA线性度性能。Qorvo的ET100已经应用于双核和单核产品配置并采样,其中一个用于计算得出这组测量结果。
拥有如此强大的100MHz ET 内核让Qorvo能够在最适合客户的5G旗舰手机设计中融入100MHz 5G ETIC。Qorvo先进的5GET100 内核帮助克服最困难的挑战,且不会额外增加PCB的复杂性。
图4:5G NSA、EN-DC实现方案
ET100传统、统一的架构主要针对这个特定方面:为客户提供100MHz ET来完善他们的生态系统,而不是迫使他们接受不需要的新方案。Qorvo的ET100内核可以驱动高电流、宽带宽5G包络信号在标称、电感手机板走线中传输,但不损坏信号的完整性。事实上,ET100提供专有方案,允许来自ET100的高达2nH的走线电感输出至功率放大器的Vcc输入,或者为给定的常用手机板设计提供约2cm的距离。这意味着5GETIC 仍然可以像在4G/LTE手机设计中那样集中位于多个PA之间,同时经过扩展,满足5GEN-DC 操作的双发射需求,如图4所示。有了这种能力,只要对手机架构做一些升级修改就可以支持5G带宽,而手机OEM可以继续使用他们现有的RF前端合作伙伴生态系统,以低风险方式部署高性能5G设备。
Qorvo相信,成功的5G部署将会改变您的生活、工作、娱乐和交流方式。这一点始终激励着我们。