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由于数据速率的提高，第三代(3G)多模无线通信预期将实现移动多媒体服务。例如，高速分组接入(HSPA)技术提高了整个通用移动电信系统(UMTS)网络的性能。高速下行分组接入(HSDPA)提供了更快的下行速度和1Mb/s的用户数据吞吐量，而高速上行分组接入(HSUPA)为移动交互式应用及服务奠定了基础。当然，亦步亦趋的手机供应商们都指望高度集成的前端集成电路(IC)能够支持高质量的多频带服务，同时具有更长的电池寿命。对手机设计人员而言，有众多解决方案可供选择，其中有两种可行方案：带有集成式功率放大器(PA)、滤波器和双工器的发射模块，以及包含宽带功率放大器和功率管理IC(PMIC)的更离散的分立式解决方案。
在一个典型的3G多模前端架构中(图1)，主要的RF功能模块有收发器、发射表面声波(SAW)滤波器、适用于GSM/EDGE和UMTS的功率放大器模块、双工器、隔离器以及前端频率转换模块。某些手机设计不包括隔离器，但在不同负载失配情况下可能会降低性能。为了提高发射器效率，一些手机集成了一个PA功率管理IC。这个额外的组件使得成本和尺寸有所增加，但它提供的优点却远远弥补了这一不足之处。
对GPRS/EDGE，业界正在从PA模块向带有谐波滤波器和天线开关的发射模块转换。其原因在于后者元件布局更简单，开发时间更短，解决方案的集成度更高。不过，在UMTS中，尽管存在以更高集成度集成PA、滤波器和双工器的发展趋势，但为了优化性能仍然对平台灵活性有强烈要求。因此需要一种替代方案来解决手机设计人员关注的主要问题。
目前的全球UMTS网络部署显示下行频率主要分为以下几个频率范围：Band I上行，从1920到1980MHz；Band II上行，从1850到1910MHz；Band V上行，从824到849MHz。对UMTS Band IV、VI、VIII、IX,及X的需求也在不断增长，并计划稍后阶段即部署Band III和VII。要实现一个能够处理所有这些频带的平台需要若干个分别针对每一频带而优化的PA或发射模块。于是，对每一个不同的区域应用，不得不替换PA等关键元件，这就影响了开发进度。阻抗匹配和控制接口的重新优化建立了每一个新产品的学习曲线。此外，整合了滤波器和双工器的高度集成方案也缺乏足够的灵活性。
对于单频带应用，发射模块方案在减少元件布局和尺寸方面具有显著的优势。比如考虑到PA和双工器接口问题就有益于缩短设计周期。RFMD公司的发射模块解决方案有RF6241、RF6242和RF6245，分别适用于UMTS band I(1920到1980MHz)、II(1850到1910MHz)和V(824到849MHz)。这些发射模块集成了发射SAW滤波器和双工器，还能够利用数字选择低功率模式来降低回退点(线性)功率级上的耗电量(图2)。
随着业界从2G向双频带和三频带多模3G手机解决方案发展，非常适合于单频带应用的区域专用发射模块让位于灵活性更高的更加离散的分立式解决方案。实现多频带前端的一种替代方案是采用一种可用于多个频带的宽带PA解决方案。RD6280是一个前端模块，包含了以下三个组件：RF6285宽带PA、RF6281 Band I和II最优化单路径PA，以及RF6280功率管理IC。它不仅能够处理多种双频带和三频带结构，还适用于性能比尺寸和成本更重要的单频带应用(图3)。这种分立式解决方案在滤波器供应链中保持了灵活性。
耗电量是UMTS手机设计人员的另一个关注事项。吸引手机用户的一些附加功能的耗电也使通话时间受到影响。手机机主希望电话更加轻巧，这又限制了电池组的尺寸和容量。由于PA的耗电量可能占了总功耗的40%之多，故PA解决方案的主要焦点放在提高效率上面。尽管PA的峰值效率很重要，但对一个手机设计来说，这只是决定通话时间的因素之一。对普通蜂窝网络的两种功率使用统计曲线的比较显示，手机主要工作在-15到+10dBm的功率范围内。根据网络运营商的反馈，设计领域越来越多的人同意回退点功率级上的性能比峰值功率下的更重要。
有好几种方法可以提高PA在回退点功率级上的性能。RF6241发射模块中采用的技术是功率模式选择与模拟偏置控制的结合。在+18dBm，放大器被切换到低功率模式，这时，在更低功率级上的连续模拟偏置调节进一步减小了电流。利用模拟偏置控制可以减少70%的低功率耗电量(图5)。在RD6280 IC中，功率管理直流直流(DC-DC)转换器在每个功率级与模拟偏置控制上被调节，在低功率级上可节省80%多的耗电量。
RF6280是专门针对低功率工作模式中RF628在轻载条件下的最佳效率而设计的。模拟偏置控制结合集电极控制是一种已在大批量生产中得到验证的技术，并已为好几家顶级手机制造商所采用。 |
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