近年來(lái)，手機用功率放大器(PA)市場(chǎng)隨著(zhù)智能型手機的興起以及各種手持設備對大量數據傳輸的需求增多而變得更加紅火，本文將探討手機PA在2G/3G/4G終端市場(chǎng)中的演進(jìn)趨勢。

在3G市場(chǎng)，WCDMA相關(guān)產(chǎn)品占有70%以上的份額，這些產(chǎn)品包括手機、數據上網(wǎng)卡、3G系統模塊，以及各種各樣配備3G通訊設備的產(chǎn)品(如平板電腦、電子書(shū)等)。2010年問(wèn)市的最新一代WCDMA/HSPA手機PA的基本規格要求主要來(lái)自于手機芯片廠(chǎng)商高通的建議，每款單一頻段的PA尺寸從原本的4mm×4mm大幅縮小至3mm×3mm，并且需將原來(lái)位于PA之外的定向耦合器與所需的匹配電路一起集成到3mm×3mm的功放內，以有效簡(jiǎn)化射頻前端電路，大幅縮減所占的電路板面積。

功率輸出模式則從原來(lái)的提供兩種輸出功率，發(fā)展為支持數字化三重輸出功率運作，同一顆PA必須在高、中、低三種功率輸出時(shí)都具有優(yōu)異的使用效率，通話(huà)時(shí)可在多個(gè)功率輸出模式下自動(dòng)切換，以獲得最高的功率效率，有效延長(cháng)電池使用壽命。不過(guò)，三重輸出功率模式的切換較為復雜，會(huì )影響到手機系統EVM的連續性，這也是PA廠(chǎng)商與手機芯片廠(chǎng)商必須克服的問(wèn)題。

此外，新的PA要能在尺寸、腳位與功能上與其它PA廠(chǎng)商完全兼容。其內部通常帶有穩壓器的設計，因此無(wú)需任何外部參考電壓。還需要優(yōu)異的溫度補償設計，在極端的工作環(huán)境(-40°C至+85°C)下，仍然可以保持穩定的PA特性。同時(shí)還要求每款PA能與HSPA/HSPA+兼容。

最通用的WCDMA/HSPA頻段包括Band 1(1,920～1,980MHz)、Band 2(1,850～1,910MHz)、Band 5(824～849MHz)以及Band 8(880～915MHz)。單個(gè)獨立的PA支持單一的WCDMA/HSPA頻段仍是市場(chǎng)主流。整體來(lái)說(shuō)，相對于2G(GSM/GPRS/EDGE)應用對PA的規格要求，3G/4G對于PA的線(xiàn)性度及功耗要求更高，因為大量數據的快速傳輸需要高線(xiàn)性度的支持。

對于3G市場(chǎng)所需的CDMA2000/EV-DO手機用PA，其基本規格與最新一代WCDMA/HSPA手機用PA也日趨一致，朝著(zhù)3mm×3mm微型封裝、集成耦合器的方向發(fā)展。而在WCDMA與CDMA共存的手機平臺上，同頻段的WCDMA與CDMA的PA將可以共享。

對于3G市場(chǎng)所需的TD-SCDMA/HSDPA手機PA，因使用頻段(1,880～1,920MHz以及2,010～2,025MHz)與WCDMA Band-1頻段相近，且基本規格要求也相仿，因而有些廠(chǎng)商會(huì )直接采用新一代的WCDMA Band-1手機PA。

4G市場(chǎng)上，現有的手持LTE設備以數據上網(wǎng)卡為主，也有少量高端手機面市。無(wú)論是FDD-LTE還是TD-LTE所采用的PA，基本上其尺寸與規格要求都與WCDMA PA非常相似，差別僅在頻段上。目前在售的LTE PA的引腳與功能完全兼容，對內置耦合器與三重輸出功率運作的要求也一致。LTE的頻段繁多，在TD-LTE方面，中國工信部已經(jīng)正式批準了2,570MHz～2,620MHz之間總共50M的TD-LTE頻率。此外，業(yè)界對采用2.3GHz頻率的呼聲也很大。而在FDD-LTE通用的頻段上已陸續有手機PA面市，以適應歐美地區的LTE頻段。如今的LTE裝置大多需向下兼容WCDMA/HSPA以及GSM/EDGE。在LTE設備中，如果采用的某些LTE頻段與WCDMA/HSPA頻段一致，LTE與WCDMA/HSPA也可共享同一顆PA，讓產(chǎn)品設計者可以更靈活地進(jìn)行射頻前端的組件布局和線(xiàn)路設計，并節省PA組件成本。

GSM/EDGE四頻PA模塊也顯示出演進(jìn)的趨勢。大部分3G/4G設備，尤其是智能型手機與數據上網(wǎng)卡等快速傳輸大量數據的應用設備需向下兼容GSM/EDGE。對GSM/EDGE PA模塊的EDGE部分而言，與3G/4G功放相同，不僅需要特定水平的輸出功率，還要求具備高線(xiàn)性度，以確保向基站發(fā)送信號的保真度。因此，GSM/EDGE四頻PA功放模塊的規格要求相比價(jià)格低廉的GSM/GPRS PA模塊要復雜得多，也更難以實(shí)現。GSM/EDGE四頻PA模塊的市場(chǎng)仍然牢牢掌握在國外廠(chǎng)商手里。

在GSM/EDGE市場(chǎng)上，高通等廠(chǎng)商過(guò)去采用的是極性(Polar)PA模塊，其它手機芯片平臺商則大多采用線(xiàn)性(Linear)PA模塊。業(yè)界的最新趨勢是向線(xiàn)性PA模塊靠攏，尺寸也縮小到5mm×5mm，砷化鎵仍然是主流。另一個(gè)新趨勢是某些GSM/EDGE四頻線(xiàn)性PA模塊采用與3G PA相似的多重輸出功率運作，而非傳統Vramp調控，這樣能為低頻段(850MHz/900MHz)與高頻段各提供3至4種功率模式，進(jìn)一步提高效能并延長(cháng)通話(huà)時(shí)間。

隨著(zhù)手機與數據上網(wǎng)卡等通信產(chǎn)品朝著(zhù)多模(2G/3G/4G)、多頻的方向發(fā)展，射頻前端所需的各種功放與雙工器(Duplexer)會(huì )越來(lái)越多，天線(xiàn)開(kāi)關(guān)模塊(Antenna Switch Module)也逐步發(fā)展到SP9T、SP10T，甚至SP12T。SAW濾波器的用量可能會(huì )變少，因為手機芯片廠(chǎng)商紛紛強化其收發(fā)器的特性，標榜SAW-less手機平臺，以減少Tx與Rx的SAW濾波器需求量。為簡(jiǎn)化射頻前端電路并減小占板面積，以手機PA為核心，進(jìn)一步集成各種射頻前端模塊也是一個(gè)明顯趨勢。

目前較普遍的以PA為核心的射頻前端模塊(RF FEM)基本上有三種形式：一種是3G單個(gè)頻段沿著(zhù)信號收發(fā)路徑的集成，如WCDMA/HSPA功放+雙工器+SAW濾波器，一般尺寸為4mm×7mm；一種是3G數個(gè)常用頻段的PA集成在單一封裝中，如WCDMA/HSPA頻段1與5的結合、2與5的結合以及1與8的結合，這些由兩種頻段PA合而為一的3G PA模塊尺寸約為4mm×5mm；另一種則是2G PA模塊(GSM/GPRS或GSM/EDGE四頻PA模塊)與天線(xiàn)開(kāi)關(guān)的高度集成。

手機PA在2G/3G/4G終端產(chǎn)品中非常重要，除了需求量大幅增加之外，還需滿(mǎn)足嚴格的通信標準以傳送信號，其耗電量在手機終端產(chǎn)品上也僅次于LCD屏幕，再加上在各式射頻前端模塊上扮演的核心角色，手機PA廠(chǎng)商需肩負起提升終端產(chǎn)品通信品質(zhì)、降低產(chǎn)品功耗與簡(jiǎn)化射頻前端的責任。