我的第一部5G手机：智能手机太费电？利用ADS简化耗电大户PA模块基板设计吧 |设计|智能手机|2019科技之光|

文章的主要目录如下：
01. 5G正在发生
02. 什么是功放基板设计
03. 5G基板设计方式与挑战
04. 在ADS上轻松的画你的基板
05. 是德科技专家提供的定制化基板设计套件等相关服务
5G正在发生随着科技的进步，物联网生活模式的兴起，资料传输速度需求的增加，促进了通讯规格的演进。从2G的通话﹑3G的网页浏览﹑4G的影音到如今的5G互联网，各代的射频芯片制作也有所不同，引起智能手机耗电量也大幅度增加。
引用网络公开材料，文中其他的图标和数据都是引用网络公开材料或者Keysight内部调研材料，不再赘述。
在科技进步过程中，各代射频芯片其主要的服务功能如下表所示 :

本文插图

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【我的第一部5G手机：智能手机太费电？利用ADS简化耗电大户PA模块基板设计吧】
目前，我们已经进入了5G时代， 5G手机下载1G高清电影只需要3秒 - 5G芯片支持5G通信频段，包括低频、毫米波、高频；支持5G通信标准等，可以让手机实现最高10Gbps的理论数据下载速率，而这个速率远远超过4G ，达到前所未有的新高度，让更多应用有了实现的可能，同时也增加了手机的耗电量。
智能手机的电池续航能力成为制约智能手机发展的一个重要阻碍，而除了显示屏外，手机中最大的耗电大户就是射频功放了。特别是随着手机向5G演进，手机中的RF前端将会非常复杂，一个手机将需要多颗不同频段、不同制式的功放(PA)、滤波器与双工器等。
值得一提的是，手机灵魂部件功率放大器(PA Module)在RF模块中是功率消耗最大且性能要求严苛的组件，在整体RF模块中是消耗时间最多难度最大的组件之一。如果可以大幅度降低手机PA的耗电量，就可以大幅度提高智能手机的续航能力。
本文内容着重描述如何利用是德科技的软件 - ADS ，结合基板设计套件(Laminate PDK) ，让PA模块设计工程师简化设计流程，提高设计效率与设计品。
什么是功放基板设计？在手机无线收发的部件中， PA模块(PA Module)是功率消耗最大的部件，其性能往往直接决定了手机的电池使用时间。为了了解功放基板设计的概念，首先，我们从功放开始谈起，功率放大器模块由这些部件组成 :

功率放大器芯片(PA)
切换开关(Switch)
控制芯片(Control)
整合模块基板(Laminate)
表面贴附被动组件(SMD)
表面声波滤波器(SAW Filter)
双工器(Duplexer)

让我们通过下图一窥功率放大器模块内部的组成(下图即为进阶的muRata PAMid 功率放大器模块) :

本文插图

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上图的PA ，由于进阶的LTE与5G(sub-6G)应用加入CA(载波聚合， Carrier Aggregation) ，运用多频段同时传输提升传输速度。在组件上多了多任务器(Duplexer)与表面声波滤波器(SAW Filter) ，但不变的，依然利用基板(Laminate)进行整个功率放大器模块的整合，所设计的基板直接影响到功率放大器模块的性能与效率。
接下来我们来了解基板的概念，基板是类似PCB但更为精细的工艺，通常基板金属为铜且最小宽度可达到40微米，金属线间距可达到50微米。基板的功能，主要是乘载各组件使功率放大器模块化，同时还可以担当功率放大器的输入匹配与输出匹配电路。