2.4千兆赫外部射频前端模块芯片介绍

在无线射频框架下，有三个主要的关键设备决定着无线系统的性能。它们是无线芯片、前端射频设备，如功率放大器、低噪声放大器、开关或模块(功放/LNA/开关或前端模块)和天线。

由于半导体研发和工艺技术的发展，除了芯片自身的计算能力外，系统的集成度也得到了极大的提高。基于激烈的市场竞争和客户的特殊需求，越来越多的无线射频主芯片将功率放大器集成到自己的射频芯片中，从而为客户提供更简单、更低成本的设计。

无线网络技术经历了20年的发展。为了提高其连接效率和传输速率，调制技术和空间流也发生了重大变化。由于这些变化，整个无线网络设备的设计变得更加复杂。

例如，在最新的无线保真技术中，频率调制技术从原始的正交频分复用升级到正交频分复用，调制也从256正交频分复用升级到1024正交频分复用，并且流的数量也从最早的11提升到22、33、44甚至88。回到设计层面，更高效、更高传输速率的设备意味着更复杂、更高规格的设计。这些新技术和变化也给前端射频器件带来了新的挑战，如更高的线性功率输出、更低的EVM下限、更高的效率和更好的接收灵敏度等.

材料科学的快速发展也推动了射频器件的进步。主流的外部无线功率放大器技术是砷化镓(GaAs)。由于GaAs具有优良的高频传输、高频、抗辐射、耐高温等特性，目前射频功率放大器具有砷化镓集成电路表现出的最佳线性度和效率，广泛应用于主流商用无线通信设计，尤其是无线网络和移动通信(3G/LTE)。

以下是内部有限元法和外部有限元法的主要差异表：

在评估无线功率放大器和设计无线传输系统时，功率附加效率是一个关键参数。它主要是针对在放大器中将直流(DC)电源能量转换成交流(交流)射频信号放大的能量转换效率。PAE差的功率放大器会将大部分能量转换成热能，导致放大器本身的效率降低，从而影响整个通信系统的传输质量。

PAE (%)计算如下：

以Qorvo公司的无线网络6 2.4千兆赫有限元法为例进行计算；

上图显示了不同发射功率下，QPF4228消耗的电流。QPF4228是一款2.4千兆赫的外部射频前端模块芯片，由Qorvo公司专门为高通Wi-Fi 6企业级无线路由器平台开发。根据技术规范文件，QPF4228在3.3V电源和22dBm传输功率下消耗200毫安。QPF4228本身的增益为33dB，对PAE公式进行一系列单位转换后的计算结果为24%。

为了简化复杂的计算，Qorvo提供了一个方便的研发工具。该计算器可帮助工程师更快地计算功率放大器功耗。链接如下：

https://www . qorvo.com/design-hub/design-tools/PAE-pdiss-TJ-calculator

使用Qorvo提供的开发工具计算QPF4228的平均有效面积，可获得以下结果：

无线信号覆盖区域越大，使用体验就越好。要获得良好的无线网络覆盖区域，发射功率越高，接收灵敏度就必须越高。然而，这意味着整个无线网络系统消耗的能量也会增加。功率增加的结果也给系统散热设计带来了挑战。我们必须承认。iPA给无线设备开发商带来的最直接的好处是“成本优势”。如果iPA能满足客户的规格和设计，那么外部有限元法似乎有点多余。如果当今客户设计的产品对覆盖范围、外观(精致小巧的机构设计，如无线网络扩展器或墙壁插头)和整体功耗(如PoE)有要求，那么如何选择高效稳定的外部有限元法是设计者的一个重要问题。