由(you)於(yu)無(wu)線(xian)電(dian)單(dan)元(yuan)和(he)有(you)源(yuan)天(tian)線(xian)等(deng)通(tong)信(xin)設(she)備(bei)主(zhu)要(yao)位(wei)於(yu)室(shi)外(wai)，因(yin)此(ci)，確(que)保(bao)無(wu)論(lun)在(zai)何(he)種(zhong)環(huan)境(jing)因(yin)素(su)下(xia)內(nei)部(bu)元(yuan)件(jian)都(dou)能(neng)可(ke)靠(kao)運(yun)行(xing)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)。與(yu)龜(gui)兔(tu)賽(sai)跑(pao)這(zhe)則(ze)伊(yi)索(suo)寓(yu)言(yan)相(xiang)似(si)，係(xi)統(tong)必(bi)須(xu)具(ju)有(you)高(gao)性(xing)能(neng)（如兔子），同時又要堅固耐用（如烏龜的殼），才能保護內部電路免受外部故障條件的影響。確保實現保護功能的一種方法是使用模擬多路複用器來保護內部功率放大器 (PA) 級。

 

為什麼是PA級？

 

放大器集成電路 (IC) 使用來自電源的電力來增加輸入信號的功率。通過使用放大器，您可以將微弱的輸入信號轉換成強大的輸出信號。例如，PA用於驅動輸出設備的負載，例如耳機
、揚聲器、伺服器和射頻發射器。

 

就射頻發射器而言，射頻PA在大規模多輸入多輸出 (MIMO) 天線係統中放大低電平射頻信號。傳統的大規模MIMO包含八個發射器和八個接收器 (8T8R) 射頻通道，用於放大天線信號。相比之下
，現代5G係統將擁有最高64T64R通道，可提高下載/上shang傳chuan數shu據ju速su率lv和he吞tun吐tu量liang。在zai一yi個ge遠yuan程cheng無wu線xian電dian單dan元yuan中zhong擁yong有you如ru此ci多duo通tong道dao需xu要yao保bao護hu每mei個ge通tong道dao免mian受shou外wai部bu故gu障zhang條tiao件jian的de影ying響xiang。為wei保bao護hu係xi統tong免mian受shou這zhe些xie故gu障zhang條tiao件jian的de影ying響xiang
，一yi種zhong簡jian單dan且qie經jing濟ji高gao效xiao的de方fang法fa是shi在zai每mei個ge通tong道dao使shi用yong一yi個ge2:1模擬開關，如圖1所示。

 

 

從圖1可以看出，根據無線電單元中的發射通道和接收通道數量，這裏有多個PA級。要使這些PA正常工作，需要向每個FET的柵極施加偏置電壓 (V-BIAS)。

 

遺憾的是，V-BIAS容易受到外部故障條件的影響，例如超過標稱安全值的過流
、過壓或過熱事件。在這種情況下
，現場可編程門陣列或微控製器可檢測故障條件並立即向多路複用器發送選擇邏輯信號，從而斷開V-BIAS信號路徑。如果沒有V-BIAS信號，PA級將關閉

，從而保護通道免受故障條件的影響。最終，2:1模擬開關會在發生故障時關閉PA級，同時為低電平射頻信號 (RF-IN) 提供安全的接地路徑。此外，由於每個發射路徑有2-4個增益級（具體取決於射頻應用
，如圖2所示），需要柵極側保護的功率放大器的數量會顯著增加。

 

保護LDMOS功率放大器

 

模擬開關（例如TMUX1247等具有1.8V邏輯控製的單通道2:1通用模擬多路複用器）可以在最高125°C的溫度下安全地執行此功能。此外，由於它們支持1.8V邏輯，因此可由1.8V現場可編程門陣列或微控製器 (MCU) 直接控製，而無需電平轉換器。請閱讀應用手冊《使用1.8V邏輯多路複用器和開關簡化設計》，詳細了解這些器件的1.8V邏輯。

 

保護GaN功率放大器

 

對於GaNshepingonglvfangdaqi，xuyaozhajidianyalaijiaduanqijian，yibianzaishijialoujidianyashimeiyoudianliuchongguoqijian。zaizhajipianzhizhiqianshijiarenheloujidianyadouhuisunhuaiqijian。youyuGaN PA本質上是耗盡型器件，因此所需的柵極偏置為負。TMUX4157N 2:1單通道開關支持-4V至-12V的負電壓，可在施加負電壓時保護您的功率放大器免受故障事件的影響
，具有成本效益。此外，TMUX4157N的快速轉換時間和通過開關的高連續電流使其非常適合大規模 MIMO、無線電通信或雷達應用，這些應用的係統需要在兩個不同的電壓輸入之間快速切換。

 

增加設計靈活性

 

為最終級解決方案選擇LDMOS和GaN功率放大器或模塊可能具有挑戰性，因為要在漏極效率、線性度、視頻帶寬等方麵進行權衡。TMUX6219（2:1 SPDT單通道開關）可實現更短的設計周期。因為它支持GaN和LDMOS柵極所需的夾斷電壓
，從而簡化了BOM
，並為選擇LDMOS或GaN功率放大器增加了更多時間。TMUX6219可以使用單電源（4.5V至36V）、雙電源（±4.5V至±18V）或非對稱電源（例如VDD=8V和VSS=-12V）供電。

 

有許多解決方案可以保護您的射頻功率放大器，同時實現更靈活的BOM和開發周期。保護射頻通道至關重要
，因為其中一個通道發生故障會嚴重損壞整個射頻係統。雷達係統每單元中有多達64個通道或約1000條傳輸線。因此
，保護等級對於可靠的高帶寬
、高速係統的設計至關重要。因此，如果在考慮可靠性和保護性能時像烏龜一樣保持沉著踏實的心態
，您將能夠滿足下一代網絡的需求。

 

 

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