【導讀】隨著使用頻帶的高頻化、尺寸的小型化，基站設(shè)計越發(fā)受到有限的基板空間上可搭載的元件數(shù)量及尺寸的制約、元件使用溫度的制約等方面的影響，以下分享通過合理選擇電容器來解決基站設(shè)計面臨的問題。
村田制作所為解決此類問題，將小型且具有優(yōu)良高頻特性的電容器、減少搭載元件數(shù)量的電容器以及可保證高溫的電容器新增到產(chǎn)品陣容。
PA周邊超過125℃。即使是在高溫環(huán)境下也能使用的電容器
基站用PA由于電路基板和元件發(fā)熱產(chǎn)生高溫。特別是放大晶體管發(fā)熱尤其厲害，安裝在其周圍的DC截止用、匹配用電容器也經(jīng)受高溫。此外，接受放大電力的電容器本身放熱也升高。
傳統(tǒng)對策及其界限
作為DC截止用、匹配用電容器使用的多數(shù)High-Q電容器的使用溫度上限是125℃。因此，利用散熱器設(shè)計等放熱方法來降低周圍溫度，通過改變DC截止用電容器的使用方法和抑制電容器本身發(fā)熱，使125℃保證的電容器能夠正常使用。
但是，近年來隨著Multiple-Output化（Tx增加）加速，一方面元件數(shù)量增加，而由于基站尺寸小型化，散熱器等散熱對策可用的空間越來越少。使用頻帶的進一度高頻化，元件發(fā)熱進一步增大，將電容器周邊溫度和自身發(fā)熱抑制在125℃，在電路設(shè)計上的制約案例中變得尤為顯著。
村田制作所的High-Q電容器，除傳統(tǒng)125℃保證品（C0G特性），又將150℃保證品（X8G特性）新增到產(chǎn)品陣容。通過降低DC截止用、匹配用電容器周邊溫度的制約，可提高設(shè)計自由度。
即使小型·低容量也可改善高頻Q值
隨著基站用PAMultiple-Output化（Tx的增加），安裝元件數(shù)量增加，另一方面設(shè)備尺寸則要求和原先一樣或者更加小型化，因此電路基板的高密度化就變得越發(fā)重要。匹配用電容器尺寸變小自然不錯，但是一般來說，尺寸小的電容器Q值變低，額定電壓也變低。此外，因為頻帶越高Q值越低，所以盡可能選擇Q值高的電容器，但以高頻標準選擇的靜電容量小的電容器，在構(gòu)造上、High-Q規(guī)格上與標準規(guī)格相比，很難獲得Q值的改善效果。
村田制作所的High-Q電容器除傳統(tǒng)的0603尺寸外，還新增0402尺寸到產(chǎn)品陣容。通過獨創(chuàng)的構(gòu)造、材料，即使靜電容量值很低，與標準規(guī)格產(chǎn)品（GRM系列）相比，也可實現(xiàn)高Q值。因兼具匹配用電容器的小型化和高Q值，有助于實現(xiàn)高頻PA電路設(shè)計的高密度化。
充分利用有限的基板面積。雙層疊加高容量電容器
伴隨著基站PA用GaN高頻大電力晶體管的普及，與傳統(tǒng)的Si LDMOS晶體管相比，大電力化、高溫動作對應(yīng)、高速(高頻)工作對應(yīng)等PA性能顯著提升。晶體管性能提升的同時，這也意味著周邊元件需要具有更加嚴酷的使用環(huán)境耐性。
要怎樣抑制陶瓷電容器的占有面積
為使PA動作穩(wěn)定，使用環(huán)境變化對于選擇大靜電容量所需要的Vdrain的晶體管用電容器產(chǎn)生很大的影響。
電解電容器具有每個都能獲得大的靜電容量的好處，但因在類似基站PA這樣的高溫、在長時間連續(xù)工作的環(huán)境下存在可靠性方面的風險，所以不受歡迎。現(xiàn)在Vdrain的晶體管用電容器多采用通過將10~20個1210尺寸的多層陶瓷電容器（125℃保證、50Vdc~100Vdc、4.7uF~10uF）并列連接，保證靜電容量的設(shè)計。
但是近幾年，通過使用GaN晶體管使大電壓工作成為可能，設(shè)計出漏極電壓從28V提升至48V也能工作的產(chǎn)品。高介電質(zhì)常數(shù)的陶瓷電容器隨著施加電流增大，具有靜電容量的實效值變低的特性，所以為了確保靜電容量，必須增加并聯(lián)連接電容器。一方面，由于Multiple-Output化，安裝元件數(shù)量增加，去耦用電容器的占用面積反倒需要減少。
村田制作所將通過使用雙層疊加MLCC，獲得小占用面積大靜電容量的帶有金屬端子的電容器增至產(chǎn)品陣容。大型（2220）尺寸的片狀多層陶瓷電容器可以不用擔心由于機械壓力產(chǎn)生的裂紋和溫度循環(huán)產(chǎn)生的焊接裂紋。通過金屬端子吸收壓力，成功將風險控制到超小。通過實現(xiàn)晶體管Vdrain去耦用電容器節(jié)省空間和大容量的特性，能夠提高設(shè)計的自由度。
