本文详细描述了MAX2242功率放大器(PA)的应用。主题包括：PCB布板、级间匹配、热管理以及裸片级(UCSP)封装。PA在CCK调制、第一旁瓣ACPR < -33dBc时提供+22dBm输出功率。片上功率检测器具有20dB动态范围。工作电压为2.7V至3.6V。使用FR4电路板材料。接地是高频、大功率电路的关键。为获得最佳性能，本文提供了电路图范例。对整个输入网络进行仿真时介绍了匹配电路设计。无论低频还是高频电路，电源线上都需要旁路电容。UCSP封装图上焊球间距为0.5mm。MAX2242测试装置中用频谱分析仪测量旁瓣电平，用RF功率计测量输出功率。
概述
本篇应用笔记的目的是为设计工程师提供关于MAX2242功率放大器的应用资料。本文涉及到许多主题，包括：印刷电路板图、级间匹配、输入输出阻抗、热管理以及裸片级封装。
简要说明
MAX2242是为2.4GHz ISM波段无线LAN应用而设计的线性功率放大器，能在第一旁瓣邻信道功率比(ACPR) <-33dBc和第二旁瓣ACPR <-55dBc时提供22.5dBm线性输出功率，符合IEEE802.11b 11MB/s WLAN标准。该款PA的封装形式为3 x 4裸片级封装(UCSP(TM))，尺寸仅1.5mm x 2.0mm，非常适合小型PC卡和紧凑的闪存卡中的无线装置。
MAX2242功率放大器包括三级PA、功率检测器和电源管理电路。输出功率最大时，功率检测器能以±0.8dB的精度提供大于20dB的动态范围。利用该检测电路很容易实现精确的自动功率控制(ALC)功能。
MAX2242还有一个外部偏置控制引脚。输出功率较低时，利用外部DAC控制可以在保证足够的ACPR前提下降低电源电流，从而在全功率范围内保持尽可能高的效率。该器件工作在单电源+2.7V至+3.6V，内部关断功能将工作电流降至0.5μA，不需要外部电源开关。
应用
- IEEE802.11b
- 无线LAN
- Home RF
- 2.4GHz无绳电话
- 2.4GHz ISM无线装置
特性
- Po = 22.0dBm线性输出功率(第一旁瓣ACPR < -33dBc、第二旁瓣ACPR < -55dBc)
- 28dB增益
- 内置功率检测器
- 外部偏置控制降低电源电流
- +2.7V至+3.6V单电源供电
- 裸片级封装(UCSP), 1.5mm x 2.0mm
设计要点
设计RF功率放大器时，需要考虑许多因素。在开始设计印刷电路板图之前，必须很好地理解以下注意事项和数据资源(在下文中讨论)：
- 印刷电路板材料
- 接地方案
- 级间匹配
- 输入输出阻抗匹配
- 瞬态稳定性
- 热管理
- 裸片级封装(UCSP)
- 放大器测试方案
- MAX2242数据手册
- MAX2242评估板
印刷电路板材料
印刷电路板材料应选用FR4或G-10。这类材料对大多数工作频率在3GHz以下的低成本无线应用都是很好的选择。MAX2242评估板使用的是4层FR4，其介电常数为4.5，绝缘层厚度6 mil、1oz覆铜。
接地方案
良好的接地是极为重要的。当设计RF功率放大器时，不同元件的接地方法很重要，需要特别关注。 对低阻器件，考虑更多的是电流环路；而在高阻电路中则更关心高电压。这意味着需要仔细考虑接地的电流通路和元件的电流处理能力。请牢记，接地问题对大功率或高频电路更为关键。而本应用既要求大功率、也是高频电路！
在设计像MAX2242这样在2.45GHz下输出阻抗只有大约(8 + j5)Ω的低阻电路时，0.5nH电感就可以产生8Ω的感抗，8Ω的感抗相当于介电常数为4.5、厚度为6mil的FR4印刷电路板上60mil x 10mil的微带线产生的阻抗。
本应用中，良好的接地意味着将顶层元件层与地平面之间的感抗降至最小，使两个不同接地点之间的电势差为0V，避免两级之间寄生信号的耦合。
良好的接地需确保地平面尽可能连续，顶层地平面与底层的地平面应该利用多个镀金过孔连接。MAX2242有三个接地引脚：GND1、GND2和GND3。为了使感抗最小，这三个引脚接地的过孔位置要离器件尽可能近。MAX2242评估板上使用10mil镀金过孔接地，这些接地过孔的边缘与PA三个接地引脚的边缘距离为4mil。
