一种新颖的射频功率放大器电路结构

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本文提出一种新颖的射频功率放大器电路结构，使用一个射频功率放大器实现GSM/DCS双频段功率放大功能，锐迪科的RDA6218就是采用这种结构。射频功率放大器管芯由原来的两个减少为一个，同时此结构射频功率放大器及输出匹配网络与CMOS控制器、射频开关集成至一个芯片模块，组成 GSM/DCS双频段射频前端模块，如图1所示。
         
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        由于高频段（DCS）的增益在第二和第三级时略低，因此设计第一级放大电路时，DCS频段第一级增益比GSM频段第一级高约3dB。同时，在DCS 频段射频输入端加入滤波网络，如图2所示。此滤波网络对GSM频段信号起到带阻作用，同时对DCS频段信号起到带通作用，加入此滤波网络可有效地提高交叉隔离度。该滤波网络的仿真原理图与仿真结果分别如图4、图5所示。本设计电路GSM频段和DCS频段总增益仿真结果如图6、图7所示。
         

       
        图4 DCS频段输入滤波网络仿真原理图。

        　　
        图5 DCS频段输入滤波网络仿真结果

       
        图6 GSM频段总增益仿真结果

          

       
        图7 DCS频段总增益仿真结果

         

       
        高隔离射频开关
        本文设计的GSM/DCS双频段射频前端模块中，GSM/DCS双频段射频功率放大器管芯的输出端分别与GSM输出匹配网络和DCS输出匹配网络连接至同一节点。而DCS工作频段范围为1710MHz~1910MHz，覆盖了GSM频段（880MHz~915MHz）的二次谐波频率范围（1760MHz~1830MHz）。因此当GSM频段发射选通时，GSM频段射频信号的二次谐波可通过共同节点泄漏至DCS输出匹配网络，从而传输至天线。
         
        虽然GSM频段发射选通时，射频开关DCS端为关闭状态，但由于普通射频开关处于关闭状态时，隔离度只有20dB左右。因此，当GSM频段二次谐波信号较强时，仍有一定功率的射频信号通过射频开关DCS端耦合至天线，使得GSM频段发射时，天线端输出的GSM频段二次谐波信号较高，超出系统指标要求。为了满足通信系统要求谐波分量在-30dBm以下的要求，射频开关的DCS端设计为高隔离结构，当射频开关GSM端选通时，DCS端至天线端的隔离度高达80dB，使得GSM频段信号的二次谐波无法通过射频开关DCS端传输至天线，从而极大地降低了两个频段之间的射频干扰。
         
         
        本文小结
        本文提出一种新颖的射频功率放大器电路结构，使用一个射频功率放大器实现GSM/DCS双频段功率放大功能。同时将此结构射频功率放大器及输出匹配网络与CMOS控制器、射频开关集成至一个芯片模块，组成GSM/DCS双频段射频前端模块，其中射频开关采用高隔离开关设计，使得谐波满足通信系统要求。本文设计的GSM/DCS双频段射频前端模块，在GSM发射模式下，模块天线端输出功率为33dBm，效率38%，谐波抑制-33dBm以下；DCS发射模式下，模块天线端输出功率为30dBm,效率30%，谐波抑制-33dBm以下。