利用單個(gè)功率放大器實(shí)現(xiàn)GSM/DCS雙頻段RF前端模塊設(shè)計(jì)

目前，GSM系統(tǒng)是世界上應(yīng)用最廣泛的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用于GSM系統(tǒng)的射頻前端架構(gòu)主要有GSM/DCS雙頻功率放大器模塊和單刀四擲（SP4T）射頻開(kāi)關(guān)模塊組合的解決方案。其中，GSM/DCS雙頻功率放大器模塊多采用將GSM和DCS兩個(gè)頻段的單頻射頻功率放大器管芯以及對(duì)應(yīng)的輸入輸出匹配網(wǎng)絡(luò)和CMOS控制器封裝至一個(gè)芯片模塊，從而實(shí)現(xiàn)雙頻工作。SP4T射頻開(kāi)關(guān)模塊多采用將GSM/DCS雙頻濾波器與SP4T開(kāi)關(guān)管芯集成的方式。

本文提出一種新穎的射頻功率放大器電路結(jié)構(gòu)，使用一個(gè)射頻功率放大器實(shí)現(xiàn)GSM/DCS雙頻段功率放大功能，銳迪科的RDA6218就是采用這種結(jié)構(gòu)。射頻功率放大器管芯由原來(lái)的兩個(gè)減少為一個(gè)，同時(shí)此結(jié)構(gòu)射頻功率放大器及輸出匹配網(wǎng)絡(luò)與CMOS控制器、射頻開(kāi)關(guān)集成至一個(gè)芯片模塊，組成GSM/DCS雙頻段射頻前端模塊，如圖1所示。

圖1 GSM/DCS雙頻段射頻前端模塊示意圖。

單芯片放大器電路

本設(shè)計(jì)中的射頻功率放大器電路采用三級(jí)放大的電路形式。如圖2所示，將射頻功率放大器電路的第一級(jí)分成兩個(gè)獨(dú)立的輸入端，分別對(duì)應(yīng)于GSM和DCS功率放大頻段。然后共用第二級(jí)和第三級(jí)放大電路。在輸出端實(shí)現(xiàn)了可以同時(shí)應(yīng)用于GSM、DCS頻段的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)。由于第二級(jí)和第三級(jí)為GSM和DCS兩個(gè)頻段共用的電路放大級(jí)，因此在設(shè)計(jì)此兩級(jí)電路時(shí)需要同時(shí)兼顧GSM和DCS兩個(gè)頻段的要求。

圖2、 雙頻段功率放大器電路原理圖。

本電路中第三級(jí)設(shè)計(jì)為功率放大級(jí)，在通常電池電壓供電的情況下，為使GSM頻段和DCS頻段功率輸出分別達(dá)到35dBm和33dBm,因此GSM頻段和DCS頻段的功率輸出阻抗分別設(shè)計(jì)為2Ω和3Ω。由于GSM頻段輸出功率大于DCS頻段輸出功率，因此設(shè)計(jì)第三級(jí)功率管Q3最大輸出功率達(dá)35dBm。

該電路中第二級(jí)為功率驅(qū)動(dòng)級(jí)，因?yàn)樾枰瑫r(shí)覆蓋GSM和DCS兩個(gè)頻段，頻率范圍很寬，因此設(shè)計(jì)第二級(jí)放大電路采用負(fù)反饋結(jié)構(gòu)，將工作頻率從GSM頻段拓寬至DCS頻段。同時(shí)，第二、三級(jí)級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)也設(shè)計(jì)為寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)。本設(shè)計(jì)電路中，第二級(jí)和第三級(jí)的總體增益設(shè)計(jì)為25dB，頻率范圍覆蓋GSM和DCS頻段。仿真結(jié)果如圖3所示。