一種新穎的射頻功率放大器電路結(jié)構(gòu)

由于高頻段（DCS）的增益在第二和第三級(jí)時(shí)略低，因此設(shè)計(jì)第一級(jí)放大電路時(shí)，DCS頻段第一級(jí)增益比GSM頻段第一級(jí)高約3dB。同時(shí)，在DCS 頻段射頻輸入端加入濾波網(wǎng)絡(luò)，如圖2所示。此濾波網(wǎng)絡(luò)對(duì)GSM頻段信號(hào)起到帶阻作用，同時(shí)對(duì)DCS頻段信號(hào)起到帶通作用，加入此濾波網(wǎng)絡(luò)可有效地提高交叉隔離度。該濾波網(wǎng)絡(luò)的仿真原理圖與仿真結(jié)果分別如圖4、圖5所示。本設(shè)計(jì)電路GSM頻段和DCS頻段總增益仿真結(jié)果如圖6、圖7所示。

圖4 DCS頻段輸入濾波網(wǎng)絡(luò)仿真原理圖。

　　
圖5 DCS頻段輸入濾波網(wǎng)絡(luò)仿真結(jié)果

圖6 GSM頻段總增益仿真結(jié)果

圖7 DCS頻段總增益仿真結(jié)果

高隔離射頻開關(guān)

本文設(shè)計(jì)的GSM/DCS雙頻段射頻前端模塊中，GSM/DCS雙頻段射頻功率放大器管芯的輸出端分別與GSM輸出匹配網(wǎng)絡(luò)和DCS輸出匹配網(wǎng)絡(luò)連接至同一節(jié)點(diǎn)。而DCS工作頻段范圍為1710MHz~1910MHz，覆蓋了GSM頻段（880MHz~915MHz）的二次諧波頻率范圍（1760MHz~1830MHz）。因此當(dāng)GSM頻段發(fā)射選通時(shí)，GSM頻段射頻信號(hào)的二次諧波可通過共同節(jié)點(diǎn)泄漏至DCS輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，從而傳輸至天線。

雖然GSM頻段發(fā)射選通時(shí)，射頻開關(guān)DCS端為關(guān)閉狀態(tài)，但由于普通射頻開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，隔離度只有20dB左右。因此，當(dāng)GSM頻段二次諧波信號(hào)較強(qiáng)時(shí)，仍有一定功率的射頻信號(hào)通過射頻開關(guān)DCS端耦合至天線，使得GSM頻段發(fā)射時(shí)，天線端輸出的GSM頻段二次諧波信號(hào)較高，超出系統(tǒng)指標(biāo)要求。為了滿足通信系統(tǒng)要求諧波分量在-30dBm以下的要求，射頻開關(guān)的DCS端設(shè)計(jì)為高隔離結(jié)構(gòu)，當(dāng)射頻開關(guān)GSM端選通時(shí)，DCS端至天線端的隔離度高達(dá)80dB，使得GSM頻段信號(hào)的二次諧波無法通過射頻開關(guān)DCS端傳輸至天線，從而極大地降低了兩個(gè)頻段之間的射頻干擾。

本文小結(jié)

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。同時(shí)將此結(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，其中射頻開關(guān)采用高隔離開關(guān)設(shè)計(jì)，使得諧波滿足通信系統(tǒng)要求。本文設(shè)計(jì)的GSM/DCS雙頻段射頻前端模塊，在GSM發(fā)射模式下，模塊天線端輸出功率為33dBm，效率38%，諧波抑制-33dBm以下；DCS發(fā)射模式下，模塊天線端輸出功率為30dBm,效率30%，諧波抑制-33dBm以下。