基于射频功率放大器的GSM/DCS双频段RF射频前端设计

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时间：2010-08-14
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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。

图1 GSM/DCS双频段射频前端模块示意图。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/157185.htm

单芯片放大器电路

本设计中的射频功率放大器电路采用三级放大的电路形式。如图2所示，将射频功率放大器电路的第一级分成两个独立的输入端，分别对应于GSM 和DCS功率放大频段。然后共用第二级和第三级放大电路。在输出端实现了可以同时应用于GSM、DCS频段的输出匹配网络。由于第二级和第三级为GSM和 DCS两个频段共用的电路放大级，因此在设计此两级电路时需要同时兼顾GSM和DCS两个频段的要求。

图2、 双频段功率放大器电路原理图。

本电路中第三级设计为功率放大级，在通常电池电压供电的情况下，为使GSM频段和DCS频段功率输出分别达到35dBm和33dBm,因此 GSM频段和DCS频段的功率输出阻抗分别设计为2Ω和3Ω。由于GSM频段输出功率大于DCS频段输出功率，因此设计第三级功率管Q3最大输出功率达 35dBm。

该电路中第二级为功率驱动级，因为需要同时覆盖GSM和DCS两个频段，频率范围很宽，因此设计第二级放大电路采用负反馈结构，将工作频率从GSM频段拓宽至DCS频段。同时，第二、三级级间匹配网络也设计为宽带匹配网络。本设计电路中，第二级和第三级的总体增益设计为25dB，频率范围覆盖GSM和DCS频段。仿真结果如图3所示。

图3 第二级和第三级增益仿真结果。

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

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关键词： 射频 前端 设计 RF GSM/DCS 功率放大器 基于 频段

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