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

目前，GSM系統是世界上應用最廣泛的移動(dòng)通信標準，應用于GSM系統的射頻前端架構主要有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應的輸入輸出匹配網(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構，使用一個(gè)射頻功率放大器實(shí)現GSM/DCS雙頻段功率放大功能，銳迪科的RDA6218就是采用這種結構。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)此結構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

本設計中的射頻功率放大器電路采用三級放大的電路形式。如圖2所示，將射頻功率放大器電路的第一級分成兩個(gè)獨立的輸入端，分別對應于GSM和DCS功率放大頻段。然后共用第二級和第三級放大電路。在輸出端實(shí)現了可以同時(shí)應用于GSM、DCS頻段的輸出匹配網(wǎng)絡(luò )。由于第二級和第三級為GSM和DCS兩個(gè)頻段共用的電路放大級，因此在設計此兩級電路時(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。

本電路中第三級設計為功率放大級，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到35dBm和33dBm,因此GSM頻段和DCS頻段的功率輸出阻抗分別設計為2Ω和3Ω。由于GSM頻段輸出功率大于DCS頻段輸出功率，因此設計第三級功率管Q3最大輸出功率達35dBm。

該電路中第二級為功率驅動(dòng)級，因為需要同時(shí)覆蓋GSM和DCS兩個(gè)頻段，頻率范圍很寬，因此設計第二級放大電路采用負反饋結構，將工作頻率從GSM頻段拓寬至DCS頻段。同時(shí)，第二、三級級間匹配網(wǎng)絡(luò )也設計為寬帶匹配網(wǎng)絡(luò )。本設計電路中，第二級和第三級的總體增益設計為25dB，頻率范圍覆蓋GSM和DCS頻段。仿真結果如圖3所示。