一种新颖的射频功率放大器电路的设计 (射频医疗应用)
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图1GSM/DCS双频段射频前端模块示意图。 单芯片放大器电路 本设计中的射频功率放大器电路采用电影放大的电路形式。如图2所示,将射频功率放大器电路的第一级分成两个*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电影放大电路。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。由于第二级和第电影为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。 本电路中第电影设计为功率放大级,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dBm和dBm,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*功率管Q3最大输出功率达dBm。 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、电影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*的总体增益设计为dB,频率范围覆盖GSM和DCS频段。*结果如图3所示。 图3第二级和第*增益*结果。 由于高频段(DCS)的增益在第二和第电影时略低,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*原理图与*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*结果如图6、图7所示。 图4DCS频段输入滤波网络*原理图。 图5DCS频段输入滤波网络*结果 图6GSM频段总增益*结果 图7DCS频段总增益*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MHz~MHz,覆盖了GSM频段(MHz~MHz)的二次谐波频率范围(MHz~MHz)。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dB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*指标要求。为了满足通信*要求谐波分量在-dBm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dB,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。 本文最后总结 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*、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*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dBm,效率%,谐波抑制-dBm以下;DCS发射模式下,模块天线端输出功率为dBm,效率%,谐波抑制-dBm以下。标签: 射频医疗应用
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