四川射頻功率放大器設(shè)計(jì)

    令rj為射頻功率放大器檢測(cè)模塊的電阻值，rj＝vgpio*r0/(vdd-vgpio)；vgpio為處理器引腳的電壓值，vdd為電源電壓，r0為計(jì)算電阻的電阻值。計(jì)算電阻r0的電阻值已知，本申請(qǐng)對(duì)于計(jì)算電阻r0的電阻值的設(shè)置不作限定，計(jì)算電阻r0用于計(jì)算射頻功率放大模塊的電阻值。圖2為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的射頻功率放大器檢測(cè)電路的連接示意圖。請(qǐng)參閱圖2，以四個(gè)射頻功率放大器并聯(lián)為例，計(jì)算電阻201的一端與電源電壓vdd相連，計(jì)算電阻201的另一端與射頻功率放大器211、212、213和214并聯(lián)而成的一端相連，射頻功率放大器211、212、213和214并聯(lián)而成的另一端與接地端相連，計(jì)算電阻201與射頻功率放大器的連接之間設(shè)置處理器202。其中，在本申請(qǐng)實(shí)施例中，射頻功率放大器211、212、213和214的電阻值分別設(shè)為r1、r2、r3和r4，射頻功率放大器211、212、213和214各自的匹配電阻的電阻值分別為r11、r22、r33和r44。在移動(dòng)終端進(jìn)行頻段切換前，設(shè)所有射頻功率放大器的初始狀態(tài)都是關(guān)閉的，即此時(shí)射頻功率放大器的電阻值分別為r1、r2、r3和r4。當(dāng)移動(dòng)終端進(jìn)行頻段切換時(shí)，需要開啟射頻功率放大器211，則預(yù)設(shè)射頻功率放大器的配置狀態(tài)為射頻功率放大器211開啟，射頻功率放大器212、213和214保持關(guān)閉。射頻功率放大器是無線通信系統(tǒng)中非常重要的組件。四川射頻功率放大器設(shè)計(jì)

    本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案具有以下有益效果：增加輔次級(jí)線圈可以在不影響初級(jí)線圈和主次級(jí)線圈的前提下增加輸入到輸出的能量耦合路徑，減小耦合系數(shù)k值較小對(duì)阻抗變換的影響。根據(jù)初級(jí)線圈和主次級(jí)線圈的k值等參數(shù)，選擇合適的輔次級(jí)線圈的大小和k值可以有效提高功率合成變壓器的阻抗變換工作頻率范圍，降低功率合成變壓器損耗。此外，將功率合成變壓器的主次級(jí)線圈和輔次級(jí)線圈以及匹配濾波電路協(xié)同設(shè)計(jì)，能夠進(jìn)一步提高射頻功率放大器的寬帶阻抗變換和濾波性能。附圖說明圖1是本發(fā)明實(shí)施例中的一種射頻功率放大器的電路結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例中的另一種射頻功率放大器的電路結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例中的又一種射頻功率放大器的電路結(jié)構(gòu)圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例中的再一種射頻功率放大器的電路結(jié)構(gòu)圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例中的又一種射頻功率放大器的電路結(jié)構(gòu)圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例中的再一種射頻功率放大器的電路結(jié)構(gòu)圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例中的又一種射頻功率放大器的電路結(jié)構(gòu)圖。具體實(shí)施方式如上所述，現(xiàn)有技術(shù)中，采用普通結(jié)構(gòu)變壓器實(shí)現(xiàn)功率合成和阻抗變換的pa，只采用變壓器及其輸入輸出匹配電容。這種結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是難以實(shí)現(xiàn)寬帶功率放大器。江蘇線性射頻功率放大器設(shè)計(jì)交調(diào)失真有不同頻率的兩個(gè)或更多的輸入信號(hào)經(jīng)過功率放大器而產(chǎn)生的 混合分量由于功率放大器的非線性造成的。

    使射頻功率放大器電路實(shí)現(xiàn)負(fù)增益模式?？梢?，通過微控制器可控制第二mos管和第四mos管的漏級(jí)電流、第三mos管和第五mos管的門級(jí)電壓，進(jìn)而可調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)放大電路和功率放大電路的放大倍數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)射頻功率放大器電路的增益的線性調(diào)節(jié)。根據(jù)上述實(shí)施例可知，若需要使射頻功率放大器電路為非負(fù)增益模式，需要微控制器控制開關(guān)關(guān)斷，控制第二開關(guān)關(guān)斷，控制偏置電路使第二mos管的漏級(jí)電流和第三mos管的柵級(jí)電壓均變大，控制第二偏置電路使第四mos管的漏級(jí)電流和第五mos管的柵級(jí)電壓均變大。其中，第二開關(guān)關(guān)斷時(shí)，反饋電路的放大系數(shù)af較大，有助于輸入信號(hào)的放大，偏置電路和第二偏置電路中漏極電流、門極電壓、漏級(jí)供電電壓較大，也有助于輸入信號(hào)的放大，開關(guān)關(guān)斷，則可控衰減電路被隔離開，對(duì)輸入信號(hào)的影響較小，通過這樣的控制，可以實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)的放大。當(dāng)射頻功率放大器電路的輸出功率(較大)確定后，微處理器可以進(jìn)一步得到其輸入功率和增益值，微處理器對(duì)輸入功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制電壓信號(hào)vgg，使開關(guān)關(guān)斷，控制第二開關(guān)關(guān)斷，通過控制偏置電路和第二偏置電路中的內(nèi)部電流源和內(nèi)部電壓源，并對(duì)漏級(jí)供電電壓vcc進(jìn)行控制，從而使偏置電路中漏級(jí)電流、柵級(jí)電壓變小。

    因?yàn)樵O(shè)計(jì)的可控衰減電路中電感的品質(zhì)因數(shù)q較低，因此頻選特性不明顯，頻率響應(yīng)帶寬較寬，帶來的射頻信號(hào)的插入損耗相對(duì)較小。負(fù)增益模式下的回波損耗和頻率響應(yīng)帶寬也能滿足要求。假設(shè)fh為上限頻率，fl為下限頻率，fo為中心頻率；且有：fh＝900mhz，fl＝600mhz，fo＝800mhz，回波損耗大于15db，頻率響應(yīng)的帶寬可達(dá)到300mhz以上，相對(duì)帶寬可達(dá)到(fh-fl)/fo＝(900-600)/800＝％。下面再提供一種采用可控衰減電路和輸入匹配電路的結(jié)構(gòu)，如圖5b所示，在該結(jié)構(gòu)中的可控衰減電路的電阻r1可以變?yōu)殚_關(guān)sw2，增強(qiáng)了對(duì)射頻輸入端口rfin的esd保護(hù)能力。本申請(qǐng)實(shí)施例提供的技術(shù)方案的有益效果在于：通過在信號(hào)的輸入端設(shè)計(jì)可控衰減電路，在實(shí)現(xiàn)功率放大器增益負(fù)增益的同時(shí)，對(duì)高增益模式性能的影響很小，并且加強(qiáng)了對(duì)rfin端口的esd保護(hù)。該電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，對(duì)芯片面積占用小，能降低硬件成本。在本申請(qǐng)實(shí)施例提供的射頻功率放大器電路中，反饋電路中可以用于切換的電阻有多種，例如當(dāng)射頻功率放大器電路需要實(shí)現(xiàn)三檔增益模式：高增益30db左右，低增益15db左右，負(fù)增益-10db左右。此時(shí)，反饋電路如圖6所示，c51、c52、c53和c54是1pf～2pf范圍的電容。電阻r53大于r51大于r52。輸出匹配電路確定后功率放大器的輸出功率及效率也基本確定了但它 的增益平坦度并不一定滿足技術(shù)指標(biāo)的要求。

    LDMOS增益曲線較平滑并且允許多載波射頻信號(hào)放大且失真較小。LDMOS管有一個(gè)低且無變化的互調(diào)電平到飽和區(qū)，不像雙極型晶體管那樣互調(diào)電平高且隨著功率電平的增加而變化，這種主要特性因此允許LDMOS晶體管執(zhí)行高于雙極型晶體管的功率，且線性較好。LDMOS晶體管具有較好的溫度特性溫度系數(shù)是負(fù)數(shù)，因此可以防止熱耗散的影響。由于以上這些特點(diǎn)，LDMOS特別適用于UHF和較低的頻率，晶體管的源極與襯底底部相連并直接接地，消除了產(chǎn)生負(fù)反饋和降低增益的鍵合線的電感的影響，因此是一個(gè)非常穩(wěn)定的放大器。LDMOS具有的高擊穿電壓和與其它器件相比的較低的成本使得LDMOS成為在900MHz和2GHz的高功率基站發(fā)射機(jī)中的優(yōu)先。LDMOS晶體管也被應(yīng)用于在80MHz到1GHz的頻率范圍內(nèi)的許多EMC功率放大器中。在GHz輸出功率超過100W的LDMOS器件已經(jīng)存在，半導(dǎo)體制造商正在開發(fā)頻率范圍更高的，可工作在GHz及以上的高功率LDMOS器件。砷化鎵金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（GaAsMESFET）砷化鎵（galliumarsenide），化學(xué)式GaAs，是一種重要的半導(dǎo)體材料。屬于Ⅲ－Ⅴ族化合物半導(dǎo)體，具有高電子遷移率(是硅的5到6倍)，寬的禁帶寬度（硅是），噪聲低等特點(diǎn)，GaAs比同樣的Si元件更適合工作在高頻高功率的場(chǎng)合。射頻功率放大器包括A類、AB類、B類和c類等，開關(guān)放大 器包括D類、E類和F類等。河北射頻功率放大器種類

丙類狀態(tài)：在信號(hào)周期內(nèi)存在工作電流的時(shí)間不到半個(gè)周期即導(dǎo)通角0 小于18度，丙類功放的優(yōu)點(diǎn)是效率非常高。四川射頻功率放大器設(shè)計(jì)

    則該阻抗與rfin端的輸入阻抗zin共軛匹配，zin＝r0-jx0；加入可控衰減電路后，在輸入匹配電路101之前并聯(lián)接地的r2和sw1所在的支路中，為保證有效的功率衰減，r2一般控制得較小，故對(duì)r0影響可以忽略。sw1關(guān)斷時(shí)，r2和sw1所在的支路可以等效成寄生電抗xc，此時(shí)，可控衰減電路和輸入匹配電路的等效阻抗zeq＝(r0+jx0)//jxc+jxl，其中，“//”表示并聯(lián)，zeq的實(shí)部小于r0，為了使等效阻抗與輸入阻抗盡可能的匹配，減少影響，需要zeq的虛部im(zeq)＝x0，在r0、x0和xc的數(shù)值已知的情況下，根據(jù)等效阻抗zeq的表達(dá)式可以計(jì)算出xl，進(jìn)而得到電感l(wèi)1的電感值，其中，由于電感l(wèi)1被集成在硅基芯片上，所以電感l(wèi)的品質(zhì)因數(shù)q值一般不大于5。為了進(jìn)一步提高電路實(shí)用性，并提高射頻耐壓和靜電保護(hù)能力，本申請(qǐng)實(shí)施例的進(jìn)一步形式是將并聯(lián)支路的r換成sw2(如圖4所示)，通過控制sw1和sw2的柵極的寬長(zhǎng)比控制導(dǎo)通的寄生電阻和關(guān)斷的寄生電容以及esd能力。換句話說，在做設(shè)計(jì)時(shí)控制sw1和sw2的柵極的寬長(zhǎng)比w/l，可以獲得期望的ron，其中：開關(guān)導(dǎo)通的電阻：ron＝1/(μ*cox*(w/l)*(vgs-vth))，其中，*表示乘號(hào)，μ是指電子遷移率，cox是指單位面積的柵氧化層電容，w/l是指cmos器件有效溝道長(zhǎng)度的寬長(zhǎng)比。四川射頻功率放大器設(shè)計(jì)

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