陜西射頻功率放大器效能

    RFMDWiFiPA產(chǎn)品線型號(hào)非常多，幾乎可以滿足所有WiFi產(chǎn)品的射頻需求。P/NMinFreqMaxFreqGainPOUTEVM(%)Vcc(V)TxIcc(mA)RFRFRFRF018120RFRFRFRF018120RFRF02810355RFRFRFRF03018395RFRF0345800RF02851000RF03051450RF018120RFPA0265545RFPA0255670RFPA0335470RFPA5201E875RFPASTA-5063Z352STA-6033(Z)83165SZA-2044(Z)300SZA-3044(Z)45340SZA-5044(Z)15330SZA-6044(Z)5165SZM-2066Z583SZM-2166Z76878SZM-3066Z65730SZM-3166Z7900SZM-5066Z55800RFPA55124900MHz5850MHz33dB11ac-?23dBm11n–25dBm11ac––3%5VRFPA0RFPA55225180MHz5925MHz33dB23dBm-35dB5V285mARFPA033RFPA5542B在這些產(chǎn)品中，**令筆者震撼的就是RFPA5201E，其性能好到?jīng)]朋友。筆者此前開(kāi)發(fā)一款10W（11nHT20MCS7）超大功率放大器時(shí)，曾經(jīng)選用了RFMDRFPA5201E作為驅(qū)動(dòng)級(jí)。RFPA5201E測(cè)試數(shù)據(jù)與Datasheet中描述完全一致，如下圖。當(dāng)然，RFPA5201E的功耗也是不容小覷的，達(dá)到了可怕的1000mA，這可能也是很多廠商望而卻步的原因。Richwave立積電子(RichwaveTechnologyCorp.)成立于2004年，是專(zhuān)業(yè)的IC設(shè)計(jì)公司。公司的主要技術(shù)在開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)世界前列的無(wú)線射頻(RF)集成電路，公司的主要目標(biāo)是在無(wú)線射頻。由于進(jìn)行大功率放大設(shè)計(jì)，電路必然產(chǎn)生許多諧波，匹配電路還需要有濾 波功能。陜西射頻功率放大器效能

    驅(qū)動(dòng)放大電路和功率放大電路的電路結(jié)構(gòu)一樣，但二者對(duì)應(yīng)的各個(gè)器件的尺寸差異很大。相比較而言，功率放大電路更加注重輸出放大信號(hào)的效率，驅(qū)動(dòng)放大電路更加注重放大信號(hào)的增益控制。射頻功率放大器電路的高、中、低功率模式下，電路結(jié)構(gòu)和dc偏置都需要進(jìn)行切換，即，通過(guò)改變反饋電路中的開(kāi)關(guān)、電壓偏置電路中的柵極電壓、電流偏置電路中的漏極電流、供電電壓vcc，以及使能可控衰減電路，協(xié)作實(shí)現(xiàn)以上功率模式，以及實(shí)現(xiàn)非負(fù)增益模式和負(fù)增益模式。圖2b是本發(fā)明實(shí)施例提供的射頻功率放大器電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2b所示，應(yīng)用于終端，包括：依次連接的可控衰減電路107、輸入匹配電路101、驅(qū)動(dòng)放大電路102、級(jí)間匹配電路103、功率放大電路105和輸出匹配電路106，與驅(qū)動(dòng)放大電路102跨接的反饋電路103；可控衰減電路107，用于根據(jù)終端中微處理器發(fā)送的模式控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)射頻功率放大器電路的負(fù)增益模式與非負(fù)增益模式之間的切換；輸入匹配電路101，用于使可控衰減電路和驅(qū)動(dòng)放大電路之間阻抗匹配；驅(qū)動(dòng)放大電路102，用于放大輸入匹配電路輸出的信號(hào)；反饋電路103，用于調(diào)節(jié)射頻功率放大器電路的增益；級(jí)間匹配電路104，用于使驅(qū)動(dòng)放大電路和功率放大電路之間阻抗匹配。江西射頻功率放大器市場(chǎng)線性：由非線性分析知道，功率放大器的三階交調(diào)系數(shù)時(shí)與負(fù)載有關(guān)的。

    這個(gè)范圍叫做“放大區(qū)”，集電極電流近似等于基極電流的N倍。雙極性晶體管是一種較為復(fù)雜的非線性器件，如果偏置電壓分配不當(dāng)，將使其輸出信號(hào)失真，即使工作在特定范圍，其電流放大倍數(shù)也受到包括溫度在內(nèi)的因素影響。雙極性晶體管的大集電極耗散功率是器件在一定溫度與散熱條件下能正常工作的大功率，如果實(shí)際功率大于這一數(shù)值，晶體管的溫度將超出大許可值，使器件性能下降，甚至造成物理?yè)p壞?？赏ㄟ^(guò)高達(dá)28伏電源供電工作，工作頻率可達(dá)幾個(gè)GHz。為了防止由于熱擊穿導(dǎo)致的突發(fā)性故障，晶體管的偏置電壓必須要仔細(xì)設(shè)計(jì)，因?yàn)闊釗舸┮坏┍挥|發(fā)，整個(gè)晶體管都將被立即毀壞。因此，采用這種晶體管技術(shù)的放大器必須具有保護(hù)電路以防止這種熱擊穿情況發(fā)生。金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）MOSFET場(chǎng)效應(yīng)管屬于單極性晶體管，它的工作方式涉及單一種類(lèi)載流子的漂移作用。金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管依照其溝道極性的不同，可分為電子占多數(shù)的N溝道型與空穴占多數(shù)的P溝道型，通常被稱為N型金氧半場(chǎng)效晶體管（NMOSFET）與P型金氧半場(chǎng)效晶體管（PMOSFET），沒(méi)有BJT的一些致命缺點(diǎn)，如熱破壞（thermalrunaway）。為了適合大功率運(yùn)行。

    圖3中的自適應(yīng)動(dòng)態(tài)偏置電路的電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。射頻輸入端rfin和射頻輸出端rfout之間設(shè)置有兩個(gè)主體電路，每個(gè)主體電路包括激勵(lì)放大器和功率放大器，激勵(lì)放大器和功率放大器通過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)連接。主體電路中的c04和c05構(gòu)成激勵(lì)放大器和功率放大器之間的匹配網(wǎng)絡(luò)；第二主體電路中的c11和c12構(gòu)成激勵(lì)放大器和功率放大器之間的匹配網(wǎng)絡(luò)。主體電路中的激勵(lì)放大器與變壓器t01的副邊連接，第二主體電路中的激勵(lì)放大器與第二變壓器t03的副邊連接。變壓器t01的原邊和第二變壓器t03的原邊連接，變壓器t01的原邊與第二變壓器t02的原邊之間還連接有電容c01。變壓器t01、第二變壓器t02和電容c01構(gòu)成一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)。變壓器t01的副邊連接有電容c02，第二變壓器t03的副邊連接有電容c09。變壓器t01的原邊連接射頻輸入端rfin，第二變壓器t03的原邊接地。變壓器t01原邊與第二變壓器t03原邊的公共端連接自適應(yīng)動(dòng)態(tài)偏置電路的輸入端rfin_h。主體電路中的功率放大器與第三變壓器t02的原邊連接，第二主體電路中的功率放大器與第四變壓器t04的原邊連接。第三變壓器t02的副邊與第四變壓器t04的副邊連接，第三變壓器t02副邊和第四變壓器t04副邊之間還連接有電容c16。輸入／輸出駐波表示放大器輸入端阻抗和輸出端阻抗與系統(tǒng)要求阻抗(50Q)的 匹配程度。

    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(kāi)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(kāi)啟，射頻功率放大器212、213和214保持關(guān)閉。射頻功率放大器地用于多種有線和無(wú)線應(yīng)用中，包括 CATV，ISM，WLL，PCS，GSM，CDMA 和 WCDMA 等各種頻段。陜西射頻功率放大器效能

功率放大器按照工作狀態(tài)分為線性放大和非線性放大兩種非線性放大器 效率比較高而線性放大器的效率比較低。陜西射頻功率放大器效能

    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(lái)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_(kāi)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(guò)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。陜西射頻功率放大器效能

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