利用单个功率放大器实现GSM-DCS双频段RF前端模块设计
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手机射频基础知识
4
射频基础知识
射频= Radio Frequency (RF) → 无线
中波广播 短波广播 RFID 调频广播 (无线)电视 遥控模型 个人移动通信 WLAN, Bluetooth(ISM Band)
530-1700 kHz 5.9-26.1 MHz 13 MHz 88-108 MHz 54-88, 174-220 MHz 72 MHz 900MHz, 1.8, 1.9, 2 GHz 2.4-2.5GHz, 5-6GHz
DCS1800 手机发：1710～1785MHz；手机收：1805～1880MHz。
• GSM的调制方式是BT=0.3的GMSK，调制速率为 270.833千波特，0.3表示了高斯滤波器的带宽和比特率 之间的关系。 • 在GSM中，数据的比特率被选择为正好是频偏的4倍， 这可以减小频谱的扩散，增加信道的有效性。
7
传输线
• 同轴线或同轴电缆(coaxial cable) • 平行双线(twin-lead, two wire) • 微带线(microstrip)
8
波动方程和特性阻抗
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元器件和寄生参数
– 分立无源元件的高频模型 电阻、电容和电感的阻抗在高频时往往与它们的标称值有很大的 偏差，这时寄生元件造成的，它们降低了元件的品质因数和自谐 振频率 – 自谐振频率 频率高到一定的程度，元件的阻 抗会由原来的感性变成容性或由 容性变成感性，这说明寄生效应 已经占据主导地位，元件无法再 工作。例如右图中一个电感电抗 随频率的变化。
1 复帧 = 26 TDMA帧（120ms） 0 1 24 25 0
1 复帧 = 51 TDMA帧（3060/13ms) 1 49 50
1 TDMA帧 = 8 时隙（120/26 = 4.615ms） 0 1 2 3 4 5 6 7
短波接收机射频前端的设计与实现
Keyword：Short wave communication Super-heterodyne AGC DDS
IV
短波接收机射频前端的设计与实现
目录
V
目录
摘要 ....................................................................................................................................I ABSTRACT .................................................................................................................... III 目录 .................................................................................................................................. V 第一章 绪论 ..................................................................................................................... 1 1.1 研究背景及意义 .................................................................................................. 1 1.2 国内外研究现状 .................................................................................................. 1 1.3 本文工作及内容安排 .......................................................................................... 6 第二章 接收机系统的设计原理 ..................................................................................... 7 2.1 技术指标介绍 ...................................................................................................... 7 2.2 接收机主要技术指标分析 .................................................................................. 7 2.2.1 噪声来源 ................................................................................................... 7 2.2.2 噪声系数 ................................................................................................... 8 2.2.3 接收机灵敏度 ........................................................................................... 9 2.2.4 1dB 压缩点和动态范围 .......................................................................... 10 2.2.5 三阶截止点 .............................................................................................. 12 第三章 短波接收机射频前端方案设计 ....................................................................... 15 3.1 射频接收机前端结构框图 ................................................................................ 15 3.2 低噪声放大器 .................................................................................................... 16 3.2.1 低噪放的主要技术指标 .......................................................................... 17 3.2.2 低噪放的选择 ......................................................................................... 17 3.3 自动增益控制模块 ............................................................................................ 18 3.3.1 AGC 组成及原理 .................................................................................... 18 3.3.2.自动增益控制电路的组成 ...................................................................... 19 3.3.3 本文 AGC 技术的设计与实现 ............................................................... 21 3.3.4 本文 AGC 闭环设计 ............................................................................... 21 3.4 本振源单元 ........................................................................................................ 25 3.4.1 频率合成技术 ......................................................................................... 25
射频开关测试方案介绍
射频开关测试方案介绍
也许大家已经注意到，随着无线设备复杂性急剧增加，手机支持的频段数量也在不断增加。
从最开始的2个GSM频段，到现在的4个GSM频段，3个CDMA频段，5个UMTS频段和10个LTE频段。
未来，诸如5G New Radio等标准将继续增加无线设备的复杂性。
开关是射频前端模块（RF FEM）切换多个频段的关键元件，所以，我们今天要讨论的话题就是射频开关测试方法
典型射频前端模块
关于射频开关，这些你知道吗？
在一个典型的射频前端模块中，包括功率放大器（PA）、低噪放大器（LNA），多路器，收发开关和天线开关等。
开关的目的是实现收发机与天线信号之间的定向传播，将发射机信号耦合到天线，或者将天线信号耦合到接收机，并且将发射机信号与接收机进行隔离以避免接收机链路被发射机干扰。
因此在射频前端模块中的开关都必须满足很高的隔离度与很低的插入损耗等指标。
本文将针对射频开关芯片的方案，包括典型的测试项进行详细介绍，包括插入损耗、隔离度、开关时间、谐波、三阶交调点IP3等，并对实验室验证测试及量产测试分别使用方法进行解析。
射频开关测试项详解
使用传统仪器应对射频开关测试遇到了难题
插入损耗、隔离度测试→使用矢量网络分析仪VNA完成
开关时间、谐波测试→VNA配合其他仪器完成→测试成本增加
另外很多厂商在构建测试平台时不仅仅是只针对于射频开关芯片测试，经常还会考虑在这个测试平台上会覆盖其他芯片类型，如PA、LNA等，所以一个通用的、高复用度的测试平台是很多厂商在采购仪器时的重要考虑点。
2.4G射频双向功放电路设计
2.4G 射频双向功放电路设计在两个或多个网络互连时，无线局域网的低功率与高频率限制了其覆盖范围，为了扩大覆盖范围，可以引入蜂窝或者微蜂窝的网络结构或者通过增大发射功率扩大覆盖半径等措施来实现。
前者实现成本较高，现。
前者实现成本较高，而后者则相对较便宜，且容易实现。
而后者则相对较便宜，且容易实现。
而后者则相对较便宜，且容易实现。
现有的产品基本上通信距离都现有的产品基本上通信距离都比 较小，而且实现双向收发的比较少。
本文主要研究的是距离扩展射频前端的方案与硬件的实现，通过增大发射信号功率、放大接收信号提高灵敏度以及选择增益较大的天线来实现，同时实现了双向收发，最终成果可以直接应用于与IEEE802.11b/g 兼容的无线通信系统兼容的无线通信系统 中。
双向功率放大器的设计双向功率放大器的设计双向功率放大器设计指标：双向功率放大器设计指标：工作频率：2400MHz ～2483MHz 最大输出功率：+30dBm （1W ）发射增益：≥27dB接收增益：≥14dB接收端噪声系数：< 3.5dB 频率响应：<±<±1dB 1dB 输入端最小输入功率门限：<?15dB m 具有收发指示功能具有收发指示功能具有电源极性反接保护功能具有电源极性反接保护功能根据时分双工TDD 的工作原理，收发是分开进行的，因此可以得出采用图1的功放整体框图。
图。
功率检波器信号输入端接在RF 信号输入通道上的定向耦合器上。
当无线收发器处在发射状态时，功率检波器检测到无线收发器发出的信号，产生开关切换信号控制RF 开关打向发射P A通路，LNA电路被断开，双向功率放大器处在发射状态。
当无线收发器处在接收状态时，功率检波器由于定向耦合器的单方向性而基本没有输入信号，这时通过开关切换信号将RF通路断开，此时双向功率放大器处在接收状态。
开关切换到LNA通路，P A通路断开，此时双向功率放大器处在接收状态。
射频前端基本架构及工作原理解析
声学滤波器分类（按工艺材料）
声学滤波器
SAW滤波器
BAW滤波器
普通SAW
声表面滤波器—— 技术成熟且仍在发 展，低成本，应用 广泛
TC-SAW
温度补偿滤波器—— 弥补普通SAW温度 变化大的缺陷，制造 复杂度和成本更高
I.H.P-SAW
高频SAW滤波器— —高Q值、低TCF、 高散热性，可满足滤 波器小型化的需求
双工器的内部结构
双工器的外部引线
7
1.3、功率放大器PA： 放大射频信号进行发射
功率放大器（PA，Power Amplifier）是射频前端的核心部件，利用三极管的电流控制作用或场效应管 的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。 PA主要用于发射链路，通过把发射通道的微弱射频信号放大，使信号成功获得足够高的功率，从而实 现更高通信质量、更强电池续航能力、更远通信距离。PA的性能可以直接决定通信信号的稳定性和强 弱。
晶圆(4寸晶圆为主)采用光刻、镀膜等工艺进行图形化处理， 实现压电薄膜的制作是关键的工艺环节，材料主要为氯化
芯片表面结构和制作工艺较简单
铝(AIN)和氧化锌(ZnO)
成本 优势
较低 (≈0.1-0.5美金）
体积小于传统的陶瓷滤波器， 设计灵活性大、技术成熟、可靠性高
高（>1美金）
适用于高频、温度变化不敏感、声波垂直传播方式易于小 型化，尺寸随频率升高而缩小
功率放大器以三极管/场效应管为核心，通过匹配网络 放大成为功率信号
8
1.3、功率放大器PA： 放大射频信号进行发射
随着半导体材料的不断发展，功率放大器也经历了CMOS、GaAs、GaN三大技术路线。第一代半导体材 料是CMOS，技术成熟且产能稳定。第二代半导体材料主要使用GaAs或SiGe，有较高的击穿电压，可 用于高功率、高频器件应用。第三代半导体材料GaN在性能上显著强亍GaAs，但成本较高。 目前移动端民用市场主要采用GaAs 作为功放，而GaN在部分基站端应用率先实现替代。未来GaN将成 为高射频、大功耗应用的主要方案。
声学滤波器
SAW滤波器
BAW滤波器
普通SAW
声表面滤波器—— 技术成熟且仍在发 展，低成本，应用 广泛
TC-SAW
温度补偿滤波器—— 弥补普通SAW温度 变化大的缺陷，制造 复杂度和成本更高
I.H.P-SAW
高频SAW滤波器— —高Q值、低TCF、 高散热性，可满足滤 波器小型化的需求
双工器的内部结构
双工器的外部引线
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1.3、功率放大器PA： 放大射频信号进行发射
功率放大器（PA，Power Amplifier）是射频前端的核心部件，利用三极管的电流控制作用或场效应管 的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。 PA主要用于发射链路，通过把发射通道的微弱射频信号放大，使信号成功获得足够高的功率，从而实 现更高通信质量、更强电池续航能力、更远通信距离。PA的性能可以直接决定通信信号的稳定性和强 弱。
晶圆(4寸晶圆为主)采用光刻、镀膜等工艺进行图形化处理， 实现压电薄膜的制作是关键的工艺环节，材料主要为氯化
芯片表面结构和制作工艺较简单
铝(AIN)和氧化锌(ZnO)
成本 优势
较低 (≈0.1-0.5美金）
体积小于传统的陶瓷滤波器， 设计灵活性大、技术成熟、可靠性高
高（>1美金）
适用于高频、温度变化不敏感、声波垂直传播方式易于小 型化，尺寸随频率升高而缩小
功率放大器以三极管/场效应管为核心，通过匹配网络 放大成为功率信号
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1.3、功率放大器PA： 放大射频信号进行发射
随着半导体材料的不断发展，功率放大器也经历了CMOS、GaAs、GaN三大技术路线。第一代半导体材 料是CMOS，技术成熟且产能稳定。第二代半导体材料主要使用GaAs或SiGe，有较高的击穿电压，可 用于高功率、高频器件应用。第三代半导体材料GaN在性能上显著强亍GaAs，但成本较高。 目前移动端民用市场主要采用GaAs 作为功放，而GaN在部分基站端应用率先实现替代。未来GaN将成 为高射频、大功耗应用的主要方案。
终端射频前端模组 pa pcb 电路
终端射频前端模组pa pcb 电路
终端射频前端模组是用于无线通信设备中的重要组件，它集成了射频收发器、功率放大器、低噪声放大器、滤波器、天线开关等组件。
在射频前端模组中，PA（功率放大器）和PCB（印刷电路板）是其中两个重要的组成部分。
1.功率放大器（PA）：功率放大器是用于放大信号的组件，它将较弱
的信号放大到足够的功率，以便在无线通信中传输。
在射频前端模组中，PA的作用是将信号放大，使其能够通过天线辐射出去。
PA的性能直接影响到无线通信设备的覆盖范围和信号质量。
2.印刷电路板（PCB）：印刷电路板是实现电子设备和系统功能的核
心组件，它提供了一个三维空间，将各种电子元器件通过电路连接起来。
在射频前端模组中，PCB承载了所有的电子元器件，包括PA、滤波器、低噪声放大器等。
PCB的设计和制造质量直接影响到射频前端模组的性能和可靠性。
为了确保射频前端模组的性能和可靠性，需要关注PA和PCB的设计、制造和质量控制。
在设计阶段，需要进行仿真和测试，以确保PA和PCB的性能符合要求。
在制造阶段，需要采用高质量的原材料和先进的工艺技术，以确保生产和组装的可靠性。
在质量控制阶段，需要对生产出的每一个产品进行检测和验证，以确保产品的质量和性能符合标准。
射频接收机前端AGC系统的电路设计
射频接收机前端AGC系统的电路设计提纲：一、射频接收机前端AGC系统的基本原理及设计要点二、传统射频接收机前端AGC系统挑战及优化设计技术三、现代射频接收机前端AGC系统设计方法研究四、射频接收机AGC系统的性能评估与实验测量五、未来射频接收机前端AGC系统的发展趋势和展望一、射频接收机前端AGC系统的基本原理及设计要点AGC（Automatic Gain Control）系统是射频接收机的重要组成部分，在信道不稳定的环境下可以实现信号输入电平的自动控制。
其主要功能是控制单位电平内射频前端放大器的信息增益，以确保信号在最佳的动态范围内运行。
射频接收机前端AGC系统的设计要点主要包括信号放大段、包络检波环节、比较环节和控制回路。
其中，信号放大段的设计为AGC系统的核心，关系到整个系统性能的优劣。
当前，射频接收机前端AGC系统的设计主要分为两大类：一类是传统模拟AGC系统，它采用经典的线性控制回路，具有结构简单，功耗低，抗干扰能力强等优点；另一类是数字AGC系统，它基于DSP的现代控制理论，具有精度高，响应速度快等优点。
二、传统射频接收机前端AGC系统挑战及优化设计技术目前，传统AGC系统仍然是射频接收机中最常用的设计方案之一。
然而，传统AGC系统在设计中还存在一些挑战，主要包括信号失真、抗干扰能力不足和高功耗等问题。
为克服这些问题，优化设计技术主要包括：1、引入自适应控制器，利用反馈控制环节提高控制精度和系统鲁棒性，增强系统的稳定性和抗干扰能力。
2、优化模拟电路设计，提高系统带宽、增益平坦度和延时响应特性，并减少失真和噪声干扰。
3、使用低功耗模拟电路设计，降低系统功耗并提高信号处理速度。
三、现代射频接收机前端AGC系统设计方法研究现代射频接收机前端AGC系统采用数字控制理论，利用高速AD/DA转换器实现对系统的数字控制。
其优点在于精度高，控制方便和响应速度快等。
目前，现代AGC系统主要分为三类：1、基于改进的遗传算法和FPGA的AGC系统，该设计主要以FPGA为核心控制器，利用改进的遗传算法实现AGC控制回路，并通过DSP进行算法协调。
2.4G射频双向功放电路设计
2.4G射频双向功放电路设计在两个或多个网络互连时，无线局域网的低功率与高频率限制了其覆盖范围，为了扩大覆盖范围，可以引入蜂窝或者微蜂窝的网络结构或者通过增大发射功率扩大覆盖半径等措施来实现。
前者实现成本较高，而后者则相对较便宜，且容易实现。
现有的产品基本上通信距离都比较小，而且实现双向收发的比较少。
本文主要研究的是距离扩展射频前端的方案与硬件的实现，通过增大发射信号功率、放大接收信号提高灵敏度以及选择增益较大的天线来实现，同时实现了双向收发，最终成果可以直接应用于与IEEE802.11b/g兼容的无线通信系统中。
双向功率放大器的设计双向功率放大器设计指标：工作频率：2400MHz～2483MHz最大输出功率：+30dBm（1W）发射增益：≥27dB接收增益：≥14dB接收端噪声系数：< 3.5dB频率响应：<±1dB输入端最小输入功率门限：<?15dB m具有收发指示功能具有电源极性反接保护功能根据时分双工TDD的工作原理，收发是分开进行的，因此可以得出采用图1的功放整体框图。
功率检波器信号输入端接在RF信号输入通道上的定向耦合器上。
当无线收发器处在发射状态时，功率检波器检测到无线收发器发出的信号，产生开关切换信号控制RF开关打向发射PA通路，LNA电路被断开，双向功率放大器处在发射状态。
当无线收发器处在接收状态时，功率检波器由于定向耦合器的单方向性而基本没有输入信号，这时通过开关切换信号将RF 开关切换到LNA通路，PA通路断开，此时双向功率放大器处在接收状态。
下面介绍重点部位的设计：发射功率放大（PA）电路发射功率放大电路的作用是将无线收发器输入功率放大以达到期望输出功率。
此处选择单片微波集成电路（MMIC）作为功率放大器件，并采用两级级联的方式来同时达到最大输出功率与增益的要求。
前级功率放大芯片选择RFMD公司的RF5189，该芯片主要应用在IEEE802.11b WLAN、2.4GHz ISM频段商用及消费类电子、无线局域网系统、扩频与MMDS 系统等等。
射频模块原理
射频模块原理射频模块是一种用于无线通信的电子器件，它通过无线电频率传输信号，实现信息的传输和接收。
射频模块在无线通信领域具有广泛的应用，如无线传感器网络、远程控制、车载通信等。
射频模块主要由发射器和接收器两部分组成。
发射器负责将要传输的信号转换为射频信号并发射出去，而接收器则负责接收射频信号并将其转换为可用的信号。
射频模块的工作原理主要涉及频率调制、功率放大和天线设计等方面。
在射频模块中，频率调制是实现信号传输的重要过程。
通过频率调制，可以将要传输的信号转换为射频信号。
常见的频率调制方式有调幅（AM）和调频（FM）两种。
调幅是通过改变射频信号的振幅来传输信号，而调频则是通过改变射频信号的频率来传输信号。
频率调制可以有效地提高信号传输的可靠性和抗干扰能力。
功率放大是射频模块中的另一个重要环节。
射频信号在传输过程中会存在信号衰减，因此需要经过功率放大器进行放大，以保证信号的传输质量。
功率放大器通常采用晶体管或集成电路等器件来实现。
为了避免功率放大器的非线性失真，一般会采用负反馈或预失真等技术来进行补偿。
天线设计是射频模块中的另一个重要方面。
天线是将射频信号转换为电磁波并进行辐射的设备。
天线的性能直接影响到射频信号的传输距离和覆盖范围。
常见的天线类型有单极天线、双极天线和定向天线等。
不同的应用场景需要选择不同类型的天线，以满足传输距离和覆盖范围的要求。
除了上述的基本原理，射频模块还涉及到射频信号的调制解调、射频信号的编码解码、射频信号的调谐等方面。
射频模块的性能和稳定性对无线通信的质量和可靠性有着重要影响。
因此，在射频模块的设计和应用中，需要考虑各种因素，如射频信号的频率、功率、调制方式、天线类型等，以实现高效、稳定的无线通信。
总结起来，射频模块是一种用于无线通信的电子器件，它通过无线电频率传输信号，实现信息的传输和接收。
射频模块的工作原理包括频率调制、功率放大和天线设计等方面。
射频模块的性能和稳定性对无线通信的质量和可靠性有着重要影响。
RF的一些基本知识
1. 什么是RF？答：RF 即Radio frequency 射频，主要包括无线收发信机。
2. 当今世界的手机频率各是多少（CDMA，GSM、市话通、小灵通、模拟手机等）？答：EGSM RX: 925-960MHz, TX:880-915MHz；CDMA cellular(IS-95)RX: 869-894MHz, TX:824-849MHz。
3. 从事手机Rf工作没多久的新手，应怎样提高？答：首先应该对RF系统(如功能性)有个系统的认识，然后可以选择一些芯片组，研究一个它们之间的连通性(connectivities among them)。
4. RF仿真软件在手机设计调试中的作用是什么？答：其目的是在实施设计之前，让设计者对将要设计的产品有一些认识。
5. 在设计手机的PCB时的基本原则是什么？答：基本原则是使EMC最小化。
6. 手机的硬件构成有RF/ABB/DBB/MCU/PMU，这里的ABB、DBB和PMU等各代表何意？答：ABB是Analog BaseBand，DBB是Ditital Baseband，MCU往往包括在DBB芯片中。
PMU是Power Management Unit,现在有的手机PMU和ABB在一个芯片上面。
将来这些芯片(RF,ABB,DBB,MCU,PMU)都会集成到一个芯片上以节省成本和体积。
7. DSP和MCU各自主要完成什么样的功能？二者有何区别？答：其实MCU和DSP都是处理器，理论上没有太大的不同。
但是在实际系统中，基于效率的考虑，一般是DSP处理各种算法，如信道编解码，加密等，而MCU处理信令和与大部分硬件外设（如LCD等）通信。
8. 刚开始从事RF前段设计的新手要注意些什么？答：首先，可以选择一个RF专题，比如PLL，并学习一些基本理论，然后开始设计一些简单电路，只有在调试中才能获得一些经验，有助加深理解。
9. 推荐RF仿真软件及其特点？答：Agilent ADS仿真软件作RF仿真。
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利用单个功率放大器实现GSM/DCS双频段RF前端模块设计
在现代无线通信系统中，射频功率放大器是实现射频信号无线传输的关键部件。
由于移动通信用户数量的增加，单一的频率资源远远不能满足用户通话的需求，这就要求移动通信商开辟新的频段来扩大用户容量，因此多频手机得到广泛的应用。
多频手机是指在同一个移动通信网络标准中能采用不同频段进行传输的手机。
由于采用了不同频段进行传输，因此在手机中也需要应用不同频段的射频功率放大器来实现。
目前，GSM">GSM系统是世界上应用最广泛的移动通信标准，应用于GSM系统的射频前端架构主要有GSM/DCS">DCS双频功率放大器模块和单刀四掷（SP4T）射频开关模块组合的解决方案。
其中，GSM/DCS双频功率放大器模块多采用将GSM和DCS两个频段的单频射频功率放大器管芯以及对应的输入输出匹配网络和CMOS控制器封装至一个芯片模块，从而实现双频工作。
SP4T射频开关模块多采用将GSM/DCS双频滤波器与SP4T开关管芯集成的方式。
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，。
图1 GSM/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三级放大的电路形式。
，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。
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，。
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。
本设计电路GSM频段和DCS频段总增益仿真结果。
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
图7 DCS频段总增益仿真结果
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1710MHz~1910MHz，覆盖了GSM频段（880MHz~915MHz）的二次谐波频率范围（1760MHz~1830MHz）。
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20dB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，超出系统指标要求。
为了满足通信系统要求谐波分量在-30dBm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80dB，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。
本文小结
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，其中射频开关采用高隔离开关设计，使得谐波满足通信系统要求。
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33dBm，效率38%，谐波抑制-33dBm以下；DCS发射模式下，模块天线端输出功率为30dBm,效率30%，谐波抑制 -33dBm以下。