浙江宽带射频功率放大器系列

    在这些年的WiFi产品开发中，接触了多种型号的射频功率放大器（以下简称PA），本文对WiFi产品中常用的射频功率放大器做个汇总，供读者参考。本文中部分器件型号是FrontendModule，即包含内PA，LNA，Switch，按不同厂牌对PA进行介绍，按照厂牌字母顺序进行排列。ANADIGICSANADIGICS成立于1985年，率先开创制造高容量、低成本、高性能的砷化镓集成电路(GaAsICs)。ANADIGICS是世界的通信产品供应商。ANADIGICS为不断发展的无线宽带与无线通信市场，设计、制造射频集成电路（RFIC）解决方案。公司创新的高频率RFIC，能使通信设备制造商提高整体系统性能、减少产品的体积及重量、提高电源效率、提高稳定性、并降造成本及制程时间。PartNumberFrequencySupply(V)GainP1dBEVM@54MbpsAWL6951b/g:–b/g:32b/g:27g:a:–a:29a:a:AWL9224–3–3227b:meetsACPR@+23dBmg:AWL9555–+2926-33dB@Pout=+19dBm-36dB@Pout=+5dBmAWL6153–3–528313%@Pout=+25dBmAWL6950–3–b/g:3225g:–a:33a:本文*给出ANADIGICS的**高规格WiFiPAAWL6153的性能指标，如下图。Avago这是一家从Agilent（现拆分为Agilent+Keysight）中分离出来的半导体公司，拥有50年的技术创新传统。多年来。为减小 AM—AM失真，应降低工作点，常称为增益回退。浙江宽带射频功率放大器系列

    是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“”、“第二”、“第三”用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成就可以相互结合。请参考图1，其示出了本申请实施例提供的一种高线性射频功率放大器的结构示意图。该高线性射频功率放大器包括功率放大器、激励放大器、匹配网络和自适应动态偏置电路。自适应动态偏置电路用于根据输入功率等级调节功率放大器的输出栅极偏置电压。功率放大器通过匹配网络和激励放大器连接射频输入端rfin。陕西高频射频功率放大器生产厂家根据晶体管的增益斜率和放大器增益要求，确定待综合匹配网络的衰减斜 率、波纹、带宽，并导出其衰减函数。

    此时信号将产生非线性，其功率需要小于-10dbm才能实现线性输出，此时射频功率放大器电路的线性增益为-10db，因此，其线性输出功率范围为：-45dbm～-10dbm。上述高、中、低功率模式中有功率等级的交叠，这是窄带物联网技术平台的要求，这样可保证应用端配置的灵活性。比如同样功率等级下，选择耗电小的功率模式等。这样发射信号功率即输出功率覆盖了-45dbm到，总共，可满足广域的信号覆盖要求。参见图1a和图1b，在射频功率放大器电路已经加强负反馈基础上(引入负反馈电路)，调节各级晶体管的偏置电路(例如调节t2和t4漏极的偏置电流，或者调节t3和t5漏极的偏置电压)，再在输入匹配电路之前引入可控衰减电路，可以进一步降低增益。从理论来讲，可控衰减电路通过设计可以满足负增益的需求。这里，可控衰减电路需要考虑尽量降低其对放大器输入匹配电路的影响，它好可以与输入匹配电路的设计融合。另外，需要射频功率放大器电路在没有处于负增益工作模式下时，具有适当的射频传导功率容量和静电保护能力(electro-staticdischarge，esd)。本申请实施例提供一种射频功率放大器电路，如图2所示，与图1a相比，在输入端口和输入匹配电路之间插入可控衰减电路。

    用于放大所述级间匹配电路输出的信号；所述输出匹配电路，用于使所述射频功率放大器电路和后级电路之间阻抗匹配。本申请实施例中，通过射频功率放大器电路中的可控衰减电路、反馈电路、驱动放大电路、功率放大电路等电路对输入信号进行处理，实现射频功率放大器电路的负增益模式与非负增益模式之间的切换，电路结构简单，能有效的降低硬件成本。附图说明图1a为本发明实施例提供的相关技术中射频功率放大器电路的组成结构示意图；图1b为本发明实施例提供的相关技术中射频功率放大器电路的电路结构示意图；图2a为本发明实施例提供的射频功率放大器电路的组成结构示意图；图2b为本发明实施例提供的射频功率放大器电路的电路结构示意图图3为本发明实施例提供的可控衰减电路的示意图；图4为本发明实施例提供的可控衰减电路的示意图；图5a为本发明实施例提供的可控衰减电路和输入匹配电路的示意图；图5b为本发明实施例提供的可控衰减电路和输入匹配电路的示意图；图6为本发明实施例提供的反馈电路的示意图；图7为本发明实施例提供的偏置电路的示意图；图8为本发明实施例提供的可控衰减电路的等效示意图；图9为本发明实施例提供的可控衰减电路的的示意图。由于功率放大器的源和负载都是50欧姆，输入匹配电路和输出匹配 电路主要是对一端是50欧姆。

    实现射频功率放大器电路处于负增益模式；其中，偏置电路与驱动放大电路连接，第二偏置电路与功率放大电路连接。其中，如图7所示，偏置电路1020包括：第二mos管t2、第三mos管t3、第六mos管t6、电流源ib、电压源vg、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第二电容c2、第七电容c7、第十二电容c12、第十三电容c13。第二mos管的漏极电流偏置电路由电流源、第六mos管、第六电阻、第七电阻和第十二电容按照图7所示连接而成。第六电阻、第七电阻和第十二电容组成的t型网络，可以起到隔离输入信号的作用。第二mos管的宽长比w/l是第六mos管的宽长比的c(c远大于1)倍，因此第二mos管的漏极偏置电流近似为电流源的c倍，实现了电流放大。电流源存在多个可调节档位，通过微处理器发出的第三控制信号和第四控制信号，控制电流源档位的切换，可切换第二mos管的漏极电流，从而调节驱动放大电路的放大倍数。第三mos管t3的栅极电压偏置电路由电压源vg、第八电阻r8、第九电阻r9和第十三电容c13按照图7所示连接而成。第八电阻、第九电阻和第十三电容组成的t型网络，可起到隔离第三mos管栅极的射频电压摆幅的作用。电压源存在多个可调节档位。线性：由非线性分析知道，功率放大器的三阶交调系数时与负载有关的。浙江使用射频功率放大器服务电话

微波功率放大器的输出功率主要有两个指标：饱和输出功率；ldB压缩点输出功率。浙江宽带射频功率放大器系列

    图3中的自适应动态偏置电路的电路结构如图2所示。射频输入端rfin和射频输出端rfout之间设置有两个主体电路，每个主体电路包括激励放大器和功率放大器，激励放大器和功率放大器通过匹配网络连接。主体电路中的c04和c05构成激励放大器和功率放大器之间的匹配网络；第二主体电路中的c11和c12构成激励放大器和功率放大器之间的匹配网络。主体电路中的激励放大器与变压器t01的副边连接，第二主体电路中的激励放大器与第二变压器t03的副边连接。变压器t01的原边和第二变压器t03的原边连接，变压器t01的原边与第二变压器t02的原边之间还连接有电容c01。变压器t01、第二变压器t02和电容c01构成一个匹配网络。变压器t01的副边连接有电容c02，第二变压器t03的副边连接有电容c09。变压器t01的原边连接射频输入端rfin，第二变压器t03的原边接地。变压器t01原边与第二变压器t03原边的公共端连接自适应动态偏置电路的输入端rfin_h。主体电路中的功率放大器与第三变压器t02的原边连接，第二主体电路中的功率放大器与第四变压器t04的原边连接。第三变压器t02的副边与第四变压器t04的副边连接，第三变压器t02副边和第四变压器t04副边之间还连接有电容c16。浙江宽带射频功率放大器系列

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