3.3 射频功率放大器电路设计实例.pptVIP

3.3 射频功率放大器电路设计实例 3.3.1 基于MGA83563的900MHz/1.9GHz/2.5GHz功率放大器电路 MGA83563是中功率GaAs RFIC放大器，内部由两级FET功放电路组成，设计应用在频率范围为0.5～6GHz的发射机的驱动级和输出级。MGA83563工作电压为+3V，能提供+22dBm（158mW）的功率输出，具有37％的功率效率（PAE），输出P1dB为19.2dBm，输出OIP3为29dBm，放大器的输出内部匹配在50?，MGA83563适合以电池为电源的个人通信设备应用，例如无线数据、蜂窝电话和PCS。 MGA83563采用SOT-363（SC-70）封装，引脚1为电源电压（Vd1），引脚2, 4, 5为地（GROUND），引脚3为输入端（INPUT），引脚6为输出端和电源电压（OUTPUT and Vd2）。 一个覆盖900MHz/1.9GHz/2.5GHz的功率放大器电路和元器件布局图如图3.3.1所示，元器件参数见表3.3.1。电路是组装在0.031英寸的FR-4印制板上。C5（1000pF）是旁路电容器，用来消除加在与VCC连接的电源线上的级间反馈。 MGA83563第一级FET的漏极连接到引脚1，电源电压VCC通过电感线圈L2连接在漏极上，电感线圈的电源端被旁路到地。这个级间电感线圈用来完成在第一级放大器和第二级放大器之间的匹配。电感线圈L2的数值取决于MGA83563特定的工作频率，L2的数值可以根据工作频率选择。电感L2的数值也与印制电路板材料、厚度和RF电路的版面设计有关。 电源电压通过引脚6加到第二级FET的漏极，并与RF输出连接。电感L3（RFC）被用来隔离RF输出信号到直流电源去，并在电感RFC的电源端加一个旁路电容C4滤去高频信号。在输出端的隔直电容C3防止电源电压加到下一级电路。 为了防止输出功率的损耗，在工作频带上电感RFC的值（即电抗）为几百欧姆。在更高的工作频率时，可以使用一条高阻抗的传输线（?/4）代替。 因为MGA83563中两级放大器都是使用同一个电源，为了防止从RF输出级到第一级的漏极之间的电源线产生的反馈，应确保RF输出级到第一级的漏极之间的电源线有非常好的旁路。否则，电路将变得不稳定。 连接到MGA83563的RF输入（引脚3）是直流接地电位。在MGA83563的输入端，可以不使用隔直电容，除非有一个DC电压出现在输入端。 MGA83563的输出阻抗内部匹配为50?，容易与负载阻抗匹配。可以采用一个并联的电容和串联的传输线组成的一个匹配网络，匹配输出为50?。 MGA83563内部的输入阻抗匹配对很多应用都是很适合的。如果需要改善输入回波损耗，需要一个更好的输入匹配的话，只需要简单地串联一个电感即可。 在设计MGA83563印制电路板的时候，PCB版面设计应综合考虑电气特性、散热和装配。 ① PCB版面MGA83563封装引脚焊盘的尺寸 建议采用推荐使用的微型SOT-363（SC-70）封装的印制电路板引脚焊盘。该设计提供大的容差，可以满足自动化装配设备的要求，并能够减少寄生效应，保证MGA83563的高频性能。 ② PCB材料的选择 对于频率为3GHz的无线应用来说，可选择型号为FR-4或G-10印制电路板材料，典型的单层板厚度是0.020～0.031英寸，多层板一般使用电介质层厚度在0.005～0.010英寸之间。更高的频率应用例如5.8GHz，建议使用PTFE/玻璃的电介质材料的印制电路板。 ③ 接地 所有MGA83563的外围元器件的布局以MGA83563的引脚焊盘为核心。 适当的接地才能保证电路得到最好的性能和维持器件工作的稳定性。MGA83563全部的接地引脚端通过通孔被连接到PCB背面的RF接地面。每一个通孔将被设置紧挨着每个接地引脚，以保证好的RF接地。使用多个通孔可进一步最小化接地路径的电感。 接地引脚端的PCB 焊盘在封装体下面没有连接在一起，以减少连接到多级放大器的接地引脚端，从而减少级间不需要的反馈。每个接地引脚端都应该有它独立的接地路径。注意，PCB导线应尽量不要设计隐藏在芯片封装下面。 ④ 散热 MGA83563的直流功率消耗为0.5W，已接近SOT-363的超小型封装的极限。因此，必须非常小心地对MGA83563进行充分散热。推荐使用一个有较多通孔的较薄的PCB，并在通孔上镀上较厚的金属层，以提供更低的阻值和更好的散热条件。 不推荐使用0.031英寸厚的电路板，理由是在散热和电气特性上存在问题。 3.3.2 基于CGB240的蓝牙功率放大器电路 CGB240是一个蓝牙射频功率放大器，其符合IEEE 802.11b标准，可以应用于蓝牙（1级）、家庭RF、WLAN、无绳电话、2.4～2.5GHz IS