低噪聲放大芯片選擇Hittite公司的HMC286E。HMC286E是專門為2.3GHz~2.5GHz的擴(kuò)頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的低噪聲放大器（LNA），在+3V供電情況下可以提供19dB信號(hào)增益和1.7dB的低噪聲系數(shù)，并且耗電僅8.5mA。在2.4GHz時(shí)的一階增益壓縮點(diǎn)（P1dB）是+6dBm，三階交調(diào)截取點(diǎn)（IP3）是+12dBm。

在接收低噪聲放大器（LNA）輸入端加一級帶通濾波器，考慮到實(shí)際功放尺寸的限制，本設(shè)計(jì)采用表面安裝的低溫?zé)Y(jié)陶瓷（LTCC，Low-Temperature Cofired Ceramics）帶通濾波器BF2520-B2R4CAC。它的插入損耗很小，最大為1.5dB。

BF2520-B2R4CAC帶通濾波器S參數(shù)如圖4所示。

圖4、BF2520-B2R4CAC的S參數(shù)曲線

收發(fā)切換電路的設(shè)計(jì)

為了使功放電路可以工作在TDD模式下，在R F 收發(fā)器端和天線端各加一個(gè)射頻單刀雙擲（SPDT）開關(guān)。直接采用SkyWorks 公司的GaAs 集成SPDT開關(guān)芯片AS179-92。該芯片插入損耗為0.4db，上升下降時(shí)間為10ns。

功率檢測電路的設(shè)計(jì)

切換控制信號(hào)通過對功率檢波器輸出信號(hào)整形變換得到，因此功率檢測電路的性能對實(shí)現(xiàn)收發(fā)控制至關(guān)重要。功率檢測芯片選擇Linear公司的LT5534ESC6。為了不使在接收狀態(tài)下，接收功率較大時(shí)功率檢波器輸出大電壓值，還有就是使功率檢測電路的引入不影響信號(hào)通路的特性阻抗，因此功率檢波器RF輸入端不直接接在功率放大器信號(hào)輸入端，而是采用微帶線定向耦合器從RF通路中耦合出一部分功率輸入到功率檢測電路中。耦合微帶線定向耦合器用ADS2005A的無源電路設(shè)計(jì)向?qū)В≒assive Circuit DesignGuide）來設(shè)計(jì)。對設(shè)計(jì)出來的耦合微帶線定向耦合器進(jìn)行S參數(shù)仿真，界面為圖5。

圖5

在2.45GHz處，S11=-36.85dB，S21=-0.19dB，S31=-22.70dB，S41=-15.08dB。所以方向性系數(shù)D=5.62dB。

最終取微帶耦合線的物理尺寸為：微帶線寬度W=56mil，間距S=20mil，耦合線長L=650mil。

電平平移與驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)

功率檢測電路輸出的是一個(gè)接近線性的電壓信號(hào)而不是邏輯高低電平信號(hào)，不適合直接控制RF開關(guān)。因此需要一個(gè)電平平移與驅(qū)動(dòng)電路來將單一的初始控制信號(hào)變成穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)的一對反相的控制信號(hào)。所以電路采用一個(gè)三極管9011和一個(gè)雙P溝道場效應(yīng)管RF1K49093構(gòu)成。電平平移與驅(qū)動(dòng)電路如圖6所示。

圖6、電平平移與驅(qū)動(dòng)電路

雙向功率放大器的測試

由于所設(shè)計(jì)的雙向功率放大器是專門針對擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的，所以輸入輸出信號(hào)都是擴(kuò)頻信號(hào)，而且工作頻率較高，如果要觀察信號(hào)波形的話對測試儀器要求很高，所以不適合采用時(shí)域測試方法。這里主要介紹采用頻域測試方法來對雙向功率放大器進(jìn)行測試。

端口S參數(shù)的測試