2.4G射频双向功放电路设计

低噪声放大芯片选择Hittite公司的HMC286E。HMC286E是专门为2.3GHz~2.5GHz的扩频系统设计的低噪声放大器（LNA），在+3V供电情况下可以提供19dB信号增益和1.7dB的低噪声系数，并且耗电仅8.5mA。在2.4GHz时的一阶增益压缩点（P1dB）是+6dBm，三阶交调截取点（IP3）是+12dBm。

在接收低噪声放大器（LNA）输入端加一级带通滤波器，考虑到实际功放尺寸的限制，本设计采用表面安装的低温烧结陶瓷（LTCC，Low-Temperature Cofired Ceramics）带通滤波器BF2520-B2R4CAC。它的插入损耗很小，最大为1.5dB。

BF2520-B2R4CAC带通滤波器S参数如图4所示。

图4、BF2520-B2R4CAC的S参数曲线

收发切换电路的设计

为了使功放电路可以工作在TDD模式下，在R F 收发器端和天线端各加一个射频单刀双掷（SPDT）开关。直接采用SkyWorks 公司的GaAs 集成SPDT开关芯片AS179-92。该芯片插入损耗为0.4db，上升下降时间为10ns。

功率检测电路的设计

切换控制信号通过对功率检波器输出信号整形变换得到，因此功率检测电路的性能对实现收发控制至关重要。功率检测芯片选择Linear公司的LT5534ESC6。为了不使在接收状态下，接收功率较大时功率检波器输出大电压值，还有就是使功率检测电路的引入不影响信号通路的特性阻抗，因此功率检波器RF输入端不直接接在功率放大器信号输入端，而是采用微带线定向耦合器从RF通路中耦合出一部分功率输入到功率检测电路中。耦合微带线定向耦合器用ADS2005A的无源电路设计向导（Passive Circuit DesignGuide）来设计。对设计出来的耦合微带线定向耦合器进行S参数仿真，界面为图5。

图5

在2.45GHz处，S11=-36.85dB，S21=-0.19dB，S31=-22.70dB，S41=-15.08dB。所以方向性系数D=5.62dB。

最终取微带耦合线的物理尺寸为：微带线宽度W=56mil，间距S=20mil，耦合线长L=650mil。

电平平移与驱动电路的设计

功率检测电路输出的是一个接近线性的电压信号而不是逻辑高低电平信号，不适合直接控制RF开关。因此需要一个电平平移与驱动电路来将单一的初始控制信号变成稳定的驱动能力强的一对反相的控制信号。所以电路采用一个三极管9011和一个双P沟道场效应管RF1K49093构成。电平平移与驱动电路如图6所示。

图6、电平平移与驱动电路

双向功率放大器的测试

由于所设计的双向功率放大器是专门针对扩频通信系统的，所以输入输出信号都是扩频信号，而且工作频率较高，如果要观察信号波形的话对测试仪器要求很高，所以不适合采用时域测试方法。这里主要介绍采用频域测试方法来对双向功率放大器进行测试。

端口S参数的测试