3.3射频功率放大器电路设计实例
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为40～160mA，CGB240总的功率增加效率（PAE）为 50％，采用4级模拟功率控制。在低功率模式，具有高 的PAE，可以达到16dBm/30％。输出功率可通过一个 模拟控制电压（VCTR）来调整。CGB240采用简单的 外部输入、级间和输出匹配电路，并具有高的谐波抑 制能力（典型值>35dBc）。 CGB240采用TSSOP-10封装，引脚功能见表3.3.2。
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
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
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
3.3.4 基于AD8353的100MHz～2.7GHz
功率放大器驱动电路
AD8353是工作频率为100MHz～2.7GHz的宽带固定增 益的线性放大器，采用CP-8封装，AD8353内部具有二 级反馈放大器，有并联和串联两种反馈。第一级产生 大约10dB的增益。第二级是PNP-NPN达林顿输出级， 它也产生大约10dB的增益。单端输入单端输出，输入 端和输出端的阻抗为50，可直接插入在一个50的系 统中应用。
CGB240内部结构方框图如图3.3.2所示，芯片内部包 含有2级放大器。
图3.3.2 CGB240 内部结构方框图 CGB240使用微带线（TRL）匹配的蓝牙射频功率放大器电路 和印制板图（PCB），如图3.3.3所示，在PCB中，VC1和VC2 连接在一起，VCtr1和VCtr2连接在一起。元器件参数见表3.3.3 。CGB240使用的分立元件匹配的蓝牙功率放大器电路和印制 板图如图3.3.4所示，元器件参数见表3.3.4。
AD8353应用电路原理图、元器件布局图和印制板图如 图3.3.6所示。该电路采用2.7～5.5V的单电源供电。电
源用0.47F和100pF的电容去耦。C1和C2为隔直电容， 注意L1是射频扼流圈，仅在VCC=3V时使用，推荐值为
100nH，用于提高输出级的电流。由于AD8353的输出
端VOUT（引脚7）是输出放大器的集电极，当VCC=5V
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 ISM频带等无线系统 中。
CGB240采用单电源供电，工作电压范围为2.0～5.5V，
当电源电压VCC=3.3V时，输出功率Po为23dBm，电流
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。
第1级功率放大器漏极偏置电压输入端（VD1）（引脚
7）连接一个100pF的旁路电容。
第2级功率放大器栅极偏置电压输入端（VG2）（引脚
27）通过10电阻提供偏置，引脚端连接一个10pF的 电容旁路到地，电源端连接一个1000pF的电容旁路到 地。
低噪声放大器输入（LNA in）（引脚11）使用50的 传输线与开关引脚13连接，射频输入信号为20dBm， 输入隔直电容大于24pF。 低噪声放大器输出（LNA out）（引脚8）端的射频输 出信号为7dBm，偏置电压通过电感线圈、10电阻 接入，并连接100pF和1000pF旁路电容器，工作电压 为3～5V，电流消耗为5mA。
HPMX3003的LNA利用GaAs的低噪声特征，可构成一个 匹配的宽带放大器，具有13dB的增益，2.2dB的噪声系 数；HPMX3003的开关为线性操作并提供+55dBm的IP3； HPMX3003的功率放大器产生高达27.5dBm的输出功率， 功率增加效率PAE为35％。HPMX3003采用微型SSOP-28 封装。
图3.3.7 作为功率放大器的驱动器
图3.3.8 作为本机振荡器的驱动器
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）。
时，不必使用扼流圈，节点内偏置约为2.2V，从而， 在VOUT输出端和其负载间需连接一个隔直电容，其值 大小应不小于100pF。
图3.3.6 AD8353应用电路图
AD8353 可 作 为 传 输 器 功 率 放 大 器 的 驱 动 器 （ 见 图 3.3.7）。这个放大器具有高反向隔离性能，也可作 为一个本机振荡器缓冲器使用，它还能作为窄带上 变频或下变频混频器的本机振荡器的驱动器（见图 3.3.8）。
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。
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。
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。
图3.3.1 900MHz/1.9GHz/2.5GHz的功率放大器电路和元器件布局图
HPMX3003的1.5～2.5GHz应用电路如图3.3.5所示。该 图在LNA输入（LNAin）和LNA输出（LNAout）的电感 参数可根据工作频率范围调整（例如在1900MHz时为 5nH，在2400MHz时为2.5nH）。
图3.3.5中引脚1，2，3，5，6，9，10，12，16，17， 19，20，23，24为接地端。接地引脚是器件的主要散 热通道，使用多个通孔的连接形式，使寄生电感最小。
图3.3.3 CGB240使用微带线匹配的蓝牙功率放大器电路和印制板图
图3.3.4 CGB240使用分立元件匹配的蓝牙功率放大器电路和印制板图
3.3.3 基于HPMX3003的1.5～2.5GHz
LNA/开关/功率放大器电路
HPMX3003的内部包括一个低噪声放大器（LNA）、一个 GaAs（砷化镓）MMIC（单片式微波集成电路）开关和 一个功率放大器。HPMX3003的每一个部分都能单独使 用，既能作为“射频前端”，也能作为功率级，还可应 用于PCS、无线电话系统、无线局域网和ISM频带扩频系 统的无线电收发器中。
开关输入/输出端（SW1和SW2）（引脚13和18）通过 50的传输线接到LNA或PA，传输线上不能传输直流 电压。
开关控制引脚（C1和C2）（引脚14和16）的开关关闭 控制电压为0V，导通电压为3～5V。当C1关闭时C2 一定要打开，反之，当C2关闭时C1一定要打开。
天线连接引脚端（Antenna）（引脚15）通过50的传 输线连接到天线，传输线上不能有直流电压。
器件工作在900MHz时，有20dB的增益，输出三阶截点 （OIP3）大于23dBm，噪声系数为5.3dB，反向隔离 度为35dB。工作在2.7GHz时，有15.6dB的增益， OIP3为19dBm，噪声系数为6.8dB，反向隔离度为 30dB。
AD8353可广泛应用于VCO缓冲器、通用TX/RX放大器、 功率放大器预驱动器和低功耗天线驱动器中。
功率放大器输入端（PA in）（引脚4）射频输入功率 为+4dBm，输入端连接50的传输线，外接大于24pF 的隔直电容。偏置电压通过500电阻接入一个100pF 电容旁路到地。
功率放大器（PA out）（引脚源自文库1，22和25）射频输出 功率为+27dBm，偏置电压通过电感线圈接入。
图3.3.5 HPMX3003的1.5～2.5GHz应用电路（图中参数为在2.4GHz的应用）
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。
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。
3.3 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
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
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
3.3.4 基于AD8353的100MHz～2.7GHz
功率放大器驱动电路
AD8353是工作频率为100MHz～2.7GHz的宽带固定增 益的线性放大器，采用CP-8封装，AD8353内部具有二 级反馈放大器，有并联和串联两种反馈。第一级产生 大约10dB的增益。第二级是PNP-NPN达林顿输出级， 它也产生大约10dB的增益。单端输入单端输出，输入 端和输出端的阻抗为50，可直接插入在一个50的系 统中应用。
CGB240内部结构方框图如图3.3.2所示，芯片内部包 含有2级放大器。
图3.3.2 CGB240 内部结构方框图 CGB240使用微带线（TRL）匹配的蓝牙射频功率放大器电路 和印制板图（PCB），如图3.3.3所示，在PCB中，VC1和VC2 连接在一起，VCtr1和VCtr2连接在一起。元器件参数见表3.3.3 。CGB240使用的分立元件匹配的蓝牙功率放大器电路和印制 板图如图3.3.4所示，元器件参数见表3.3.4。
AD8353应用电路原理图、元器件布局图和印制板图如 图3.3.6所示。该电路采用2.7～5.5V的单电源供电。电
源用0.47F和100pF的电容去耦。C1和C2为隔直电容， 注意L1是射频扼流圈，仅在VCC=3V时使用，推荐值为
100nH，用于提高输出级的电流。由于AD8353的输出
端VOUT（引脚7）是输出放大器的集电极，当VCC=5V
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 ISM频带等无线系统 中。
CGB240采用单电源供电，工作电压范围为2.0～5.5V，
当电源电压VCC=3.3V时，输出功率Po为23dBm，电流
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。
第1级功率放大器漏极偏置电压输入端（VD1）（引脚
7）连接一个100pF的旁路电容。
第2级功率放大器栅极偏置电压输入端（VG2）（引脚
27）通过10电阻提供偏置，引脚端连接一个10pF的 电容旁路到地，电源端连接一个1000pF的电容旁路到 地。
低噪声放大器输入（LNA in）（引脚11）使用50的 传输线与开关引脚13连接，射频输入信号为20dBm， 输入隔直电容大于24pF。 低噪声放大器输出（LNA out）（引脚8）端的射频输 出信号为7dBm，偏置电压通过电感线圈、10电阻 接入，并连接100pF和1000pF旁路电容器，工作电压 为3～5V，电流消耗为5mA。
HPMX3003的LNA利用GaAs的低噪声特征，可构成一个 匹配的宽带放大器，具有13dB的增益，2.2dB的噪声系 数；HPMX3003的开关为线性操作并提供+55dBm的IP3； HPMX3003的功率放大器产生高达27.5dBm的输出功率， 功率增加效率PAE为35％。HPMX3003采用微型SSOP-28 封装。
图3.3.7 作为功率放大器的驱动器
图3.3.8 作为本机振荡器的驱动器
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）。
时，不必使用扼流圈，节点内偏置约为2.2V，从而， 在VOUT输出端和其负载间需连接一个隔直电容，其值 大小应不小于100pF。
图3.3.6 AD8353应用电路图
AD8353 可 作 为 传 输 器 功 率 放 大 器 的 驱 动 器 （ 见 图 3.3.7）。这个放大器具有高反向隔离性能，也可作 为一个本机振荡器缓冲器使用，它还能作为窄带上 变频或下变频混频器的本机振荡器的驱动器（见图 3.3.8）。
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。
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。
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。
图3.3.1 900MHz/1.9GHz/2.5GHz的功率放大器电路和元器件布局图
HPMX3003的1.5～2.5GHz应用电路如图3.3.5所示。该 图在LNA输入（LNAin）和LNA输出（LNAout）的电感 参数可根据工作频率范围调整（例如在1900MHz时为 5nH，在2400MHz时为2.5nH）。
图3.3.5中引脚1，2，3，5，6，9，10，12，16，17， 19，20，23，24为接地端。接地引脚是器件的主要散 热通道，使用多个通孔的连接形式，使寄生电感最小。
图3.3.3 CGB240使用微带线匹配的蓝牙功率放大器电路和印制板图
图3.3.4 CGB240使用分立元件匹配的蓝牙功率放大器电路和印制板图
3.3.3 基于HPMX3003的1.5～2.5GHz
LNA/开关/功率放大器电路
HPMX3003的内部包括一个低噪声放大器（LNA）、一个 GaAs（砷化镓）MMIC（单片式微波集成电路）开关和 一个功率放大器。HPMX3003的每一个部分都能单独使 用，既能作为“射频前端”，也能作为功率级，还可应 用于PCS、无线电话系统、无线局域网和ISM频带扩频系 统的无线电收发器中。
开关输入/输出端（SW1和SW2）（引脚13和18）通过 50的传输线接到LNA或PA，传输线上不能传输直流 电压。
开关控制引脚（C1和C2）（引脚14和16）的开关关闭 控制电压为0V，导通电压为3～5V。当C1关闭时C2 一定要打开，反之，当C2关闭时C1一定要打开。
天线连接引脚端（Antenna）（引脚15）通过50的传 输线连接到天线，传输线上不能有直流电压。
器件工作在900MHz时，有20dB的增益，输出三阶截点 （OIP3）大于23dBm，噪声系数为5.3dB，反向隔离 度为35dB。工作在2.7GHz时，有15.6dB的增益， OIP3为19dBm，噪声系数为6.8dB，反向隔离度为 30dB。
AD8353可广泛应用于VCO缓冲器、通用TX/RX放大器、 功率放大器预驱动器和低功耗天线驱动器中。
功率放大器输入端（PA in）（引脚4）射频输入功率 为+4dBm，输入端连接50的传输线，外接大于24pF 的隔直电容。偏置电压通过500电阻接入一个100pF 电容旁路到地。
功率放大器（PA out）（引脚源自文库1，22和25）射频输出 功率为+27dBm，偏置电压通过电感线圈接入。
图3.3.5 HPMX3003的1.5～2.5GHz应用电路（图中参数为在2.4GHz的应用）
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。
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。