蜂窝电话功率放大器 天线接口的自适应调谐

　　引言

　　目前无线产品的设计原理涉及将功率放大器(PA)和低噪声放大器(LNA)设计为具有独立于天线的50Ω阻抗，而天线也被尽可能设计为在所需的频带上具有50Ω阻抗。集中多个无线应用在单个设备中需要天线在较多频带上操作，会影响性能。在将电话用作调制解调器时，无线数据应用将其他导体和电介质引入到天线环境，诸如木质和金属桌面。这些天线环境因素通过吸收和反射两种途径影响其性能。

　　两种常见的解决反射效应的方法是使用负载不敏感PA或连续可调谐天线。但其缺点是：尽管负载不敏感PA能将性能提高到4:1电压驻波比(VSWR)失配，可是用于收发信机的接收机部分的噪声源不敏感LNA不是标准供货产品;连续可调谐天线在实验室环境中提供了信道带宽上的理想调谐，但这是以物料成本增加和电路板面积变大为代价的。

　　折衷的解决方案

　　本文提出了一种折衷的解决方案，该方案在实现完整解决方案的最大利益，即为几乎所有阻抗提供匹配的同时，仅需较少的电路和较少的电路板面积。目前已经开发出了将PA和前端模块RF电子装置并入天线内部的蜂窝无线电天线模块。针对天线负载条件使天线和RF电路之间实现最佳匹配。对于处理天线经历不同负载条件的可调谐匹配电路，这是一种低成本的方法。该方法可使这些阻抗匹配达到20dB的良好的回波损耗，但不具备理想的50Ω阻抗。同时，该方法不能使所有的可能阻抗匹配达到良好的回波损耗，但可使天线在上述多种严酷环境条件下经历的阻抗匹配。这将实现理想的50Ω阻抗可调谐电路的大部分性能的提高，同时可显著减少成本，即电路板面积、软件开发成本和BOM。

　　已开发的可调谐匹配电路可使最严酷应用条件下天线的阻抗匹配达到良好的回波损耗。如图1所示，针对该电路进行仿真以观察能够达到的不同阻抗匹配等级，即20dB和理想50Ω的阻抗范围。

　　

 

　　图1 简单的单调谐元件匹配电路的范围

　　图2所示为该范围的6个应用条件下的天线阻抗。

　　

 

　　图2 具有附加的天线阻抗的调谐电路范围

　　这6个条件均得到该可调谐匹配电路的良好处理。然而，不同于使用较复杂和昂贵的可调谐匹配电路，在另外两个条件下放弃了20dB的匹配标准。在高频带和低频带上对超过20个不同的条件进行了测试。