一种对讲机射频前端模块的实现

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摘 要 本次设计的对讲机射频前端，采用高集成度的射频功率放大集成技术，可以取代传统复杂的电路设计，使对讲机的射频前端更加的简洁化，智能化。设计的整体方案是射频放大电路、电压控制电路，射频匹配电路、开关控制电路以及射频滤波电路完全的高度集成在一个模块上，大大节约了空间和设计成本。

【关键词】射频前端 高度集成 射频放大

1 引言

对讲功能在处理紧急通讯、突发事件方面不受基站信号覆盖范围的限制，更易实现。具有很大的市场前景。然而随着社会发展的，人们对对讲机的性能要求也越来高。这就需要对讲机厂商做出更好的解决方案。这也就对应用在对讲机射频前端部分的核心芯片有了更高的要求。早期的杭州士康曾推出SCT3252 数字对讲机基带信号处理芯片。SCT3252是士康设计的高集成数字对讲机基带处理芯片，全球首创单芯片数字对讲机解决方案。 SCT3252功能特性：CMOS工艺、数字对讲机专用芯片：、4FSK 调制解调、多种语音编解码、向下兼容模拟标准，自动识别、内置固件、封装 14x14mm LQFP100随着新材料新技术的不断发展，对讲机的使用要求更加的专业化、智能化和小型化，RDA1845与SCT3252这两款芯片实际上是市场上大多数包含了对讲机PA功能部分的各种分立器件和IC电路组成的数字对讲机具有代表性的解决方案。这两种解决方案都的发射前端都会使用到对讲机PA。这就使得对讲机PA在数字对讲机的解决方案中的作用尤为关键。无论何种对讲机解决方案，其射频前端的功率放大器都是不可或缺的。美国Hittite Microwave公推出的HMC580ST89 / HMC580ST89E芯片可以实现对讲机PA的功能，可以采用级联的方式实现射频前端功放的作用。作为单端输入/输出固定增益放大器系列，其可用于低频至高达6 GHz频率的应用中。这些模块包括锁相环、低噪声放大器、中频放大器、驱动器放大器和外部调谐电路等。这就要求对讲机设计厂商在使用这种PA的同时，还要整体的考虑PA的输入输出匹配电路和匹配阻抗等诸多的考虑因素。这就大大增加了技术难度和开发成本。功率放大器（PA）是关系到性能、占位面积和电池寿命的决定性因素。选择正确的PA是一项关键决策，可以帮助设计人员实现一个具有竞争优势的一流设计。然而目前对讲机PA在市面上的种类屈指可数，而且PA的输出功率远不能满足未来对讲机的发展要求。这就直接限制了对讲机设计者对设计方案的决策，从而不利于整个对讲机行业的发展。然而传统的对讲机的设计均采用繁杂的分立器件来实现，这样使得设计新型的对讲机十分不便，而且由于对讲机应用领域的多元化和小型化，传统低集成度的射频前端方案的劣势愈来愈体现了出来，基于这种情况，本次设计提出了使对讲机的射频前端高度集成的方式，大大简化电路的设计，为数字对讲机的发展提供更佳的设计方案。

2 整体设计方案

本次设计使用现有最新的封装技术，将射频放大电路、电压控制电路，射频匹配电路、开关控制电路以及射频滤波电路完全的集成在一个模块上。射频放大电路和电压控制电路可以使用cadence以及ADS设计软件，设计成一款独立的自带电压控制的射频功率放大芯片；开关电路可以采用Verilog的顶层设计方法，将其设计成一款独立的数字开关芯片；射频匹配电路可以按照射频功率放大电路的输入/输出阻抗共轭平衡的方向；再通过ADS设计软件对电路的设计仿真，找出输出功率和功率附加效率的最优组合的电路；射频滤波电路是为了滤除主波的高次谐波，一般主要设计滤除二次谐波最为关键，在中心频段采用多阶谐振电路的设计方案来抑制二次及更高次谐波。整个设计方案中的射频放大电路、电压控制电路，射频匹配电路、开关控制电路以及射频滤波电路按照对应的逻辑和电路关系连接起来，可使用一般的PCB设计软件，将各部分电路连接起来。

整体方案的原理图如图1所示。

3 工作原理

从上图可以看到，射频前端模块的输入端可以直接输入对讲机压控振荡器输出的信号，信号频率范围在400MHZ到470MHZ，输入进来的信号耦合到输入匹配电路上，经过输入端的电抗匹配，输出到射频功率放大器端口，经过一级或者多级的功率放大输出到输出匹配电路，对放大后的信号进行阻抗匹配到最佳性能点，由于此时输出的信号的二三次谐波可能较高，因此，再经过对应的射频滤波电路，来抑制放大后的输出信号的高次谐波，一般采用两到三阶的谐振电路；图中的电压控制电路也是数字对讲机的核心电路之一，它通过接收数字信号来控制射频功率放大器电路和开关电路，开关电路通过接收电压控制电路的数字信号来控制整个射频前端模块处于发射模式或者接收模式。整个模块通过外接天线就可以完成射频信号的发射和接收。

4 结论

本文设计的一种对讲机射频前端模块的实现，打破了传统对讲机设计方案使用繁杂的分立器件或者低集成度的射频前端，将射频前端中的关键电路高度集成在一个模块上，仅通过外接天线就可以实现对讲机的正常发射和接收，优化了设计方案，为对讲机设计者提供了一种全新的设计思路。

参考文献

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作者单位

安徽理工大学电气与信息工程学院 安徽省淮南市 232001