准确的RF功率办理是现代无线发射器的热点话题，从基站的功率放大器维护到移动运用中的延伸电池运用时刻，它都有许多的长处。RF功率监测器，比方对数放大器，答应RF功率丈量体系在一个较宽的规模监控和动态调整发射功率。虽然近几年来功率监测的精度已经有了很大改进，可是关于像那些需求高功率发射的运用乃至遭到0 dB功率监测差错细微改变引起的显着影响。因而促进不断进步检测器功能。
将对数放大器和温度传感器结合起来是一种可行的规划温度补偿计划，以显着减小RF功率办理中两项首要差错要素的效果——温度和制作工艺改变。在某些状况下，将温度补偿硬件集成到功率检测芯片中。
RF功率办理概述
准确的基站RF功率办理十分重要，发射功率放大器的驱动才能超越需求的输出功率水平会丢失很大。过多的电流耗费不光导致添加本钱而且还会引起需求添加散热办法的散热问题。在极点状况下，功率放大器过驱动会导致由焚毁毛病发生的牢靠性问题。
准确的基站RF功率办理别的一个长处相同超越移动发射器，因为他们有相同的要求。有了准确操控输出功率的才能，移动设备可以使电源电流开支最小。例如，RF功率办理答应发射的功率被精密约束在需求功率水平的最小值，然后减小电池电流。准确地操控功率会延伸通话时刻，一起还答应移动发射器契合蜂窝规范要求。
图1示出典型RF功率办理电路的框图。发射信号通道由三个连接的单元组成：基带，射频（RF）发射，功率放大器。在发射信号抵达天线之前，其间发射信号的一部分被双向耦合器采样。将采样的RF功率送到功率检测器，在这里将它转换为直流电压。再将功率检测器的输出电压数字化而且送到数字信号处理器（DSP）或微操控器（MCU）。一旦得到数字化的功率丈量值，就可依据丈量的输出功率与要求的输出功率之间的联系做出决议。MCU可运用数模转换器（DAC）和可变增益放大器（VGA）调整输出功率，以驱动信号通道的功率操控——不管基带信号、RF信号仍是功率放大器。一旦丈量的输出功率与要求的输出功率之间到达平衡，RF功率办理环路将到达稳态。一起，引进温度传感器作为MCU的输入以添加温度补偿才能。在发射器中仅用模仿电路，就可以完结一个相似的RF功率办理环路。
图1. RF功率办理电路运用对数放大器，充分运用其以dB为单位呈线性的宽检测规模
曾经，在RF功率办理电路中一向运用二极管检测器来调整发射功率。它们在高输入功率值时供给杰出的温度功能，但在低输入功率时功能变坏。乃至运用温度补偿电路，因为二极管检测器在低输入功率下使温度功能变坏，只能供给很小的检测规模，一种盛行的替代二极管检测器的办法是解调对数放大器。对数放大器供给一个很简略运用以dB为单位呈线性的RF功率检测呼应而且具有很宽的动态规模。
对数放大器
图2示出逐级紧缩对数放大器。在本例中， 有4个10 dB级联的限幅放大器构成了逐渐的紧缩链。5个全波整流检测器单元将RF信号电压转换为电流——其间一个检测器单元在RF输入端，其他4个在放大器级的输出端。检测器单元发生的电流与电压信号起伏成份额，而且将这些电流相加以近似一个对数函数。用一个高增益级将流入的电流总和转换成电压。跨接在4个10 dB放大器上的5个检测器单元答应对数放大器具有50 dB检测规模。
图2. 跨接在4个10 dB放大器之间的5个检波器答应逐级紧缩对数放大器到达50 dB检测规模
图3示出60 dB动态规模1 MHz～8 GHz带宽对数放大器在2.2G Hz时的传递函数。RF输出功率与其输出电压之间出现一种线性联系，也便是说，当输入功率添加时，对应的输出电压以dB为单位呈线性联系跟着添加。图中还包含一条对数一致性差错曲线。这条对数一致性差错曲线用于更近一步的查看对数放大器的功能。在用灰色亮线表明的检测规模的线性区，可核算该传递函数的斜率和它与X轴的截距。这个信息供给了一个简略的抱负模型以便与对数放大器的实践呼应来比较。抱负的线性参阅模型在图顶用虚线表明。抱负的线性模型与实践的呼应曲线相比较发生对数一致性差错曲线（以dB为单位）。
图3. 在对数放大器检测规模的线性区核算的抱负的参阅模型与其实践呼应曲线相比较。比较成果发生对数一致性差错曲线。
核算对数放大器一致性差错的办法相似于在RF功率办理体系校准中选用的两点校准办法。产品测验进程中，在检测器的线性规模内挑选两个已知的RF信号强度。运用其发生的输出电压，可以核算斜率和截距呼应特性，并存储在非易失性存储器中以便树立一个简略的线性公式。运用以dB为单位呈线性的函数联系和丈量到的检测器电压，很简略核算现场的发射功率。运用两点校准的重要长处便是削减本钱、缩短测验时刻。但是，这种校准办法仅是因为对数放大器的线性功能才成为或许。
因为校准一般是在一个温度下做的，所以温度对检测器的定量影响是很十分重要的。对数检测器的精度随温度的改变可用一致性差错表明。图4示出作业频率高达3.5 GHz的45 dB对数放大器在900 MHz的传递函数。图中包含在-40ºC和+85ºC时的传递函数，以及对数一致性差错随温度改变的联系曲线。因为所谓的两点校准状况，用相同的25ºC线性参阅发生三条线性一致性差错曲线。
图4. 在900 MHz处单个器材的对数一致性差错示出作业温度规模内±0.5dB的精度。
对数放大器在25°C环境温度的传递函数具有50.25 dB/V的斜率和-51.6 dBm的截距（线性参阅直线的延伸线与X轴的交点）。25°C的曲线在0 dB差错线周围动摇，但是，在两头温度处具有较小的斜率和截距偏移。在作业温度规模和40 dB检测规模内，单个器材的对数一致性差错坚持在±0.5 dB以内。在+85°C时的温度漂移是动态规模的约束。虽然单个器材在作业温度规模内或许会有好的准确度，但是因为半导体制作工艺引起的器材之间固有的细微差异可以证明关于准确的RF功率办理是一种妨碍。
图5示出70个器材对数一致性差错的散布。在很宽的器材规模内抽样以证明制作工艺引起的差错。每个器材都有三条相对25°C线性参阅值校准的温度曲线。虽然器材与器材之间有显着的差错，但其散布值十分挨近。在作业温度规模和大于40 dB的检测规模内器材的整体散布曲线具有±1 dB的精度。因为器材与器材之间具有可重复性的漂移然后引进温度补偿。
图5. 器材之间的对数一致性差错显着不同，但其整体散布十分挨近。
一般无线通信规范要求发射功率检测计划具有±1-dB 和±2-dB的精度，而在极点温度则放宽约束。对数放大器的初始精度无需精密调整便满意满意大多数规范。虽然如此，对数放大器仍是有许多显着长处，它们超出了由不同规范决议的RF功率办理要求。
MCU如何能补偿差错
正如前面所评论的，MCU可以运用发射信号通道的偏置电压有效地调整发射功率。通过添加温度传感器，MCU可以更进一步进步RF功率办理体系的精度。只需检测器具有可重复性的温度漂移，对某些丈量值的差错补偿是可以完结的。可将考虑到环境改变的补偿算法程序集成到MCU的决策程序中以显着削减或消除制作工艺和温度改变。例如，假如一个功率检测器具有可重复性的温度漂移，那么为了消除已知温度下预期的差错可选用一种补偿算法。
图6示出许多对数放大器的对数一致性差错曲线。在3.5 GHz，温度漂移从+1 dB扩展到-4 dB。器材在-40°C时的整体散布曲线紧随25°C时的曲线。相反，在+85°C 的该散布曲线移动了2.5 dB，而且不再与25°C时的散布曲线平行。虽然在这个频率处的温度漂移很大，但在每个特定温度下的散布坚持的十分挨近。因为这些飘移的可重复性，所以可以完结一种补偿计划显着进步精度。
图6. 在3.5 GHz 处+85°C时的温度漂移散布曲线移动并不再与25°C时的散布曲线平行。
通过+85°C对数一致性曲线的线性区的趋势线表明该温度的差错模型。
因为斜率和截距随温度改变导致温度漂移。鉴于这种知道，通过剖析器材的整体散布曲线可以总结出一个差错模型。可以树立散布曲线随温度移动的差错表达式，如图6所示。图中画出的通过+85°C对数一致性曲线的线性区的趋势线——差错线，它表明在+85°C时的差错模型。运用该差错线的斜率和截距特性，运用补偿函数联系可抵消这种温度改变。虽然如此，该差错模型仅描绘+85°C时温度漂移带来的差错。
大多数的温度漂移发生在+25°C和+85°C之间。对一切温度都遍及适用的差错函数可运用一个温度份额因子k（T）来树立各种温度规模的函数联系，其间k（T）是温度的函数。将补偿差错函数和温度份额因子函数结合起来，组合成果如图7所示。当温度升高的时分，份额因数将跟着改变，然后可消除因为温度漂移上升引起的差错。
图7示出AD8312选用上述差错补偿办法的对数一致性散布。差错补偿前，对数一致性差错为5 dB。差错补偿后，在从-30 dBm 至 0 dBm功率输入规模之间，在整个作业温度规模内对数一致性差错进步到大约±0.5 dB。这种RF功率办理体系可到达的精度是由器材的整体散布曲线确认的。相同的成果关于温度漂移不显着的低温文低频状况也可适用。
图7. 用补偿差错函数抵消温温度改变引起的差错。
用差错补偿改进整个温度规模内的对数一致性差错。
在半导体制作进程期间，有些参数在改变，比方薄层电阻、电容和β值。一切这些参数改变都会影响对数放大器的斜率、截距及检测器的温度功能。减轻制作工艺参数改变形成影响的一种办法便是运用激光微调对数放大器。图8示出通过激光微调的60 dB对数放大器在1.9 GHz处的对数一致性差错散布曲线。该器材不选用数字补偿而是模仿补偿办法，即运用内置温度电路和外部电阻器来优化温度功能。电阻值依赖于批改系数要求的数值。这种模仿补偿电路的效果可以使丈量成果违背整体散布曲线中心值的程度到达±0.5-dB。
图8. 激光微调对数放大器选用模仿补偿电路可完结准确的RF功率办理，而不是数字补偿。
定论
运用准确的RF功率办理，基站和手机发射器可以从功率放大器维护和削减功耗方面取得长处，然后远远超越了蜂窝规范的要求。运用安稳的对数放大器和温度传感器，MCU可以补偿温度漂移差错以进步RF功率办理体系的总精度。对数放大器与温度散布密切相关，所以答应简略的差错补偿。用于适中温度漂移的两点校准可以为在整个温度规模内到达±0.5-dB精度的准确RF功率办理成为或许。
