从功率预算的视点而言,直接由电池供电的射频功率放大器(RF PA)是需求要点考虑的元件。传统上,CDMA/WCDMA蜂窝规范中运用的射频功率放大器都直接由电池供电,这种供电办法使体系很简单规划,可是,这种规范中运用的线性功率放大器在整个发射功率范围内的实践功率很低。本文叙述一种经过DC/DC转化器供给高效RF PA体系电源办理的计划。
跟着蜂窝规范的不断发展,传输速率已从CDMA-1规范中的14.4kbps发展到CDMA2000/WCDMA规范中的2Mbps。此外,为了添加从每个用户取得的平均收入,蜂窝通讯运营商已开端添加与3G电话相关的服务。一起,通话时间和电池寿数也希望选用具有相同或稍高一些容量的电池来取得进步。这使得体系规划更赋有挑战性。体系规划师有必要十分慎重,对手机电路板上每一个元件的功率进行调查。从功率预算的视点而言,直接由电池供电的射频功率放大器(RF PA)是需求要点考虑的元件。
CDMA和WCDMA选用的调制电路导致了一种表现为十分数振幅包络的调幅信号的发生。为了坚持信号的完整性以及促进频谱再生,需求一种线性功率放大器。但是,因为功率放大器只要运转在增益紧缩条件下才干坚持较高的功率,因而转化功率并不高。为了到达所需求的线性,实践发射功率从功率放大器的紧缩点开端补偿,这导致了功率的全体下降。当手机以发射形式作业时,因为功率放大器实践功率低,射频部分的功耗将占功率总预算的65%。
图1:旧办法与新办法
因而,选用磁性降压转化器供电是线性功率放大器的抱负挑选,这将大幅度进步体系的功率。添加的功率功率(PAE)是功率放大器的首要性能指标。
PAE(%)= (POUT-PIN)/Pdc
运用DC-DC转化器(功率放大器电源稳压器)的首要意图是削减分母中的Pdc因子。当功率放大器与电池直接相连时,Pdc=Vbatt*Ibatt,而当它运用功率放大器电源稳压器供电时,Pdc=V o*I o。现在咱们能够看出,为了添加PAE,V o和Io 有必要低于Vbatt和Ibatt。这能够经过下降发射的射频功率电平,下降功率放大器电源稳压器的输出电压来完成。这样也下降了Io (功率放大器的吸收电流),而且因为DC-DC转化器的高效性,电池的输出电流也会下降。
为了真实了解电源稳压器为功率放大器带来的功率节约,考虑面向不同调制办法的功率概率图十分重要(见图2)。功率概率图在城市区域和村庄区域会有所不同。
图2:在规范手机中,功率放大器在大多数时间内发射低功率电平,选用功率放大器电源稳压器会进步功率节约的概率。
如图3所示,为了契合邻道功率按捺比(ACPR)的要求,DC-DC转化器的输出电压有必要跟着发射功率电平的改动而改动。在0d Bm到20d Bm的功率电平范围内,电池电流可节约多达50mA。图2表明的是功率放大器在大多数时间内,运转在这样的功率电平范围内。
图3:当功率放大器运用DC-DC转化器供电时,电池电流的节约情况
图4:当功率放大器由电源稳压器供电时,功率节约的百分比
那么,当发射功率电平进步时,咱们为什么有必要改动DC-DC转化器的电压呢?答案是:这种改动是坚持邻道功率按捺比(ACPR)的需求。ACPR用于表明功率放大器的失真情况和其他子体系或体系引起邻信道搅扰的趋向。它指的是主信道的功率谱密度(PSD)与在几种不同的失调频率下丈量的功率谱密度的比值。
图5:功率放大器的供电压和POUT怎样影响ACLR