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降低WCDMA手机RF功率的方法

/?? 2013年06月24日 ?? 收藏0
扩频无线通讯标准IS-95/3GPP对线性度和相邻通道功率比(ACPR)做出了严格规定。为满足要求,宽频码分多址(W-CDMA)无线手机中要求采用高线性度的A类或A-B类RF功率放大器。不过,在输出功率为+28dBm时,这种类型功率放大器的功率附加效率(PAE)最大只有35%左右;如果输出功率降低,则PAE值更低。

在通话模式下功率放大器不会持续工作。当手机用户不说话时,功率放大器就会以半速率(50%工作时间)或1/8速率工作,所以在通话模式时无需担心手机发热。但是在数据模式下,功率放大器会一直工作直到数据传输完毕。功率放大器的低效率及连续作业很快就会耗尽电池电量,而随之产生的内部功耗还会使手机过热。

对支援高速数据传输服务的早期W-CDMA手机而言,功耗是一个主要难题。它迫使设计人员使用更大的散热片、更强的冷却气流以及更大容量的电池。幸运的是,在过去几年中,随着CDMA和W-CDMA手机用功率放大器在功效方面取得显着进步,上述问题已经得到了缓解。

在CDMA和W-CDMA系统,功率放大器的RF功率输出并非总是最大。为最佳化蜂巢式容量(基地台能同时处理的传输通道数量),每支手机都要控制各自的RF输出功率,以便基地台接收到的有效讯号噪音比程度对每只手机而言都是相同的。

从特定区域内许多手机的RF输出功率程度概率分布可知,一部标准的CDMA或W-CDMA手机的平均输出功率为:郊区+10dBm左右;市内+5dBm左右。所以,提高功率放大器效率的一个有效目标并不是最大功率程度,而是在+5dBm到+10dBm之间寻找一个合适的范围。

CDMA和W-CDMA功率放大器需要两个供电电压(见图)。VREF为内部驱动器阶和功率放大器阶提供偏置,而VCC则用来偏置驱动器和功率放大器的集电极。透过调整这两个电压,设计人员能够降低功率放大器的供电电流。

当RF发射功率为零时,功率放大器会自动将静态电流拉到100mA(典型值),而此时VREF和VCC分别为3V和3.4V。将VREF从3V降到2.9V能使静态电流降低大约20mA。


CDMA/W-CDMA手机功率放大器设计中需要两个供电电压:Vref和Vcc。可透过调整这两个电压减小功率放大器的工作电流。

所以,设计人员透过降低VREF可以在很大程度上减少功率放大器的静态电流,但是要保证功率放大器的线性度和ACPR不低于规范要求。

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第1页:降低WCDMA手机RF功率的方法

第2页:降低VREF和VCC

第3页:最佳化PAE


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WCDMA? RF功率?

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