如何才能實(shí)現(xiàn)基站功率放大器的監(jiān)控和控制

　　蜂窩通信的發(fā)展與先進(jìn)調(diào)制方案的關(guān)系日益密切。在最新一代（2.5G和3G）基站中，設(shè)計(jì)策略包括實(shí)現(xiàn)高線性度同時(shí)把功耗降至最低的方法。例如，通過監(jiān)控和控制基站功率放大器（PA）的性能，以使功率放大器的輸出功率最大，同時(shí)獲得最佳線性度和效率。幸運(yùn)的是，采用為此目的量身定做的分立式集成電路（IC），就可以很簡單地監(jiān)控和控制PA的輸出電平。無線基站在功耗、線性度、效率和成本方面的性能主要取決于信號(hào)鏈中的PA。硅橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體（LDMOS）晶體管具有低成本和大功率性能優(yōu)勢，非常適合現(xiàn)代蜂窩基站PA設(shè)計(jì)。線性度、效率和增益的內(nèi)在平衡決定著LDMOS PA晶體管的最佳偏置條件?；诃h(huán)保原因，基站電源效率的優(yōu)化也是電信業(yè)各公司的重要考慮事項(xiàng)。為降低基站的總能耗，減小它們對(duì)環(huán)境的影響，業(yè)界正在進(jìn)行不懈的努力。基站每天的運(yùn)行成本主要源自電能的消耗，其中，PA消耗的電能可能就占了一半以上。因此，優(yōu)化PA 的電源效率可提高基站的運(yùn)行性能，有助于保護(hù)環(huán)境和提高經(jīng)濟(jì)效益?？刂坡O偏置電流，使其在溫度和時(shí)間變化時(shí)保持恒定，這能夠顯著提高PA的總體性能，同時(shí)確保其輸出功率水平保持在規(guī)定范圍內(nèi)。控制柵極偏置電流的一種方法是把它與一個(gè)電阻分壓器固定在一起，在測試/評(píng)估階段優(yōu)化柵極電壓。雖然這種固定柵極電壓解決方案頗具成本效益，但它有一個(gè)大缺點(diǎn)，即沒有考慮到環(huán)境的變化、制造的擴(kuò)展或電源電壓的差異。利用一個(gè)高分辨率數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）或一個(gè)分辨率較低的數(shù)字電位計(jì)來動(dòng)態(tài)控制PA柵極電壓，可以對(duì)輸出功率進(jìn)行更好的控制。借助用戶可編程柵極電壓，即使電壓、溫度和其它環(huán)境參數(shù)發(fā)生變化，PA也能夠保持最佳偏置條件。影響PA漏極偏置電流的兩個(gè)主要因素是PA的高壓供電線的變化和片內(nèi)溫度的變化。PA晶體管的漏極電壓很容易受高壓供電線變化的影響。通過采用一個(gè)高端電流（I）檢測放大器來精確測量高壓供電線上的電流，就可以監(jiān)控PA晶體管的漏極電壓。滿量程電流讀數(shù)由一個(gè)外接檢測電阻（R）來設(shè)定。在監(jiān)控極高電流的應(yīng)用中，這個(gè)檢測電阻必須能耐受I2R的功耗。如果超出該電阻的額定功耗，電阻值可能偏移或電阻完全失效，造成兩端的差分電壓超過絕對(duì)最大額定值。測得的電壓以電流傳感器的輸出表示，可多路復(fù)用輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）中，以產(chǎn)生監(jiān)控所需的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。需注意確保電流傳感器的輸出電壓盡可能接近ADC的最大模擬輸入范圍。通過對(duì)高壓線的持續(xù)監(jiān)控，當(dāng)檢測到供電線上出現(xiàn)浪涌電壓時(shí)，功率放大器可以重新調(diào)節(jié)其柵極電壓，從而保持最佳的偏置條件。

　　閾值電壓和有效電子遷移率隨溫度升高而降低。因此，溫度的變化將引起輸出功率的變化。利用一個(gè)或多個(gè)分立式溫度傳感器測量PA的溫度，就可以監(jiān)控電路板上的溫度變化。同時(shí)各式各樣的分立式溫度傳感器可滿足系統(tǒng)要求，從模擬電壓輸出溫度傳感器到數(shù)字輸出溫度傳感器，控制接口有單線、I2C總線和串行外設(shè)接口（SPI）。