利用分立式器件提升蜂窩基站PA性能

　　隨著蜂窩基站技術(shù)的不斷發(fā)展，對射頻（RF）信號的要求更為復雜。通過對基站的功率放大器（PA）性能監(jiān)測與控制，可以最大化地提高功率放大器的輸出，同時又可獲得最優(yōu)越的線性度和效率。本文將討論如何利用分立式IC對功率放大器進行監(jiān)測與控制。

　　借助汲極偏壓電流控制提高PA效率

　　基站的性能，是由功耗、線性度、效率以及成本評價，主要由信號鏈中的功率放大器決定的。橫向擴散金屬氧化物半導體 （LDMOS）晶體管的低成本和大功率放大器的特性，使它們成為當今蜂窩基站功率放大器設計中的首選。而對線性度、效率和增益等方面的折衷考慮，則確定LDMOS功率放大器晶體管最佳的偏置狀態(tài)?；诃h(huán)境上的原因，基站電源效率的最佳化成為各電信產(chǎn)業(yè)公司的主要考慮。目前業(yè)界正致力于降低基站的總能源消耗，以此來減少基站對環(huán)境的影響。基站每天的主要運行成本是電能，而功率放大器可以消耗基站所需的一半以上的電力，所以，優(yōu)化功率放大器的效率就可以改善運行性能，以及提供環(huán)境和財務的效益。通過對汲極偏壓電流的控制，使其隨溫度和時間的變化保持一個恒定值，即可大幅地改善功率放大器的整體性能，同時又可確保功率放大器工作在調(diào)整的輸出功率放大器范圍之內(nèi)。其中的一個控制閘極偏流的方法，是在測試和評估階段對閘極電壓進行優(yōu)化，然后用一個電阻分壓器將其固定起來。雖然此固定閘極電壓的方法是有效且低成本的，但主要的缺點是沒有考慮到環(huán)境、制造容差或電源電壓的變化。使用一個高分辨率數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器（DAC），或一個較低分辨率的數(shù)字電位計對功率放大器閘極電壓進行動態(tài)控制，將可以對輸出功率放大器提供更強的控制。一種用戶可編程的閘極電壓可以使功率放大器維持在最佳偏流狀態(tài)，無論電壓、溫度以及其他環(huán)境參數(shù)如何變化。

　　影響PA汲極偏流二大主因剖析

　　兩個影響功率放大器汲極偏流的主要因素為功率放大器高壓電源在線的變化與芯片的溫度變化。功率放大器晶體管的汲極電壓容易受到高壓電源在線變化的影響。使用一個高階電流檢測放大器來精確測定高壓電源在線的電流，就可對功率放大器晶體管的汲極電壓進行監(jiān)測。用一個外部的傳感電阻對滿刻度電流讀數(shù)進行設定，在監(jiān)測高電流的應用中，傳感電阻必須能夠消耗 I2R的功耗，若超過電阻的極限功耗，其阻值就會漂移，或者完全損壞，而造成電阻兩端之間的差動電壓值超過絕對最大值。電流傳感器輸出端測得電壓，可通過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）取樣（圖1），以產(chǎn)生用于監(jiān)測用的數(shù)字量。在此必須注意，電流傳感器的輸出電壓須盡量接近ADC的滿量程輸入范圍，對高壓電源線的恒久監(jiān)測，可使功率放大器監(jiān)測到高壓電源在線出現(xiàn)浪涌電壓的時，重新調(diào)整它的閘極電壓，從而維持在最優(yōu)的偏置狀態(tài)。