如何使用RF功率校準(zhǔn)提高無線發(fā)射機(jī)的性能

　　在設(shè)計(jì)無線發(fā)射機(jī)時(shí)，RF功率的測量和控制是一項(xiàng)關(guān)鍵考慮因素。高功率RF放大器（PA）極少在開環(huán)模式下工作，也就是說，送到天線口的功率并沒有以某種方式進(jìn)行監(jiān)控。但是，如發(fā)送功率大小、網(wǎng)絡(luò)魯棒性以及與其它無線網(wǎng)絡(luò)共存的法規(guī)要求對發(fā)送功率進(jìn)行嚴(yán)格控制。除了這些外部要求以外，精確的RF功率控制可以提高頻譜性能，并且節(jié)省發(fā)射機(jī)功率放大器的成本和功耗。為了調(diào)節(jié)發(fā)送功率，可能需要在出廠時(shí)對功率放大器的輸出功率進(jìn)行某種形式的校準(zhǔn)。對于不同的復(fù)雜度和有效性，校準(zhǔn)算法的變化很大。本應(yīng)用筆記介紹如何實(shí)現(xiàn)典型的RF功率控制方案，并且比較了多種工廠校準(zhǔn)算法的效果和效率。

　　具有集成功率控制的典型無線發(fā)射機(jī)

　　如圖1所示，這是一個(gè)典型的無線發(fā)射機(jī)框圖，集成了發(fā)射功率測量和控制功能。通過采用定向耦合器，PA的一小部分信號被反饋到RF檢波器。在該情況下，耦合器的位置一般靠近天線，位于雙工器和隔離器之后，因此在校準(zhǔn)過程中需考慮與這些器件相關(guān)的功率損耗。定向耦合器的耦合系數(shù)的典型值為20 dB~30 dB，因此耦合器的反饋信號比送到天線口的信號低20 dB~30 dB。以該方式耦合信號功率將導(dǎo)致發(fā)射路徑中的功率損耗，該插入損耗通常為零點(diǎn)幾分貝。在無線基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用中，最大發(fā)射功率的典型范圍是30 dBm~50 dBm（1W~100W），對于測量發(fā)射功率的RF檢波器而言，定向耦合器的信號仍然太強(qiáng)。因此，在耦合器和 RF檢波器之間需要進(jìn)行額外的信號衰減?，F(xiàn)代均方根和非均方根響應(yīng)RF檢波器的功率檢測范圍約為 30dB到100dB，并且輸出相對溫度和頻率的變化是穩(wěn)定的。在大部分應(yīng)用中，檢波器的輸出通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC）轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，使用非易失性存儲器（EEPROM）中存儲的校準(zhǔn)系數(shù)，從ADC獲得的碼被轉(zhuǎn)換為發(fā)射功率的讀數(shù)。將此功率讀數(shù)與設(shè)置點(diǎn)功率電平進(jìn)行比較，如果在設(shè)置點(diǎn)功率和測得的功率之間存在差異，則應(yīng)進(jìn)行功率調(diào)節(jié)。這個(gè)功率調(diào)整可以在信號鏈上多個(gè)點(diǎn)中任何一個(gè)點(diǎn)上完成。如調(diào)節(jié)基帶數(shù)據(jù)的幅度，調(diào)節(jié)可變增益放大器（在IF 或RF端），或者改變PA的增益。這樣，增益控制環(huán)路對其自身進(jìn)行調(diào)節(jié)，并使發(fā)射功率保持在要求的范圍內(nèi)。需要著重指出的是，VVA和PA的增益控制傳遞函數(shù)常常是非線性的，因此，由給定增益調(diào)節(jié)獲得的實(shí)際增益變化是不確定的，所以需要一種控制環(huán)路，它能夠提供關(guān)于所執(zhí)行的調(diào)節(jié)的反饋信息，以及對后續(xù)重復(fù)操作過程的指導(dǎo)信息。