为了满足is95/3gpp扩频标准中规定的严格的线性和邻信道功率抑制比(acpr)指标,cdma/wcdma无线手机需要采用高线性度的a类或ab类rf功率放大器。在最大输出功率po = 28dbm下,这类pa的功效(pae)只有35%,输出功率较低时功效更低。
语音模式下,pa并非工作在连续模式。用户没有通话时,手机工作时间为50%或1/8,所以,在语音模式下无需考虑手机发热问题。然而,在数据模式下,pa在数据传输结束之前始终保持连续工作状态,较低的pa效率和连续的pa工作状态会大量消耗电池能量,另外,所产生的内部功耗也会导致手机过热。
对于早期的wcdma手机,为了支持高速数据传输服务,功率耗散成为一个关键问题,设计人员不得不使用较大面积改善散热条件,增强空气流通以便冷却设备,另外还要选用更大容量(尺寸更大)的电池。如果不克服上述问题,现在的手机可能依然停留在“笨重”的水平。值得庆幸的事,近几年由于cdma/wcdma蜂窝电话pa功效的提高,上述问题得到了较大改进。
如何降低pa功耗?
在cdma/wcdma系统中,pa的rf输出功率并非始终保持在最大值,为了优化蜂窝容量(基站能够同时处理的传输量),每部手机需要控制其rf输出功率,以便基站对于每部手机保持相同的有效接收信噪比。从大多数手机在给定区域平均输出功率的概率分布看,cdma/wcdma手机在郊区的平均输出功率为+10dbm,在市内的平均输出功率为+5dbm。因此,改善pa效率的目标应该定位于+5dbm至+10dbm,而不是最大输出功率。
如图1所示,cdma/wcdma功率放大器需要两路电源电压,vref为内部驱动器和功放级提供偏置,vcc为驱动器和功率放大器的集电极提供偏置。通过调节这两个电压可以降低pa的电源电流。
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