《電子技術(shù)應(yīng)用》
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多模3G手机前端电路设计
摘要: RF6280DC-DC转换器相当于一个脉冲宽度调制(PWM)电压模式控制器,可以把Vset电压提高到2.5倍[Vout=2.5(Vset)]。利用直流直流转换器对每个功率级上的PA集电极电压进行优化,电池耗电量的减小差不多等于Vout/Vin之比。
關(guān)鍵詞: 3G手机
Abstract:
Key words :

    RF6280 DC-DC轉(zhuǎn)換器相當(dāng)于一個(gè)脈沖寬度調(diào)制(PWM)電壓模式控制器,可以把Vset電壓提高到2.5倍[Vout=2.5(Vset)]。利用直流直流轉(zhuǎn)換器對每個(gè)功率級上的PA集電極電壓進(jìn)行優(yōu)化,電池耗電量的減小差不多等于Vout/Vin之比。對直流直流轉(zhuǎn)換器使用公式Pout=?Pin,這里?代表效率,可以推導(dǎo)出電池電流(Ibat)的公式Ibat=(Vout/?Vin)Iload,這里Iload代表負(fù)載電流。該式顯示電池電流是Vout/Vin之比,假設(shè)轉(zhuǎn)換器效率為100%,且所有工作電壓級上負(fù)載恒定。

  圖6顯示了如何利用功率管理來降低電池的耗電量。圖中所示為當(dāng)PA集電極電壓在每一個(gè)功率級上被最優(yōu)化調(diào)節(jié)時(shí)測得的電池耗電量。此數(shù)據(jù)表明,相比沒有集電極電壓調(diào)節(jié)的PA,在0dBm時(shí),電池耗電量可以降低約79%。降低電池耗電量的另一種方法是采用模擬偏置控制技術(shù)。RF6285和RF6281 PA都設(shè)計(jì)有偏置電路,可以對控制電壓(Vctrl)進(jìn)行調(diào)節(jié),這樣,在較低的功率級上,PA可以更低偏置。相比無基極偏置調(diào)節(jié)的PA,通過調(diào)節(jié)Vctrl,電池耗電量可以降低48%左右。圖6中的“基極偏置調(diào)節(jié)”曲線顯示了只改變PA基極偏置的結(jié)果。要進(jìn)一步降低電池耗電量,在較低的功率級上,PA基極偏置和集電極電壓都要減小。如圖6所示的“基極偏置調(diào)節(jié)+DC-DC”曲線,最終對電池電流的影響是減少約88%的電流。利用這種控制電壓組合,在0dBm以下的放大器輸出功率級上,PMIC和PA所消耗的總電池電流小于7mA。
 
  相比HSDPA調(diào)制信號(hào),語音調(diào)制信號(hào)的峰均功率比要更小。由于手機(jī)必須工作在兩種模式下,故PA偏置須足夠高到維持充分的線性度,以達(dá)到系統(tǒng)相鄰信道泄漏比(ACLR)要求。一旦PA偏置電壓的設(shè)置符合HSDPA要求,在語音工作模式下,這些相同的電壓級可提供額外的ACLR余裕(ACLR margin)。由于這種額外的ACLR余裕并非必需,故可能會(huì)犧牲ACLR性能以節(jié)省更多的電池耗電量。圖7中,在語音工作模式下,通過減小HSDPA工作模式中所設(shè)置的控制電壓,在最高功率級上可節(jié)省30mA的耗電量。這種靈活性讓設(shè)計(jì)人員能夠根據(jù)工作模式對線性度余裕、斜率和功率進(jìn)行權(quán)衡取舍。
 
  圖8顯示了超前/滯后合成器網(wǎng)絡(luò)輸出失配時(shí)發(fā)生的情況。這一仿真中,在Port1合成器輸出上有5.0:1 VSWR的失配。使用5.0:1 VSWR的原因在于這是手機(jī)環(huán)境中可能發(fā)生的最壞失配情況。Ports2和4受到的影響是阻抗轉(zhuǎn)換,亦即每個(gè)PA輸出2.0:1 VSWR。前端組件插損可對天線失配起一定隔離作用。典型前端組件插損至少3dB,這限定了超前/滯后合成器輸出的最壞情況VSWR是3.0:1,而非5.0:1。
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