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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。
关键词: 3G手机
Abstract:
Key words :

    RF6280 DC-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。对直流直流转换器使用公式Pout=?Pin,这里?代表效率,可以推导出电池电流(Ibat)的公式Ibat=(Vout/?Vin)Iload,这里Iload代表负载电流。该式显示电池电流是Vout/Vin之比,假设转换器效率为100%,且所有工作电压级上负载恒定。

  图6显示了如何利用功率管理来降低电池的耗电量。图中所示为当PA集电极电压在每一个功率级上被最优化调节时测得的电池耗电量。此数据表明,相比没有集电极电压调节的PA,在0dBm时,电池耗电量可以降低约79%。降低电池耗电量的另一种方法是采用模拟偏置控制技术。RF6285和RF6281 PA都设计有偏置电路,可以对控制电压(Vctrl)进行调节,这样,在较低的功率级上,PA可以更低偏置。相比无基极偏置调节的PA,通过调节Vctrl,电池耗电量可以降低48%左右。图6中的“基极偏置调节”曲线显示了只改变PA基极偏置的结果。要进一步降低电池耗电量,在较低的功率级上,PA基极偏置和集电极电压都要减小。如图6所示的“基极偏置调节+DC-DC”曲线,最终对电池电流的影响是减少约88%的电流。利用这种控制电压组合,在0dBm以下的放大器输出功率级上,PMIC和PA所消耗的总电池电流小于7mA。
 
  相比HSDPA调制信号,语音调制信号的峰均功率比要更小。由于手机必须工作在两种模式下,故PA偏置须足够高到维持充分的线性度,以达到系统相邻信道泄漏比(ACLR)要求。一旦PA偏置电压的设置符合HSDPA要求,在语音工作模式下,这些相同的电压级可提供额外的ACLR余裕(ACLR margin)。由于这种额外的ACLR余裕并非必需,故可能会牺牲ACLR性能以节省更多的电池耗电量。图7中,在语音工作模式下,通过减小HSDPA工作模式中所设置的控制电压,在最高功率级上可节省30mA的耗电量。这种灵活性让设计人员能够根据工作模式对线性度余裕、斜率和功率进行权衡取舍。
 
  图8显示了超前/滞后合成器网络输出失配时发生的情况。这一仿真中,在Port1合成器输出上有5.0:1 VSWR的失配。使用5.0:1 VSWR的原因在于这是手机环境中可能发生的最坏失配情况。Ports2和4受到的影响是阻抗转换,亦即每个PA输出2.0:1 VSWR。前端组件插损可对天线失配起一定隔离作用。典型前端组件插损至少3dB,这限定了超前/滞后合成器输出的最坏情况VSWR是3.0:1,而非5.0:1。
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