【無(wú)線射頻芯片】-RF功率控制電路的電壓級(jí)設(shè)定

1/1RF功率控制電路的電壓級(jí)設(shè)定典型的現(xiàn)代通信信號(hào)鏈由放射和接收端組成，兩個(gè)部分都需要RF(射頻)功率監(jiān)測(cè)和掌握(圖1)。目前，在兩部分電路中，RF功率的監(jiān)測(cè)通常都采納將功率監(jiān)測(cè)和基于基準(zhǔn)電壓設(shè)定點(diǎn)的自動(dòng)增益掌握(AGC)技術(shù)結(jié)合起來(lái)的技術(shù)。接收端的信號(hào)監(jiān)測(cè)往往是在中頻(IF)完成的，而放射端的功率監(jiān)測(cè)則可以在RF或IF部分完成。兩種最常見(jiàn)的方法是給掌握鏈(往往在中頻)添加一個(gè)可變?cè)鲆娣糯笃?variable-gainamplifier，VGA)，或者通過(guò)調(diào)整功率放大器(PA)的偏壓直接對(duì)RF信號(hào)進(jìn)行掌握。在某些狀況下，兩種方法都可能要用到。

圖1功率檢測(cè)和自動(dòng)增益掌握技術(shù)經(jīng)常被同時(shí)用于監(jiān)測(cè)RF功率。

接收側(cè)必需能夠處理不同強(qiáng)度的信號(hào)。例如，天氣變化或者放射源相對(duì)于接收機(jī)的快速移動(dòng)，都會(huì)造成信號(hào)強(qiáng)度的變化。抱負(fù)狀況下，為了最大限度增加用于完成接收信號(hào)數(shù)字化的模擬/數(shù)字變換器(ADC)的信/噪比(SNR)，總是盼望通過(guò)利用ADC的整個(gè)動(dòng)態(tài)范圍來(lái)供應(yīng)一個(gè)恒定的信號(hào)功率級(jí)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，可以采納一個(gè)或者多個(gè)VGA來(lái)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，使之成為AGC環(huán)路的一部分。此外，在采樣前進(jìn)行可變?cè)鲆娣糯筮€能容許電路采納辨別率更低而采樣速率更高的ADC，這樣一來(lái)就保證了經(jīng)濟(jì)性。

增益放大器的輸出通過(guò)一個(gè)檢測(cè)器進(jìn)行測(cè)量，該檢測(cè)器又產(chǎn)生與其輸入信號(hào)rms成正比的DC電壓。該DC電壓與一個(gè)基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，所得到的差值則完成積分。這就構(gòu)成了為VGA供應(yīng)的增益電壓的基礎(chǔ)。基準(zhǔn)電壓的設(shè)定對(duì)應(yīng)于接收信號(hào)的抱負(fù)rms電壓值(要為ADC進(jìn)行處理)，它使得VGA對(duì)其輸出作出相應(yīng)的調(diào)整。該基準(zhǔn)往往是固定的，它能通過(guò)一個(gè)電位計(jì)產(chǎn)生。不過(guò)為了確保能獲得足夠的辨別率，以保證所期望的值，還要當(dāng)心操作。

圖2設(shè)定點(diǎn)電壓必需是數(shù)字可編程的，因此往往采納一個(gè)DAC來(lái)供應(yīng)相應(yīng)的電壓。

雖然在接收側(cè)，電壓的設(shè)定值要求較為簡(jiǎn)潔明白，但在放射端的狀況卻較為簡(jiǎn)單。可以采納同一基本AGC電路，但此時(shí)放射功率可能需要得到動(dòng)態(tài)的調(diào)整。溫度或者電池電壓的變化會(huì)使功率放大器(PA)的輸出消失波動(dòng)。為了維持信號(hào)的強(qiáng)度而且保證輻射不超出相關(guān)法規(guī)規(guī)定的范圍，要對(duì)PA的輸出進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)信號(hào)是通過(guò)一個(gè)定向耦合器從輸出信號(hào)功率中抽取一小部分信號(hào)來(lái)獲得的，這部分信號(hào)被反饋給一個(gè)對(duì)數(shù)放大器，而后與一個(gè)設(shè)定電壓值(Vset)進(jìn)行比較。測(cè)量到的功率與設(shè)定電壓值之間的差值將使誤差放大器動(dòng)作，調(diào)整VGA的偏壓。其結(jié)果是實(shí)現(xiàn)了輸出功率的重新校正，使之跟隨Vset。假如必需轉(zhuǎn)變輸出功率的話，則也可以調(diào)整電壓設(shè)定值。

電壓設(shè)定點(diǎn)應(yīng)當(dāng)可以通過(guò)數(shù)字化的編程方式來(lái)設(shè)定，因此經(jīng)常通過(guò)一個(gè)數(shù)模變換器(經(jīng)常稱為“幫助DAC”)來(lái)供應(yīng)相應(yīng)的電壓。該環(huán)路的傳遞函數(shù)對(duì)Vset與輸出功率之間的關(guān)系有著極其重要的影響，故有必要對(duì)環(huán)路進(jìn)行校準(zhǔn)(由于部件間存在著參數(shù)值的波動(dòng))。對(duì)于linear-in-dB傳遞函數(shù)來(lái)說(shuō)，簡(jiǎn)潔的2點(diǎn)校準(zhǔn)就足夠了。通過(guò)調(diào)整DAC電壓來(lái)供應(yīng)一種接近全部規(guī)定功率的輸出功率水平，然后記錄輸入代碼，就可以完成這一過(guò)程。隨后，可以對(duì)DAC進(jìn)行調(diào)整，以供應(yīng)接近于最小水平的輸出功率。該代碼也被記錄下來(lái)。這樣，就可以計(jì)算出輸出功率與電壓設(shè)定點(diǎn)間的關(guān)系。假如檢測(cè)器的傳遞函數(shù)是非線性的，則DAC的輸入代碼必需作出相應(yīng)的規(guī)劃。VGA的掌握電壓無(wú)需非常精確，但它必需具有單調(diào)性。相應(yīng)的，DAC也應(yīng)當(dāng)保證變化的單調(diào)性。

DAC的另一個(gè)關(guān)鍵要求是盡可能減小偏移。假如輸出偏移過(guò)大，放射機(jī)可能過(guò)早接通。更高辨別率的DAC可以實(shí)現(xiàn)對(duì)增益掌握電壓的更有力掌握。一般來(lái)說(shuō)，誤差放大器的輸入范圍小于DAC的動(dòng)態(tài)范圍，因此只能使用與誤差放大器的輸入范圍相對(duì)應(yīng)的代碼。另外，也可以對(duì)DAC的輸出進(jìn)行縮放，以便與誤差放大器的輸入實(shí)現(xiàn)匹配，從而增加對(duì)增益的掌握分辯率(按dB/代碼縮放)。

明顯，功率級(jí)設(shè)定DAC在現(xiàn)代通信裝置中有著重要的作用，而這些裝置中的大多數(shù)是依靠電池供電的手持式產(chǎn)品。一旦DAC具有所期望的辨別率，而且能產(chǎn)生恰當(dāng)?shù)碾妷悍秶?，功率和封裝尺寸就變成關(guān)鍵性的考慮因素。AnalogDevices公司的DAC系列產(chǎn)品中的AD5641，將14bit的辨別率與低功耗特性結(jié)合了起來(lái)，其封裝為緊湊的6引腳SC-70。以單個(gè)2.7V~5.5V電源供電時(shí)，它消耗的最大電流為100mA。對(duì)