大功率放大器的RF功率测量
ByLarryHawkins,AnalogDevices
MeasuringtheRFPowerinCDMA2000andW?CDMAHighPowerAmplifiers(HPAs) 引言
对于用于CDMA2000与W—CDMA
的大功率放大器(HPA)的设计师
来说，他们面临许多完成精确发射功
率测量的挑战.其中涉及到的复杂因
素包括高的峰均比以及峰均比随
通话载荷，大的工作温度范围和大的
用精确的有效值(RMS)输出功率测量
减小他们为HPA设计的最大功率.本
文描述了在工作温度范围内精确测量
和控制RMS功率的几种方法.
复合调制方案，例如CDMA2000
与W—CDMA，具有很高的峰均比.对
于一个给定的最大平均输出功率的要
求，当峰均值由于频谱屏蔽和误
差向量值(EVM)的要求而增加时，最
大设计功率要求通常会增加(或线性
化要求增加).如果被调制信号的峰值
被削波，那么第三级失真将会增加，从
而导致不能满足频谱屏蔽的要求.
削波后的被调制信号峰值也会导致数
据丢失，从而使系统不能满足EVM的
要求.基于最大发射功率要求设计
HPA的费用很高但却必不可少.增加
的费用来自两个方面，一是电子元器
件成本的增加，二是HPA效率的降低. 总是涉及到与HPA的最大设计功率有关的每瓦特美元数，并且工作在低于
饱和点以下许多HPA的效率是相当低的.效率的降低会增加HPA模块的成本，因为这样会增加用于散热的机械
机构的成本，尺寸和重量，并且降低了HPA的可靠性，增加其工作成本.
减小HPA的最大设计功率对于
HPA制造商来说非常重要.HPA的饱
和点靠近平均功率越近，其工作效率
就会越高，并且成本越低.虽然有许多
种方法可以使HPA的饱和点尽可能的接近其平均发射功率，但是这些方法
都受系统的测量输出功率的能力的限制.由于射频(RF)功率测量允许
误差(包括测量误差随温度和峰均比
变化)需要增加HPA的最大设计功率
以保证符合频谱屏蔽和EVA要求. 2006.6日
不仅CDMA2000~NW—CDMA调制
方案具有高峰均比，而且其峰均比也
随特定的呼叫量的变化而变化.
例如，在CDMA2000IS一95A中，仅
导引信号前向链路的波峰因数就为
6.6dB,64通道的前向链路波峰因数为
12dB(采用无载频简化技术).高的峰
均值将引起非RMs响应RF功率检测器的误差.如果一种调制方案高的峰均 比保持恒定，那么在生产过程中可以
被校准，但基于大量用户的峰均比变
化是比较难处理的.这就要求保持对
系统用户数量的跟踪，紧紧地控制使
用的沃尔什码以及一个非常庞大的查
询表来了解在特定时刻信号的峰均比.
一
种更好方法是采用RMS响应检测
器.它不像二极管检测器或对数放大
器,RMS响应检测器有很强的避免受
峰值因数变化影响的能力.图1示出高
性能对数放大器(AD8318)与RMS响
应检测器(AD8364)的比较，结果表
明峰值因数仅在CDMA2000IS一95A的发射部分范围内变化(用户加载).
应当注意AD8318的输出在载波与64信道CDMA2000IS一95A之间变化3.5dB( 或86mV)，在导频信道和64信道
CDMA2000IS一95A之间仅变化2.4dB, 然而AD8364的输出在上述情况下仅仅变化了0.1dB(或5mV).二极管检测
器的性能与对数放大器类似，其输出
电压随被测信号峰值因数变化.如果
本系统中的功率检测采用对数放大器,
那么应该通过信号处理或者增加HPA 的最大设计功率来消除2.4dB检测功率误差.
RMS响应RF检测器(AD8364)的
误差与非RMs响应RF检测器的比较表明峰均比功对率检测的影响.当非
RMS响应RF检测器(AD8318)在其输入信号的峰均比变化呈现出很大的测量误差时,RMS响应检测器(AD8364)
有很强的避免受峰均比变化影响的能力.
在HPA工作温度范围内能够精确
测量RMS功率对于确定HPA的最大功率也是至关重要的.这种测量的精度(或其中缺乏精确测量)将会被直接加
到其最大设计功率，除非经过艰难和
费用很高的对温度校准.所有用于
HPA输出功率检测的元器件(例如直
接耦合器，衰减器等等)都可增加温度
误差，但是在HPAT_作温度范围内大多数情况变化得很小.通常在工作温度
范围内测量HPA的输出功率的精度直接与检测器的温度特性相关.最近几年,RF检测技术在研制随温度变化非
常稳定的器件(在一40℃～+85℃范围内，其温度稳定性小于±O.5dB)方面
取得了长足的进步.图2示出AD8364 双RMS响应检测器的温度特性.这些
数据是在450MHz，温度分别为+25℃
(黑曲线)，一40℃(蓝曲线)和+85
℃(红曲线)条件下获得的.它包含
45
4
35
;3
25
蓦2
舞15
O5
O
一
线性响应RMS检测器(ADL5500)
-65-60.55.50—45.40.35.30.25—2O.15—1O.5051015 输入幅度{dBn
图3输出电压和输入RMS功率呈线性的检测器与输出电压和输入RMS电压呈线性关系的检波器比较器
图4在控制器模式下检测器测定其输入功率，并且调整可变增益放大器(VGA或可变衰减器)，直到检测的功率等于由功率控制输入电压设置(VS-I'A)的功率. 'II,l『I『'II,.2006.6?
了从多种产品批量中至少抽取30个器
件的输出电压和对数一致性对温度的
误差(经过环境温度校准后)与输入
功率(Pin)的关系曲线.每一种器件的
温度特性都有很小的差异.曲线表明
在一40℃～+85℃周期性温度变化范围
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议