多频GSM/GPRS功率放大控制器

由于GMSK调制有其固定不变的包络，因此必须采用C类射频功率放大器才可提高功率转换效率。射频功率输出必须加以严密控制才可将功耗减至最低，以及避免干扰网络上的其他用户。欧洲电信标准学会（ETSI）已就移动电话输出功率作出若干规定。例如，移动电话必须符合有关传输时标、频谱特征、谐波失真、输出功率电平以及输出噪声等的规定。（如欲查看有关性能规格的详细资料，可浏览 www.etsi.org 网页）。要有效控制C类功率放大器，以确保完全符合上述的技术规格并非想像中那么简单容易，因此美国国家半导体推出型号为LMV243的GSM/GPRS功率放大控制器（PAC）以解决这个棘手的问题。LMV243芯片只要搭配基带斜坡信号和定向耦合器，便可成为GSM/GPRS功率放大器，不但可为天线提供功率适中的射频信号，而且还符合ETSI的技术规格。以用户的手机来说，发送器便必须设有功率放大器、定向耦合器以及像LMV243这样的功率放大控制器。

图1

正如图1所示，LMV243芯片内含45dB的对数放大检波器，可以感测功率放大器的射频输出功率电平。此外，这款芯片也设有误差放大器，可以将控制环路（例如伺服控制电路）的最后一段接合起来。

　　采用 45dB对数（Log）放大检波器的优点

在一般的应用情况下，若功率电平介于0dBm与35dBm之间，GSM/GPRS功率放大器便需要0.1～2.0V的控制电压（Vapc）。基带芯片通常可以利用数字模拟转换器（DAC）以提供由100mV～2V的直流脉冲电压。电压波幅简图（profile）的分辨度以及最低值与最高值之间的差距取决于固件和数字模拟转换器的性能表现。LMV243的检测范围达45dB，可以检测由0～-45dBm的射频功率。GSM频带则需要35dB或更高的耦合系数，但只要采用电阻分压器或微带线，便可以轻易配置松散耦合的耦合电路。

　　计算衰减幅度的方程式
　　
若采用现成的LTCC耦合电路，便需要在LMV243的射频输入与LTCC耦合电路输出之间计入额外衰减（dB）。额外的衰减可由T或π电路（见图2）提供，最终选用T还是π电路取决于印刷电路板的布局有何限制，也视乎射频工程师的个人喜好。
　　以下是计算(电路所需电阻的方程式： 以及

以下是计算T电路所需电阻的方程式，L是衰减电路的衰减幅度（dB），而且这个数值是正数。

 

图2                                                                                           图3

       选择恰当的反馈电阻（RF）、反馈电容（CF）以配合不同功率放大器的性能

选择了正确的耦合系数之后（-35dB或以上），便必须选择可将最后一段控制环路接合起来的反馈电容（CF）。一般来说，可将反馈电容（CF）定在22～100pF之间，但电容的确实数值须视乎个别功率放大器的性能表现及Vramp的电压波幅（profile）。有时只需采用较小的反馈电阻（RF）便可作出电压补偿，以加强伺服环路的稳定性。较小的反馈电容会导致波封出现快速的回应，以及时标会出现过冲现象，而较大的回馈电容可能会引致延迟。因此我们应该选择最恰当的反馈电容和反馈电阻配合一组Vramp电压波幅，以符合GSM的技术规格。图3所示的是建议采用的应用电路。

　　LMV243的评价电路板符合GSM的技术规格

美国国家半导体已成功开发一款LMV243的演示电路板，方便工程师利用只有一条 Vapc管脚的多频GSM/GPRS功率放大器进行产品性能演示。该公司已在演示电路板上测试LMV243芯片的性能表现，证实可控制GSM/GPRS功率放大器。图4是演示电路板的产品照。图5显示LMV243如何在高输出功率电平通过GSM传输时标。

图4

图5