由于 CDMA2000 射頻信號在不同的通道結(jié)構(gòu)下會表現(xiàn)出不同的峰均包絡(luò)，高波峰因數(shù)的射頻信號會對相鄰頻道造成更多干擾。在測試射頻功率放大器時，高波峰因數(shù)的通道結(jié)構(gòu)應(yīng)該采用最差情況測量法。

功率檢測器

射頻功率檢測器使用射頻輸出信號，產(chǎn)生出一個經(jīng)整流的直流電壓，用以確定直流-直流變換器或切換器的輸出電壓。

在本應(yīng)用中，選用 LMV225，因為它可從 0dBm 直到 -40dBm 范圍內(nèi)提供 40 dB 的 linear-in-dB 檢測。

手機(jī)射頻功率控制對保證 CDMA 系統(tǒng)平穩(wěn)工作非常重要。由于所有用戶都共享相同的射頻頻段，如 IS-95 中是 1.25MHz，那么每個用戶對其它用戶來說都是隨機(jī)雜訊。因此，每個用戶的發(fā)射功率都要進(jìn)行細(xì)心控制，以防止任何一個用戶對同一個射頻頻段內(nèi)的其它用戶造成干擾。

在按照應(yīng)用框圖使用時，LMV225 具備以下兩種不同的功能：

第一種功能是前面提到的射頻輸出功率控制。

第二種功能是確定射頻功率放大器的供電電壓。本文的以下部分將討論 LVM225 的第二種功能。

切換器或直流-直流變換器

切換器可使手機(jī)用到電池的整個電壓工作范圍，這樣，即使在電池近于完全放電情況下（3V 以下），手機(jī)仍可以保持峰值性能。

一般情況下，這類應(yīng)用中的切換器采用脈沖寬度調(diào)制模式（PWM）和旁路模式(BYPASS)。通常切換器工作在 PWM 模式，以提高手機(jī)的效率。在 PWM 模式下，可編程輸出電壓是 VCON 的函數(shù)。公式 3 顯示 LM3200 可編程輸出電壓（SW）與控制電壓（VCON）之間的關(guān)系。

美國國家半導(dǎo)體公司的射頻功率放大器切換器完全適合這類應(yīng)用。其中一個最新產(chǎn)品就是 LM3200。LM3200 能夠產(chǎn)生一個在 0.8V 與 3.6V 之間、動態(tài)可變的輸出電壓，PWM 模式下負(fù)載電流高達(dá) 300mA，旁路(BYPASS)模式下則達(dá) 500mA。

設(shè)計考慮

在對本應(yīng)用中每個功能塊作簡單討論后，我們可以轉(zhuǎn)向?qū)υO(shè)計步驟的說明。

假設(shè)我們要為一個 IS-95 射頻功率放大器設(shè)計一個簡單的效率增強(qiáng)電路。最大射頻輸出功率為 +28dBm，并用 LMV225 作射頻功率檢測器。公式 3 是切換器的可編程輸出電壓方程式。

圖 3 為手機(jī)功率放大器的輸出概率圖，可以作效率優(yōu)化工作的指南。此概念圖顯示，大多數(shù)時間里，CDMA 射頻功率放大器工作在 +15dBm 或以下的輸出功率上。如果我們在這個工作范圍內(nèi)降低 CDMA 射頻功率放大器的直流功耗，則手機(jī)就可以節(jié)省相當(dāng)多的電池能耗，延長使用時間。

最簡單的辦法是把 CDMA 射頻功率放大器的供電電壓設(shè)在最低值上，當(dāng)輸出射頻功率為 +15dBm 以下。

圖 4 顯示了兩種不同供電電壓下（VCC=3.4 V 和 VCC=1.4V），CDMA 射頻功率放大器的性能。VCC=3.4V 時的 1dB 壓縮點約為 +28 dBm，而在 VCC=1.4V 時約為 +20dBm。圖中還有兩種情況下的三階互調(diào)失真。

根據(jù)數(shù)據(jù)表，一般當(dāng) VCC=3.4V 時，CDMA 射頻功率放大器從小功率直到 +28dBm 的所有功率上都可以使用。在 VCC=3.4V 情況下，POUT=+28dBm 時第三階互調(diào)失真的水平比基礎(chǔ)水平低 28dBc，C/3IM=-28dBc。在 VCC=1.4V 時，POUT=+15dBm 時三階互調(diào)失真比基礎(chǔ)水平低 30dB， C/3IM=-30dBc。

由于 ACPR 是互調(diào)失真的函數(shù)，我們可以預(yù)測：當(dāng)VCC=1.4V 時 POUT=+15 的 ACPR 與 VCC=3.4V 時 POUT=+28dBm 一樣好?；谶@一點以及圖 3 中的統(tǒng)計信息，我們可以將 CDMA 射頻功率放大器的供電電壓設(shè)為 VCC=1.4，當(dāng)功率在 15 dBm 以下，從而減少電池的能耗。

圖 5 顯示了供電電壓為 VCC=3.4V 和 VCC=1.4V 時的直流功耗，證實了節(jié)電的效果。工作點 A 是 VCC=3.4V 時 POUT=+15dBm，可以在第二個 Y軸讀它的 PDC , 其PDC是+27dBm。當(dāng)供電電壓換為 VCC=1.4V 時，POUT=+15dBm 的工作點成為 AA。它的 PDC 為 +22.5dBm。

因此，供電電壓從 VCC=3.4 到 VCC=1.4V 后的節(jié)能效果為：27-22.5=4.5dB。4.5dB 的效果相當(dāng)于節(jié)省了 50% 的能量。

應(yīng)用電路

圖 6 是用于降低 CDMA 射頻功率放大器電池能耗的應(yīng)用電路。我們將切換器的控制電壓設(shè)為 VCON=0.467V。這個 0.467V 可以用一個分壓器從 VDD=2.8V 的電源得到。根據(jù)公式 3，這一 0.467V 將產(chǎn)生一個 VOUT=3*0.467=1.4V。然后，將 VOUT=1.4V 供給射頻功率放大器的 VCC。當(dāng) POUT=+15dBm 或更低時，我們需要設(shè)置 BYPASS=Low，將切換器置于 PWM 模式。

LM225 用于檢測是否切換器需要處于 Bypass 模式。我們用 R1= 1.8k( 作為分接電阻，實現(xiàn)射頻功率放大器輸出與 LMV225 輸入端 31dB 的耦合。圖 4 是 LMV225 響應(yīng)與射頻功率放大器 POUT 的關(guān)系曲線。在 POUT=+15dBm 時，檢測電壓 VDET=1.45V。

在本應(yīng)用電路中，基帶芯片要檢查 VDET 的值。當(dāng) VDET 高于 1.45V 時，基帶芯片向 BYPASS 發(fā)送一個邏輯高電平信號，將交換器置為 Bypass 模式。

10dBm 時的節(jié)能

這是另一種節(jié)省電池的例子。工作點 B 是在 VCC=3.4V 時 POUT=+10dBm。在這一供電電壓下，POUT=+15dBm 的 PDC 約為 26dBm。如果我們將供電電壓降低至 VCC=1.4V，則工作點變?yōu)?BB，而 POUT=+15dBm 時的 PDC 約為 20dBm。即有 6dB 的節(jié)能效果，或者功耗瓦數(shù)降低了 75%。

總結(jié)

我們已證實了將 LMV225 與切換器共同使用，從而降低 CDMA 射頻功率放大器電池耗能方法的靈活性與優(yōu)勢。通過增加這種簡單電路，我們可以在大多數(shù) IS-95 和 CDMA2000 手機(jī)中常用的工作點上，節(jié)省 CMDA 射頻功率放大器 50% 的直流功耗。