多頻GSM/GPRS功率放大控制器

由于GMSK調制有其固定不變的包絡，因此必須采用C類射頻功率放大器才可提高功率轉換效率。射頻功率輸出必須加以嚴密控制才可將功耗減至最低，以及避免干擾網絡上的其他用戶。歐洲電信標準學會（ETSI）已就移動電話輸出功率作出若干規定。例如，移動電話必須符合有關傳輸時標、頻譜特征、諧波失真、輸出功率電平以及輸出噪聲等的規定。（如欲查看有關性能規格的詳細資料，可瀏覽 www.etsi.org 網頁）。要有效控制C類功率放大器，以確保完全符合上述的技術規格并非想像中那么簡單容易，因此美國國家半導體推出型號為LMV243的GSM/GPRS功率放大控制器（PAC）以解決這個棘手的問題。LMV243芯片只要搭配基帶斜坡信號和定向耦合器，便可成為GSM/GPRS功率放大器，不但可為天線提供功率適中的射頻信號，而且還符合ETSI的技術規格。以用戶的手機來說，發送器便必須設有功率放大器、定向耦合器以及像LMV243這樣的功率放大控制器。

圖1

正如圖1所示，LMV243芯片內含45dB的對數放大檢波器，可以感測功率放大器的射頻輸出功率電平。此外，這款芯片也設有誤差放大器，可以將控制環路（例如伺服控制電路）的最后一段接合起來。

采用 45dB對數（Log）放大檢波器的優點

在一般的應用情況下，若功率電平介于0dBm與35dBm之間，GSM/GPRS功率放大器便需要0.1～2.0V的控制電壓（Vapc）。基帶芯片通常可以利用數字模擬轉換器（DAC）以提供由100mV～2V的直流脈沖電壓。電壓波幅簡圖（profile）的分辨度以及最低值與最高值之間的差距取決于固件和數字模擬轉換器的性能表現。LMV243的檢測范圍達45dB，可以檢測由0～-45dBm的射頻功率。GSM頻帶則需要35dB或更高的耦合系數，但只要采用電阻分壓器或微帶線，便可以輕易配置松散耦合的耦合電路。

計算衰減幅度的方程式
　　
若采用現成的LTCC耦合電路，便需要在LMV243的射頻輸入與LTCC耦合電路輸出之間計入額外衰減（dB）。額外的衰減可由T或π電路（見圖2）提供，最終選用T還是π電路取決于印刷電路板的布局有何限制，也視乎射頻工程師的個人喜好。

以下是計算(電路所需電阻的方程式： 以及

以下是計算T電路所需電阻的方程式，L是衰減電路的衰減幅度（dB），而且這個數值是正數。

圖2                                                                   圖3

選擇恰當的反饋電阻（RF）、反饋電容（CF）以配合不同功率放大器的性能

選擇了正確的耦合系數之后（-35dB或以上），便必須選擇可將最后一段控制環路接合起來的反饋電容（CF）。一般來說，可將反饋電容（CF）定在22～100pF之間，但電容的確實數值須視乎個別功率放大器的性能表現及Vramp的電壓波幅（profile）。有時只需采用較小的反饋電阻（RF）便可作出電壓補償，以加強伺服環路的穩定性。較小的反饋電容會導致波封出現快速的回應，以及時標會出現過沖現象，而較大的回饋電容可能會引致延遲。因此我們應該選擇最恰當的反饋電容和反饋電阻配合一組Vramp電壓波幅，以符合GSM的技術規格。圖3所示的是建議采用的應用電路。

LMV243的評價電路板符合GSM的技術規格

美國國家半導體已成功開發一款LMV243的演示電路板，方便工程師利用只有一條 Vapc管腳的多頻GSM/GPRS功率放大器進行產品性能演示。該公司已在演示電 路板上測試LMV243芯片的性能表現，證實可控制GSM/GPRS功率放大器。圖4是演示電路板的產品照。圖5顯示LMV243如何在高輸出功率電平通過GSM傳輸時標。