RFID技术中的利用 Linear-in-dB Log Amp 射频功率检测器和高效切换器增强CDMA PA功率

介绍 高数据速率的需求推动着移动通信系统从 2G 向 3G 迁移。这些系统中更高的数据速率为移动电话射频设计增加了更多的性能和规格要求。  为了在所占用频段上实现最高的频宽效率，第三代移动通信系统采用了提高频谱利用效率的线性调制方式，如正交相移键控、8 相移键控和正交幅度调制等。  这些非固定的包络调制方法要求在传输路径中使用线性射频功率放大器，以保持良好的邻道功率抑制比率（ACPR）和误差向量调制（EVM）特性。CDMA 使用的典型线性射频功率放大器采用 A 类结构，以满足线性度的要求。教科书上的 A 类放大器在 1dB 压缩点时的效率约为 30%。A 类放大器工作在低于 1dB 压 在现代移动通信系统中，尤其是从2G向3G演进的过程中，对高数据速率的需求促进了技术的快速发展。为了在有限的频谱资源上提供更高效的服务，第三代（3G）移动通信系统如CDMA（码分多址）采用了线性调制技术，例如正交相移键控（QPSK）、8相移键控（8PSK）和正交幅度调制（QAM），这些调制方式能显著提升频谱利用率。然而，这些非恒定包络的调制方法对射频功率放大器（PA）提出了严格要求，需要PA具有出色的线性性能，以确保良好的邻道功率抑制比（ACPR）和误差向量调制（EVM）指标。 在CDMA系统中，典型的线性射频功率放大器常常采用A类架构，因为它们能提供较好的线性度。然而，A类放大器在1dB压缩点时的效率通常只有30%，而且在工作时往往需要在峰值功率的6dB到40dB以下运行，以保持线性，这就导致了大部分时间内的低效率运行。由于射频功率放大器是手机中最耗电的部分，占用了20%到40%的总功耗，因此提高其效率对于延长手机电池寿命至关重要。 针对这一问题，文章提出了一种基于Linear-in-dB Log Amp射频功率检测器和高效切换器的技术，用于提升CDMA PA的效率。这种方法通过一个线性RF功率检测器（如LMV225）监测PA的输出功率，并配合直流-直流变换器，根据功率需求在两个不同的输出功率级别之间切换PA的直流供电电压（VCC）。这种策略能够在保持所需性能的同时，优化PA的运行效率。 以SKY77152这款常见的CDMA2000射频功率放大器为例，其在1dB压缩点附近的功率增加效率（PAE）可以超过40%。CDMA PA通常有VCC和VBIAS两个供电电压引脚，以及一个参考电压VREF，后者通常维持在2.85V。通过控制VCONT引脚，可以切换PA的工作模式，比如在高功率和低功率模式之间切换，以适应不同信号电平的需求。但这种切换可能导致相位失配，可能需要基带处理和校正来补偿。 图2展示了CDMA PA的POUT（输出功率）与PIN（输入功率）的关系，揭示了通过调节VCC和VBIAS可以控制输出功率。功率增加效率（PAE）是衡量射频功率放大器效率的关键参数，它与PA在不同功率级别下的直流功耗有关。在实际手机应用中，射频输出功率的概率分布（如图3所示）会影响系统的平均效率，因此，通过监控和控制PA的工作状态，可以有效提升整个系统的能源效率。 RFID技术中利用Linear-in-dB Log Amp射频功率检测器和高效切换器可以显著增强CDMA PA的功率效率，这对于提高移动通信设备的能源效率和电池寿命具有重要意义。通过精细调控射频功率放大器的工作条件，能够在满足通信质量要求的同时，减少不必要的能耗，为移动通信系统的可持续发展提供了有效途径。