基于ADuC7026的功率放大器監(jiān)控的參考設(shè)計(jì)方案

引言

　　考慮到日益迫近的全球能源危機(jī)和人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的期望日益增高，節(jié)能對(duì)高效無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)至關(guān)重要。功率放大器(PA)是基站和中繼器的核心，其功耗可能占基站總功耗的一半。對(duì)功率放大器進(jìn)行監(jiān)控不僅可以提高功效、降低運(yùn)營(yíng)成本、提高輸出功率和線性度，而且可以使系統(tǒng)操作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題，進(jìn)而提高可靠性和可維護(hù)性。

　　ADI公司提供三種PA監(jiān)測(cè)器1實(shí)現(xiàn)方案：一種是分立器件方案，一種是基于AD729422的12位的集成型監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)的方案，以及一種基于ADuC7026高精度模擬微控制器3的集成型方案。分立方案需要使用的器件較多，而且PCB布局復(fù)雜，PCB面積也較大，這些因素都導(dǎo)致較高的成本。AD7294的優(yōu)點(diǎn)是集成度高、成本低且可靠性高，但缺點(diǎn)是需要使用外部微控制器(MCU)來(lái)實(shí)現(xiàn)PA監(jiān)控功能。ADuC7026與AD7294具有很多相同的優(yōu)點(diǎn)，主要的區(qū)別是ADuC7026包含MCU。另外，ADuC7026支持外部同步采樣，這個(gè)特性在TD-SCDMA應(yīng)用中很有用。

　　本文介紹了一個(gè)基于ADuC7026實(shí)現(xiàn)功率放大器監(jiān)控的參考設(shè)計(jì)，功能包括設(shè)置輸出功率、監(jiān)測(cè)電壓駐波比(VSWR)、監(jiān)測(cè)橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體(LDMOS)場(chǎng)效應(yīng)管的漏極電流和溫度，并在某個(gè)參數(shù)超過(guò)預(yù)定的閾值時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

　　系統(tǒng)框圖

　　圖1給出了PA監(jiān)測(cè)器的系統(tǒng)框圖。RF信號(hào)在經(jīng)由可變電壓衰減器(VVA)、ADL5323預(yù)驅(qū)動(dòng)器、功率放大器和雙向耦合器處理后，由天線發(fā)射出去。ADuC7026的片上MCU對(duì)PA模塊中兩級(jí)LDMOS的溫度和電流及PA模塊的前向和反向功率進(jìn)行采樣。MCU把采樣數(shù)據(jù)發(fā)送到PC以便在用戶界面(UI)上顯示。操作人員可通過(guò)用戶界面調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)。

　　圖1：系統(tǒng)框圖。

　　PA監(jiān)測(cè)模塊

　　溫度監(jiān)測(cè)：功率放大器的功耗會(huì)影響其性能。PA某些時(shí)候工作在較高的靜態(tài)工作點(diǎn)，但輸出功率較低。大量的能量在LDMOS器件上被轉(zhuǎn)換成熱量，這不僅浪費(fèi)了能量，而且降低了可靠性。監(jiān)測(cè)PA的溫度，調(diào)整其靜態(tài)工作點(diǎn)可以使系統(tǒng)達(dá)到最佳性能。

　　圖2給出了溫度監(jiān)測(cè)器的功能框圖，該系統(tǒng)使用ADT75數(shù)字溫度傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)兩個(gè)LDMOS級(jí)的溫度。ADT75(有8引腳MSOP和SOIC封裝形式可供選擇)把溫度轉(zhuǎn)化成分辨率為0.0625℃的數(shù)字信號(hào)，其關(guān)斷模式可將電源電流降低到3µA(典型值)。

　　圖2：溫度監(jiān)測(cè)器功能框圖。