為了滿足IS95/3GPP擴頻標準中規定的嚴格的線性和鄰信道功率抑制比(ACPR)指標,CDMA/WCDMA無線手機需要采用高線性度的A類或AB類RF功率放大器。在最大輸出功率Po = 28dBm下,這類PA的功效(PAE)只有35%,輸出功率較低時功效更低。
語音模式下,PA并非工作在連續模式。用戶沒有通話時,手機工作時間為50%或1/8,所以,在語音模式下無需考慮手機發熱問題。然而,在數據模式下,PA在數據傳輸結束之前始終保持連續工作狀態,較低的PA效率和連續的PA工作狀態會大量消耗電池能量,另外,所產生的內部功耗也會導致手機過熱。
對于早期的WCDMA手機,為了支持高速數據傳輸服務,功率耗散成為一個關鍵問題,設計人員不得不使用較大面積改善散熱條件,增強空氣流通以便冷卻設備,另外還要選用更大容量(尺寸更大)的電池。如果不克服上述問題,現在的手機可能依然停留在“笨重”的水平。值得慶幸的事,近幾年由于CDMA/WCDMA蜂窩電話PA功效的提高,上述問題得到了較大改進。
如何降低PA功耗?
在CDMA/WCDMA系統中,PA的RF輸出功率并非始終保持在最大值,為了優化蜂窩容量(基站能夠同時處理的傳輸量),每部手機需要控制其RF輸出功率,以便基站對于每部手機保持相同的有效接收信噪比。從大多數手機在給定區域平均輸出功率的概率分布看,CDMA/WCDMA手機在郊區的平均輸出功率為+10dBm,在市內的平均輸出功率為+5dBm。因此,改善PA效率的目標應該定位于+5dBm至+10dBm,而不是最大輸出功率。
如圖1所示,CDMA/WCDMA功率放大器需要兩路電源電壓,VREF為內部驅動器和功放級提供偏置,VCC為驅動器和功率放大器的集電極提供偏置。通過調節這兩個電壓可以降低PA的電源電流。