引言

考慮到日益迫近的全球能源危機和人們對環境保護的期望日益增高，節能對高效無線網絡的運營至關重要。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。對功率放大器進行監控不僅可以提高功效、降低運營成本、提高輸出功率和線性度，而且可以使系統操作人員及時發現和解決問題，進而提高可靠性和可維護性。

ADI公司提供三種PA監測器1實現方案：一種是分立器件方案，一種是基于AD729422的12位的集成型監測和控制系統的方案，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布局復雜，PCB面積也較大，這些因素都導致較高的成本。AD7294的優點是集成度高、成本低且可靠性高，但缺點是需要使用外部微控制器(MCU)來實現PA監控功能。ADuC7026與AD7294具有很多相同的優點，主要的區別是ADuC7026包含MCU。另外，ADuC7026支持外部同步采樣，這個特性在TD-SCDMA應用中很有用。

本文介紹了一個基于ADuC7026實現功率放大器監控的參考設計，功能包括設置輸出功率、監測電壓駐波比(VSWR)、監測橫向擴散金屬氧化物半導體(LDMOS)場效應管的漏極電流和溫度，并在某個參數超過預定的閾值時發出報警信號。

系統框圖

圖1給出了PA監測器的系統框圖。RF信號在經由可變電壓衰減器(VVA)、ADL5323預驅動器、功率放大器和雙向耦合器處理后，由天線發射出去。ADuC7026的片上MCU對PA模塊中兩級LDMOS的溫度和電流及PA模塊的前向和反向功率進行采樣。MCU把采樣數據發送到PC以便在用戶界面(UI)上顯示。操作人員可通過用戶界面調整系統參數。

圖1：系統框圖。

PA監測模塊

溫度監測：功率放大器的功耗會影響其性能。PA某些時候工作在較高的靜態工作點，但輸出功率較低。大量的能量在LDMOS器件上被轉換成熱量，這不僅浪費了能量，而且降低了可靠性。監測PA的溫度，調整其靜態工作點可以使系統達到最佳性能。

圖2給出了溫度監測器的功能框圖，該系統使用ADT75數字溫度傳感器來監測兩個LDMOS級的溫度。ADT75(有8引腳MSOP和SOIC封裝形式可供選擇)把溫度轉化成分辨率為0.0625℃的數字信號，其關斷模式可將電源電流降低到3µA(典型值)。

圖2：溫度監測器功能框圖。

圖3給出了溫度監測程序的流程圖。在收到溫度檢測指令后，ADuC7026 MCU首先設置溫度檢測標識，然后通過I2C®總線從ADT75讀出溫度數據，并把該數據發送到PC。接著，程序檢查ADT75的過溫引腳(OS/ALERT)狀態，如果溫度超過了閾值，則點亮LED。在收到配置溫度閾值的指令時，ADuC7026從PC讀入配置數據并通過I2C總線把閾值溫度寫入到ADT75。當微控制器收到讀入溫度閾值的指令時，它從ADT75讀入閾值溫度并把它傳送到PC。

圖3：溫度監測程序的流程圖。