Ako zlepšiť výkon vysielača?

Pri navrhovaní bezdrôtového vysielača je meranie a kontrola výkonu RF kľúčovým faktorom. Vysokovýkonné RF zosilňovače (PA) zriedka pracujú v režime otvorenej slučky, to znamená, že výkon vysielaný do anténneho portu nie je nejakým spôsobom monitorovaný. Predpisy, ako napríklad prenosový výkon, robustnosť siete a koexistencia s inými bezdrôtovými sieťami, však vyžadujú prísnu kontrolu prenosového výkonu. Okrem týchto externých požiadaviek môže presné riadenie výkonu RF zlepšiť výkon spektra a ušetriť náklady a spotrebu energie výkonových zosilňovačov vysielača. Na nastavenie prenosového výkonu bude možno potrebné vykonať určitú formu kalibrácie výstupného výkonu zosilňovača vo výrobe. Kvôli rôznej zložitosti a efektívnosti sa kalibračný algoritmus veľmi líši. Táto aplikačná poznámka popisuje, ako implementovať typickú schému riadenia výkonu RF a porovnáva účinnosť a efektívnosť rôznych výrobných kalibračných algoritmov.

Typický bezdrôtový vysielač s integrovanou reguláciou výkonu

Ako je znázornené na obrázku 1, jedná sa o typickú blokovú schému bezdrôtového vysielača, ktorá integruje funkcie merania a riadenia vysielacieho výkonu. Použitím smerovej spojky je malá časť signálu PA privádzaná späť do RF detektora. V takom prípade je umiestnenie spojky obvykle blízko antény, za duplexorom a izolátorom, takže počas procesu kalibrácie je potrebné vziať do úvahy stratu energie spojenú s týmito zariadeniami. Typická hodnota koeficientu väzby smerového spojovacieho člena je 20 dB ~ 30 dB, takže spätnoväzbový signál spojovacieho člena je o 20 dB ~ 30 dB nižší ako signál vysielaný do anténneho portu. Spojenie výkonu signálu týmto spôsobom bude mať za následok stratu výkonu vo vysielacej ceste, čo je zvyčajne niekoľko desatín decibela. V aplikáciách bezdrôtovej infraštruktúry je typický rozsah maximálneho vysielacieho výkonu 30 dBm ~ 50 dBm (1W ~ 100W). Pre vysokofrekvenčné detektory, ktoré merajú vysielací výkon, je signál smerovej spojky stále príliš silný. Preto je potrebný ďalší útlm signálu medzi spojovacím členom a RF detektorom. Rozsah detekcie výkonu moderných rms a nerms efektívnych RF detektorov je asi 30 dB až 100 dB a výstup je stabilný vzhľadom na zmeny teploty a frekvencie. Vo väčšine aplikácií sa výstup detektora prevádza na digitálne množstvo cez analógovo-digitálny prevodník (ADC) a kód získaný z ADC sa prevádza na čítanie vysielacieho výkonu pomocou kalibračného koeficientu uloženého v energeticky nezávislá pamäť (EEPROM). Porovnajte tento odčítaný výkon s požadovanou úrovňou výkonu a ak je rozdiel medzi požadovanou hodnotou a nameraným výkonom, je potrebné vykonať úpravu výkonu. Túto úpravu výkonu je možné vykonať v ktoromkoľvek z viacerých bodov signálneho reťazca. Napríklad nastavenie amplitúdy údajov v základnom pásme, nastavenie zosilňovača variabilného zosilnenia (na strane IF alebo RF) alebo zmena zosilnenia PA. Týmto spôsobom sa regulačná slučka zosilnenia sama upraví a udržuje vysielací výkon v požadovanom rozsahu. Je dôležité zdôrazniť, že prenosové funkcie riadenia zosilnenia VVA a PA sú často nelineárne. Preto je skutočná zmena zosilnenia získaná danou úpravou zosilnenia neistá, preto je potrebná riadiaca slučka, ktorá môže poskytnúť informácie o vykonaní informácie spätnej väzby prispôsobenia a informačné pokyny pre postup následnej opakovanej operácie.