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MAX2831功率放大器(PA)输出功率和偏置电流的优化
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摘要：本文介绍了在MAX2831的不同输出功率下优化功率放大器(PA)效率的数据和寄存器设置。
概述
MAX2831集成了实现RF收发器所需的全部电路，带有RF
功率放大器(PA)，用于802.11g/b系统。两级PA的偏置电流和输出匹配网络经过优化在标称条件下提供+18.5dBm功率，仅从3.3V电源消耗209mA的电流(54Mbps (64-QAM)模式下EVM低于5.6%)，同时可满足
802.11g频谱模板的要求。输出功率较低时，重新对PA偏置电流寄存器进行编程，降低偏置电流和PA电流，以便提高Tx效率并满足802.11g的要求。当PA偏置电流针对+17dBm发射功率进行优化时，与标称寄存器设置相比，可节省26mA的电流；优化工作在+3dBm发射功率时，与标称寄存器设置相比，可节省62mA的电流。通过优化简单的双电容输出匹配网络，可以在指定输出功率下节省更多的电流。
编程
寄存器10 (A3:A0 = 1010)允许对两级PA偏置电流进行编程。D2:D0位用于优化第一级偏置电流、D6:D3位用于优化第二级偏置电流。
表1总结了寄存器设置以及等效的
MAX2831评估板偏置电流设置。
表1. MAX2831 PA偏置电流寄存器设置
| Power Amplifier First-Stage Bias Current |
Power Amplifier Second-Stage Bias Current |
Register 10
(A3:A0 = 1010)
Bit D2:D0 |
Equivalent Bias Current
(µA) |
Register 10
(A3:A0 = 1010)
Bit D6:D3 |
Equivalent Bias Current
(µA) |
| 100 |
125 |
0100 |
160 |
| 010 |
75 |
0011 |
120 |
| 001 |
50 |
0011 |
120 |
| 001 |
50 |
0010 |
80 |
结论
图1和
表2总结了通过优化PA偏置电流可以节省的电流。
表3和
图2列出了标称寄存器设置对应的工作特性。
图3、
4和
5所示是针对+17dBm和+15dBm输出功率优化寄存器设置后得到的工作特性和对应的输出频谱。
图6给出了针对+12dBm和+9dBm输出功率优化寄存器设置后得到的工作特性。
图7为测量电路原理图。
图1. 在标称PA偏置电流和优化于特定输出功率的PA偏置电流下，MAX2831电源电流与输出功率的关系
表2. 针对输出功率优化寄存器设置和偏置电流时的测量结果
(V
CCTX = 2.85V，V
CCPA = 3.3V，信号源 = 90mV
RMS 802.11g 64-QAM OFDM (54Mbps)，
f = 2437MHz，
ICCTX = 81mA)
| Measured Results |
Register Settings
(See MAX2831 EV Kit Control Software) |
| POUT (dBm) |
EVM (%) |
PA Current (mA) |
PA Current Savings (mA) |
Tx VGA Gain (SPI™)
[Register 12
(A3:A0 = 1100)
Bit D5:D0] |
PA Driver Output Current (µA)
[Register 10
(A3:A0 = 1010)
Bit D2:D0] |
PA Output-Stage Bias (µA)
[Register10
(A3:A0 = 1010)
Bit D6:D3] |
| 2.9 |
3.5 |
73 |
61 |
35 (100011) |
50 (001) |
80 (0010) |
| 6.1 |
5.1 |
79 |
59 |
41 (101001) |
50 (001) |
80 (0010) |
| 9.2 |
4.4 |
98 |
45 |
44 (101100) |
50 (001) |
120 (0011) |
| 12.1 |
5.6 |
111 |
41 |
50 (110010) |
50 (001) |
120 (0011) |
| 15.2 |
5.0 |
140 |
28 |
53 (110101) |
75 (010) |
120 (0011) |
| 17.0 |
5.3 |
158 |
26 |
57 (111001) |
75 (010) |
120 (0011) |
| 18.7 |
5.5 |
204 |
— |
57 (111001) |
125 (100) |
160 (0100) |
表3. 针对+18.5dBm (标称值)输出功率优化时，MAX2831的输出功率、电源电流、EVM、寄存器设置
(V
CCTX = 2.85V，V
CCPA = 3.3V，信号源 = 90mV
RMS 802.11g 64-QAM OFDM (54Mbps)，
f = 2437MHz，
ICCTX = 81mA)
| Measured Results |
Register Settings
(See MAX2831 EV Kit Control Software) |
POUT
(dBm) |
EVM (%) |
PA Current (mA) |
Tx VGA Gain (SPI)
[Register 12
(A3:A0 = 1100)
Bit D5:D0] |
PA Driver Output Current (µA)
[Register 10
(A3:A0 = 1010)
Bit D2:D0] |
PA Output-Stage Bias (µA)
[Register10
(A3:A0 = 1010)
Bit D6:D3] |
| 3.3 |
2.1 |
135 |
24 (011000) |
125 (100) |
160 (0100) |
| 6.3 |
2.3 |
138 |
30 (011110) |
125 (100) |
160 (0100) |
| 9.2 |
2.6 |
143 |
36 (100100) |
125 (100) |
160 (0100) |
| 12.2 |
2.9 |
152 |
43 (101011) |
125 (100) |
160 (0100) |
| 15.1 |
3.4 |
168 |
49 (110001) |
125 (100) |
160 (0100) |
| 17.1 |
4.1 |
184 |
53 (110101) |
125 (100) |
160 (0100) |
| 18.7 |
5.5 |
204 |
57 (111001) |
125 (100) |
160 (0100) |
图2. 针对+18.5dBm输出功率优化时，MAX2831的输出功率、电源电流、EVM (A3:A0 = 1010，D6:D3 = 0100，D2:D0 = 100)
图3. 寄存器设置优化于+17dBm和+15dBm时，MAX2831的输出功率、电源电流、EVM (A3:A0 = 1010，D6:D3 = 0011，D2:D0 = 010)
图4. +17dBm输出功率时的输出频谱(红线表示11g频谱模板的要求) (A3:A0 = 1010、 D6:D3 = 0011、 D2:D0 = 010)
图5. +15dBm输出功率时的输出频谱(红线表示11g频谱模板的要求) (A3:A0 = 1010、 D6:D3 = 0011、 D2:D0 = 010)
图6. 寄存器设置优化于+12dBm和+9dBm输出功率时，MAX2831的输出功率、电源电流、EVM (A3:A0 = 1010，D6:D3 = 0011，D2:D0 = 001)
图7. MAX2831无线LAN收发器测试装置原理图
SPI是Motorola, Inc.的商标。
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Jul 31, 2007
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