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如何延长GSM/EDGE终端的通话时间作者：MartinBaekAnadigics公司为延长通话时间，近几年来越来越多的关注集中在改善手机功效。功率放大器模块(PAM)功耗占手机功耗相当大的比率，因为它必须将调变的射频信号充分放大，以便基站能够正确地接收信号。GSM连接最不稳定的部分是无线信号的空中链接，这决定了手机必需的发射功率。这种链接功率依赖于许多因素，诸如与基站之间的距离与阴影衰落(山体、建筑物等将衰减信号强度)。在市区，由于基站之间的距离短，网络服务供货商可以提供良好的信号覆盖。然而阴影衰落可能会在这些区域产生，从而减弱了信号强度并降低上行链接的质量。在乡村或者人口不密集的住宅区，这将是另外一种情况。为了在不同环境下保证良好的链接质量，GSM系统使用自适应的功率控制，基站根据接收的信号质量和强度，来控制手机提高或降低发射功率。图1中GSM900网络功率密度的分布概率。该图为符合Class4功率等级的手机传输特定功率的分布概率，很明显，大部分的发射功率集中在23~31dBm范围内。图1：GSM900频段功率分布概率。在手机或者无线设备中，典型方法是将电池电源直接连接到功率放大器，以确保它能够在每次突发中能有效地传输最高功率。然而，图1指出采用最大功率(33dBm)发射的GSM手机中仅占7%，这意味着手机设计师必须同时关注功率回退时的功率放大器效率。一种有效的方法是，调整功率放大器的供电电压来匹配手机的发射功率，这可以通过在电池电源和功率放大器之间使用可编程控制并带盘路功能的降压型DC-DC电源转换器来实现。可是这种方法也有缺点，这是因为在高功率发射时将采用盘路功能，由于旁路的内阻将导致电压差，这会降低性能。同时，DC-DC转换器的尺寸比较大，需要较大的盘路电容来减少大电流脉冲时的纹波。Anadigics公司的AWE6174(PAM)导入了一种新的方法，对在图1中高分布概率的发射功率使用DC-DC转换器时进行了特别的最佳化。这种方法包含了一个功率放大器控制架构，它有两路分开的电源输入，这是由一个逻辑接脚控制选择的。一路电源输入用于在高功率等级传输(通用的方法，直接连接到电池)，另外一路用于在中、低功率等级传输时连接DC-DC转换器。通过使用这种方法可以获取最佳的功效，从而在最高功率等级传输时，不用降低手机的性能，延长通话时间。图2为在GSM900频段(ch37信道)，采用固定电源供电和使用降压型DC-DC转换器供电，功率放大器效率曲线的比较图2:AWE6174效率(采用固定电压(Vbatt)和DC-DC转换器供电的比较)。图3显示了在GSM900频段的不同功率级别下，不采用DC-DC转换器和采用DC-DC转换器时，功率放大器的平均电流消耗(1/8周期)。图2中相关的平均电流按照图1的概率分布显示在这张图表上。图3:平均电流消耗。这个图表显示在25、27和29dBm功率级别，平均电流分别减少了大约44%、35%和23%，与通用方法比较，该方法有显著改善。此外，在整个功率控制范围内(5?33dBm)平均电流消耗减少了26%。因此在典型的功率分布范围内使用最少的电压步进，可以改善GMSK的功效。对应以上的范例，其通话时间可以延长45~60分钟。这个幅度依赖于一些因素包括电池容量，和其它的非功率放大器的功率消耗等。这种方法和分析也适用DCS/PCS频段的操作，可以在回退的功率级别获得类似的GMSK功率放大器效率的改善。本文小结Anadigics的6x6GSM/PolarEDGE功率放大器模块可作为标准功率放大器，它包含一个通路，可选择使用外部DC-DC转换器来改进GMSK功效(延长手机通话时间)。模块由多功能(CMOS)控制模块和两路InGaPHBT放大器组成，一路放大器支持GSM850/900频带，另一路放大器支持DCS/PCS频带。多功能模块(MFB)整合了功率控制功能、逻辑控制电路和为PA提供偏压的稳压器。这种功率控制功能是基于稳压器LDO把一个模拟电压加到Vramp上来控制输出功率。功率控制架构由两路LDO组成(VBATT和VCC输入)，一路(VBATT)用于整个功率控制范围使用，另一个(VCC)用于中、低功率级别使用。一次仅允许一个LDO工作。逻辑(模式控制)信号用于选择这两条通路。AWE6174功率放大器模块(PAM)用于开环极性架构，支持的双频、三频和四频段GMSK及8-PSK调变方式的应用。所有的射频埠在内部都匹配50欧姆，并使用了隔直电容。内部的架构和应用电路可分布参考图4和图5。图4:AWE6174模块图。图5:AWE6174建议的应用简图。