如何使用RF功率校准提高无线发射机的性能

　　在设计无线发射机时，RF功率的测量和控制是一项关键考虑因素。高功率RF放大器（PA）极少在开环模式下工作，也就是说，送到天线口的功率并没有以某种方式进行监控。但是，如发送功率大小、网络鲁棒性以及与其它无线网络共存的法规要求对发送功率进行严格控制。除了这些外部要求以外，精确的RF功率控制可以提高频谱性能，并且节省发射机功率放大器的成本和功耗。为了调节发送功率，可能需要在出厂时对功率放大器的输出功率进行某种形式的校准。对于不同的复杂度和有效性，校准算法的变化很大。本应用笔记介绍如何实现典型的RF功率控制方案，并且比较了多种工厂校准算法的效果和效率。

　　具有集成功率控制的典型无线发射机

　　如图1所示，这是一个典型的无线发射机框图，集成了发射功率测量和控制功能。通过采用定向耦合器，PA的一小部分信号被反馈到RF检波器。在该情况下，耦合器的位置一般靠近天线，位于双工器和隔离器之后，因此在校准过程中需考虑与这些器件相关的功率损耗。定向耦合器的耦合系数的典型值为20 dB~30 dB，因此耦合器的反馈信号比送到天线口的信号低20 dB~30 dB。以该方式耦合信号功率将导致发射路径中的功率损耗，该插入损耗通常为零点几分贝。在无线基础设施应用中，最大发射功率的典型范围是30 dBm~50 dBm（1W~100W），对于测量发射功率的RF检波器而言，定向耦合器的信号仍然太强。因此，在耦合器和 RF检波器之间需要进行额外的信号衰减。现代均方根和非均方根响应RF检波器的功率检测范围约为 30dB到100dB，并且输出相对温度和频率的变化是稳定的。在大部分应用中，检波器的输出通过模数转换器 （ADC）转化为数字量，使用非易失性存储器（EEPROM）中存储的校准系数，从ADC获得的码被转换为发射功率的读数。将此功率读数与设置点功率电平进行比较，如果在设置点功率和测得的功率之间存在差异，则应进行功率调节。这个功率调整可以在信号链上多个点中任何一个点上完成。如调节基带数据的幅度，调节可变增益放大器（在IF 或RF端），或者改变PA的增益。这样，增益控制环路对其自身进行调节，并使发射功率保持在要求的范围内。需要着重指出的是，VVA和PA的增益控制传递函数常常是非线性的，因此，由给定增益调节获得的实际增益变化是不确定的，所以需要一种控制环路，它能够提供关于所执行的调节的反馈信息，以及对后续重复操作过程的指导信息。