基于ADuC7026实现功率放大器监控的参考设计

引言

考虑到日益迫近的全球能源危机和人们对环境保护的期望日益增高，节能对高效无线网络的运营至关重要。功率放大器(PA)是基站和中继器的核心，其功耗可能占基站总功耗的一半。对功率放大器进行监控不仅可以提高功效、降低运营成本、提高输出功率和线性度，而且可以使系统操作人员及时发现和解决问题，进而提高可靠性和可维护性。

ADI公司提供三种PA监测器1实现方案：一种是分立器件方案，一种是基于AD729422的12位的集成型监测和控制系统的方案，以及一种基于ADuC7026高精度模拟微控制器3的集成型方案。分立方案需要使用的器件较多，而且PCB布局复杂，PCB面积也较大，这些因素都导致较高的成本。AD7294的优点是集成度高、成本低且可靠性高，但缺点是需要使用外部微控制器(MCU)来实现PA监控功能。ADuC7026与AD7294具有很多相同的优点，主要的区别是ADuC7026包含MCU。另外，ADuC7026支持外部同步采样，这个特性在TD-SCDMA应用中很有用。

本文介绍了一个基于ADuC7026实现功率放大器监控的参考设计，功能包括设置输出功率、监测电压驻波比(VSWR)、监测横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)场效应管的漏极电流和温度，并在某个参数超过预定的阈值时发出报警信号。

系统框图

图1给出了PA监测器的系统框图。RF信号在经由可变电压衰减器(VVA)、ADL5323预驱动器、功率放大器和双向耦合器处理后，由天线发射出去。ADuC7026的片上MCU对PA模块中两级LDMOS的温度和电流及PA模块的前向和反向功率进行采样。MCU把采样数据发送到PC以便在用户界面(UI)上显示。操作人员可通过用户界面调整系统参数。

图1：系统框图。

PA监测模块

温度监测：功率放大器的功耗会影响其性能。PA某些时候工作在较高的静态工作点，但输出功率较低。大量的能量在LDMOS器件上被转换成热量，这不仅浪费了能量，而且降低了可靠性。监测PA的温度，调整其静态工作点可以使系统达到最佳性能。

图2给出了温度监测器的功能框图，该系统使用ADT75数字温度传感器来监测两个LDMOS级的温度。ADT75(有8引脚MSOP和SOIC封装形式可供选择)把温度转化成分辨率为0.0625℃的数字信号，其关断模式可将电源电流降低到3µA(典型值)。

图2：温度监测器功能框图。

图3给出了温度监测程序的流程图。在收到温度检测指令后，ADuC7026 MCU首先设置温度检测标识，然后通过I2C®总线从ADT75读出温度数据，并把该数据发送到PC。接着，程序检查ADT75的过温引脚(OS/ALERT)状态，如果温度超过了阈值，则点亮LED。在收到配置温度阈值的指令时，ADuC7026从PC读入配置数据并通过I2C总线把阈值温度写入到ADT75。当微控制器收到读入温度阈值的指令时，它从ADT75读入阈值温度并把它传送到PC。

图3：温度监测程序的流程图。