MAX2831(PA)输出功率和偏置的优化
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)效率的数据和设置。
概述
集成了实现所需的全部电路，带有RF功率(PA)，用于802.11g/b系统。两级PA的偏置电流和输出匹配经过优化在标称条件下提供+18.5dBm功率，仅从3.3V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，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 Fit-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(VCCTX = 2.85V, VCCPA = 3.3V, 源 = 90mV 802.11g 64-QAM OFDM (54Mbps), f = 2437MHz,
| Measured Results | Register Setngs(See MAX2831 EV Kit Control Software) | |||||
| POUT (dBm) | EVM (%) | PA Current (mA) | PA Current Savings (mA) | Tx VGA Gn (SPI™)[Register 12
|
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) |
| 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。