圖3. 溫度監(jiān)測(cè)程序的流程圖

電流監(jiān)測(cè): 控制PA的漏極電流，使其在溫度和時(shí)間變化時(shí)保持恒定，就可以極大地改善功放的總性能，同時(shí)又可確保功放工作在調(diào)整的 輸出功率范圍之內(nèi)。影響PA漏極電流的兩個(gè)主要因素是PA的高壓供電線的變化和片上溫度的變化。PA晶體管的漏極電壓很容易受高壓供電線變化的影響。我們可以用高電壓分流監(jiān)測(cè)器來測(cè)量LDMOS的漏極電流。如果連續(xù)地監(jiān)測(cè)漏極電流，當(dāng)在電源上出現(xiàn)電壓波動(dòng)時(shí)，操作人員可重新調(diào)整柵極電壓使LDMOS保持在最佳工作點(diǎn)。

圖4給出了電流監(jiān)測(cè)器的功能框圖。該系統(tǒng)使用A D 8211高壓高精度分流放大器來采集PA模塊中兩個(gè)LDMOS級(jí)的漏極電流。A D 8211的增益為固定的20V/ V，在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)的增益誤差為±0.5%（典型值 ）。 AD8211 緩存的輸出電壓直接輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，由A DuC7026 的片上ADC進(jìn)行采樣。漏極電流閾值由A D5243數(shù)字電位計(jì)設(shè)定，A DuC7026通過I2C總線對(duì) AD5243 進(jìn)行控制。 系統(tǒng)根據(jù) ADCMP600比較器的輸出來判定漏極電流是否超過或低于閾值。如果漏極電流超過  閾值，系統(tǒng)點(diǎn)亮相應(yīng)的LED向操作人員報(bào)警。

圖4. 電流監(jiān)測(cè)器功能框圖。

電壓駐波比(VSWR)監(jiān)測(cè): VSWR是天線系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，它反映天線系統(tǒng)中元件之間的匹配程度。反向功率影響PA的輸出功率，反 向功率過大會(huì)導(dǎo)致發(fā)射出去的信號(hào)產(chǎn)生失真。因而，有必要監(jiān)測(cè)VSWR使基站具有最優(yōu)性能。

圖5給出了VSWR監(jiān)測(cè)器的功能框圖。該系統(tǒng)使用雙向耦合器和 AD8364 雙通道TruP wr?檢測(cè)器來測(cè)量前向和反向功率。AD8364雙通道有效值RF功率測(cè)量子系統(tǒng)可精確地測(cè)量和控制信號(hào)的功率。A D8364 靈活性強(qiáng)，可方便地對(duì)RF功率放大器、無線電收發(fā)器AGC電路和其它通訊系統(tǒng)實(shí)施監(jiān)測(cè)和控制，其輸出可用于計(jì)算VSWR和監(jiān)測(cè)傳輸線的匹配度。較大的VSWR 值表明天線出現(xiàn)故障，操作人員應(yīng)通過調(diào)整PA增益或電源電壓對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。

圖5. VSWR監(jiān)測(cè)器功能框圖。

自動(dòng)功率控制: 根據(jù)通信系統(tǒng)的要求，發(fā)射機(jī)必須確保功率放大器能滿足發(fā)射的需要，調(diào)整基站發(fā)射功率保持在精準(zhǔn)值，控制輸出功 率在覆蓋允許范圍內(nèi)，不至過小無法滿足網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)的覆蓋距離要求，而減少小區(qū)覆蓋范圍，又不會(huì)產(chǎn)生過強(qiáng)的輸出信號(hào)對(duì)相鄰基站 造成干擾。由于過功率會(huì)引起功率放大器飽和并使信號(hào)發(fā)生非線性失真，系統(tǒng)應(yīng)提供過功率保護(hù)功能，保證功率放大器不工作在過功率條件下?；谏鲜鲈?，必須對(duì)輸出功率進(jìn)行測(cè)量和控制以使之保持穩(wěn)定。

圖6給出了自動(dòng)功率控制回路的功能框圖，該回路包含雙向耦合器、TruP wr檢測(cè)器、微控制器和可變電壓衰減器。雙向耦合器把前向功率傳送到TruP wr 檢測(cè)器，檢測(cè)器跟蹤信號(hào)幅度的變化。A DuC7026的片上ADC對(duì)檢測(cè)器的輸出采樣。微控制器比較輸出功率的實(shí)際值與期望值，并使用PID 算法來調(diào)整控制電壓偏差，使功率放大器工作在性能最佳的工作點(diǎn)上。

圖6. 自動(dòng)功率控制回路的功能框圖

圖7給出了PID算法的流程圖。首先，該程序設(shè)定初始控制參數(shù)Kp、Ki和Kd并設(shè)定輸出功率的期望值。然后， ADC對(duì)AD8364的輸出采樣，采樣得到的數(shù)據(jù)經(jīng)濾波后轉(zhuǎn)換成功率。程序根據(jù)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)計(jì)算出輸出功率的期望值與實(shí)際值之差，以及下一個(gè)期望采樣值和控制電壓，并對(duì) DAC寄存器進(jìn)行配置。這樣就完成了一個(gè)采樣和控制過程周期，這個(gè)過程不斷循環(huán)。