Ao projetar um transmissor sem fio, a medição e o controle da potência de RF é uma consideração importante. Amplificadores RF de alta potência (PA) raramente funcionam no modo de loop aberto, ou seja, a potência enviada para a porta da antena não é monitorada de alguma forma. No entanto, regulamentações como potência de transmissão, robustez da rede e coexistência com outras redes sem fio exigem controle estrito da potência de transmissão. Além desses requisitos externos, o controle de potência RF preciso pode melhorar o desempenho do espectro e economizar o custo e o consumo de energia dos amplificadores de potência do transmissor. Para ajustar a potência de transmissão, pode ser necessário realizar alguma forma de calibração na potência de saída do amplificador de potência na fábrica. Para diferentes complexidades e eficácia, o algoritmo de calibração varia muito. Esta nota de aplicação descreve como implementar um esquema típico de controle de potência de RF e compara a eficácia e eficiência de vários algoritmos de calibração de fábrica.
Transmissor sem fio típico com controle de energia integrado
Conforme mostrado na Figura 1, este é um diagrama de blocos de transmissor sem fio típico que integra medição de potência de transmissão e funções de controle. Usando um acoplador direcional, uma pequena parte do sinal do PA é realimentada para o detector de RF. Nesse caso, a localização do acoplador geralmente é próxima à antena, atrás do duplexador e isolador, portanto, a perda de energia associada a esses dispositivos deve ser considerada durante o processo de calibração. O valor típico do coeficiente de acoplamento do acoplador direcional é 20 dB ~ 30 dB, então o sinal de feedback do acoplador é 20 dB ~ 30 dB menor do que o sinal enviado para a porta da antena. O acoplamento da potência do sinal dessa forma resultará em perda de potência no caminho de transmissão, que geralmente é de alguns décimos de decibel. Em aplicações de infraestrutura sem fio, a faixa típica de potência máxima de transmissão é de 30 dBm ~ 50 dBm (1W ~ 100W). Para detectores de RF que medem a potência de transmissão, o sinal do acoplador direcional ainda é muito forte. Portanto, é necessária atenuação de sinal adicional entre o acoplador e o detector de RF. A faixa de detecção de potência dos detectores de RF de resposta rms e não rms modernos é de cerca de 30dB a 100dB, e a saída é estável em relação às mudanças de temperatura e frequência. Na maioria das aplicações, a saída do detector é convertida em uma quantidade digital por meio de um conversor analógico-digital (ADC), e o código obtido do ADC é convertido em uma leitura da potência de transmissão usando o coeficiente de calibração armazenado no memória não volátil (EEPROM). Compare esta leitura de potência com o nível de potência do ponto de ajuste e, se houver uma diferença entre a potência do ponto de ajuste e a potência medida, um ajuste de potência deve ser feito. Este ajuste de potência pode ser feito em qualquer um dos vários pontos da cadeia de sinal. Tal como ajustar a amplitude dos dados de banda base, ajustar o amplificador de ganho variável (no lado IF ou RF) ou alterar o ganho do PA. Desta forma, o loop de controle de ganho se ajusta e mantém a potência de transmissão dentro da faixa necessária. É importante ressaltar que as funções de transferência de controle de ganho de VVA e PA são frequentemente não lineares. Portanto, a mudança de ganho real obtida por um determinado ajuste de ganho é incerta, portanto, é necessário um circuito de controle que possa fornecer informações sobre a execução. As informações de feedback de ajuste e as informações de orientação para o processo de operação repetida subsequente.
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