W-CDMA收发器的功率管理技术

　　目前已推出市场的几款3G手机的使用时间都只有2小时到3.5小时，无法真正吸引终端用户。真正的通话或连接时间实际上取决于手机与基站的连接质量，以及连接期间数据内容的密集程度。

　　为争取更多的用户，全球3G网络基础设施在2008年已加速部署，其中在美国和欧洲的发展尤其快速。好几家运营商都推出了比较价廉的无限数据计划，虽然这些计划对在连接能力上有一定的限制，但却增加了对网络应用软件的支持，比如视频会议、互联网语音 (VoIP)、简易邮箱 (easy email) 和互联网浏览等，从而吸引用户使用。

　　在硬件方面，针对低功率模式工作和城区通话服务，手机设计人员已设法对射频收发器的功耗进行优化，特别是射频功放 (RF Power Amplifier, RFPA) 的功耗。运营商提供的统计数据显示，在这种情况下，手机的传送功率小于1mW。目前使用的RFPA中，大多数都具有低功率模式，当射频功率低于1mW时，其耗电量为10mA或更小。此外，它们还经过优化，可在500mW左右时 (最大射频工作功率级) 获得最佳功率附加效率 (Power Added Efficiency, PAE) (约为33%)。这时的问题在于，RFPA功耗约为1W，会产生过多的热能，影响周围组件的性能。图1所示为PAE及功耗的典型变化与射频工作功率级的关系。

　　据3G网络运营商提供的功率分布统计数据，在城市地区，以语音功能为主手机有90%到 95%的时间都在1mW以下的功耗工作，这应该使得这些条件下的通话时间达到5小时。

　　不过，当连接的数据容量较大，或者用户位于郊外或低覆盖区域时，3G手机必须把发射功率提高到50mW以上，才能获得良好的信噪比。在这类情形下，一个没有经过重新优化的RFPA会在2.5小时或更短时间之内就消耗掉电池的全部能量。

　　最佳的解决方案是采用一个由电压控制的DC-DC转换器来动态调节RFPA电源电压，以便在每一个射频功率级下都获得尽可能高的功率效率。这项技术被称为动态电压调节 (Dynamic Voltage Scaling, DVS) 技术 (图2)。

　　图中文字(上)： VBAT – DVS DCDC – VCC – WCDMA RFPA

　　(中): VBAT或电池电压 – VCC 或RFPA 来自DCDC的电压