手机发射电路的功率控制
摘要：功率放大器是一种应用非常广泛的电路，手机的功率放大器用于放大已经调制好的发射信号并获得满足要求的输出功率，手机功放最突出的特点是带有自动功率控制电路。GSM手机和CDMA手机的自动功率控制电路各有特点，但原理基本相同，如果功率控制电路出现问题，可能导致手机无发射、发射功率低、发射关机等故障。
关键词：手机__ 功率放大器__ 功率控制
功率放大器是一种应用非常广泛的电路，在家用电器如电视、音响之中都广泛地应用，手机的功率放大器用于放大已经调制好的发射信号并获得满足要求的输出功率。
手机是一种移动通信设备，手机在移动通信过程中离基站的距离也是时近时远，手机离基站比较远时，需要手机有足够的功率，以使手机传出的信息能传输到基站; 当手机离基站比较近时，若手机的功率过大，可能会带来各种干扰，导致手机不能正常工作。此外, 电磁波的传播不仅受通信距离的影响，电磁波在不同的环境中受到地形、地物的影响很大; 多径传播造成的衰落、建筑物阻挡造成的阴影效应和运动造成的多卜勒频移，也可导致接收信号极不稳定，接收场强的瞬间变化往往可达十倍以上，故手机电路中的功率放大器具有它自己的特点，即功率放大器的放大倍数应能随不同的情况而变化，使到达基站的信号大小基本稳定，故手机功放最突出的特点是带有自动功率控制电路。
射频功率放大器总是工作在大信号状态下,调制后的射频信号经功率放大后即可以进行传输。在手机中，常采用场效应管和砷化稼场效应管作为功率放大管。它们的导热率比锗高许多。而且越来越多的手机使用功率放大器组件。一个完整的功率放大电路通常包括驱动放大、功率放大、功率检测及控制、电源电路等。
功率控制不仅是维护系统高效率正常工作的需要，随着CDMA技术的应用，功率控制尤其必要，由于CDMA系统的容量是软容量，它的容量是由信噪比决定的，主要受限于系统内移动台的相互干扰，如果每个移动台的信号到达基站时都达到所需的最小信噪比，系统容量就会达到最大值。CDMA功率控制分为前向通道功率控制和反向通道的功率控制。前向通道功率控制是基站根据移动台提供的测量结果，调整对每一个移动台的发射功率（对路径衰落小的移动台分配较小的前向链路功率，而对远离基站和误码率高的移动台分配较大的前向链路功率），而反向通道功率控制又分为仅由移动台参与的开环功率控制和移动台、基站同时参与的闭环功率控制，反向开环功率控制是移动台通过测量接收功率来估计发射功率，并迅速调节移动台发射功率；反向闭环功率控制是基站对移动台的开环功率估计迅速作出纠正，以使移动台保持最理想的发射功率，使系统处于最佳状态，手机发射电路功率控制属于反向功率控制的范畴。
不同类型的发射机中的功率控制电路是有区别的，但它们的控制原理都基本相似。图1所示是一种基本的发射功率控制原理方框图。
到天线
PA
取样
整流
比较输出
偏压控制
控制参考电平
_________ 图一
该控制环路工作原理如下所述：功率放大器放大的发射信号送到天线转化为高频的电磁波发送出去。在功放的输出端，通过一个取样电路取一部分发射信号，经高频整流得到一个反映发射功率大小的直流电平。这个电平在比较电路中与来自逻辑电路的功率控制参考电平进行比较，输出一个控制信号去控制功放电路的偏压或电源。从而改变功率放大器的放大倍数。虽然原理大同小异，但是GSM手机和CDMA手机的功率控制的电路是有所不同的。
GSM是Global System for Mobile Communications的缩写，意为全球移动通信系统，是世界上主要的蜂窝系统之一。目前，中国移动、中国联通各拥有一个GSM网，GSM手机用户总数在1．4亿以上，为世界最大的移动通信网络。_ CDMA即code－division multiple access的缩写，译为“码分多址分组数据传输技术”，被称为第2．5代移动通信技术。目前采用这一技术的市场主要在美国、日本、韩国等，全球用户达9500万。
我们再来比较一下GSM和CDMA手机发射功率的初始值的取定及功率控制机制。手机与系统的通信可分为两个阶段，一是接入阶段，二是话务通信阶段。对于GSM系统，手机在随机接入阶段没有进入专用模式以前，是没有功率控制的，为保证接入成功，手机以系统能允许的最大功率发射（通常是手机的最大发射功率）。在分配专用信道后，手机会根据基站的指令调整手机的发射功率，调整的步长通常为2dB。调整的频率为60ms一次。 对于CDMA系统，在随机接入状态下，手机会根据接收到的基站信号电平估计一个较小的值作为手机的初始发射功率，发送第一个Access Probe,如果在规定的时间内还没有得到基站的应答信息，手机会再加大发射功率。这个过程重复下去，直到收到基站的应答或者到达设定的最多尝试次数为止。在通话状态下，每1.25ms基站会向手机发送一个功率控制命令信息，命令手机增大或减少发射功率，步长为1dB。 由上面的比较可以看出，GSM手机在接入过程中并没有功率控制以最大的功率发射，在通话过程中多采用闭环功率控制；对于CDMA系统，采用开环和闭环功率控制结合的方案，开始是开环功率控制，和基站取得联系之后是闭环功率控制。下面以具体的电路来介绍手机发射电路的功率控制。