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キーワード: MAX2831, WLAN, 802.11b/g, 送信, 伝送, 効率, 直線性, リニアリティ, PA電流, 電流
関連製品
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MAX2831パワーアンプ(PA)の出力電力とバイアス電流の最適化
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要約：この記事では、MAX2831用にさまざまな電力レベルで最適化されたパワーアンプ(PA)効率のデータとレジスタ設定値について説明します。
はじめに
MAX2831は、802.11b/gアプリケーション用にパワーアンプ(PA)を搭載した全機能内蔵トランシーバです。2段PAのバイアス電流と出力マッチングネットワークは、802.11gスペクトルマスクの要件を満たしつつ、3.3V電源から209mAの電流で公称+18.5dBmの電力を送信するように最適化されています(54Mbps (64-QAM)モードで5.6%未満のEVM)。低出力電力レベルにて、PAバイアス電流レジスタを再プログラミングすることによって、802.11g要件を満たすと同時に、バイアス電流とPA全体の電流を削減し、Tx効率を向上することができます。PAバイアス電流が+17dBmの送信電力用に最適化されている場合、公称レジスタ設定に比べて26mAの電流が節約されます。+3dBmの送信電力で動作する場合、公称レジスタ設定に比べて62mAの電流が節約されます。単純な2つのコンデンサによる出力マッチングネットワークを最適化することによって、特定の出力電力レベルの電流をさらに節約することができます。
プログラミング
レジスタ10 (A3:A0 = 1010)を使って、2段PAのバイアス電流をプログラムすることができます。ビットD2:D0では、第1段目のバイアス電流を最適化することが可能で、ビットD6:D3では、第2段目のバイアス電流をプログラムすることができます。表1は、レジスタの設定値とMAX2831のEVキットの等価バイアス電流の設定値の一覧です。
表1. MAX2831のPAバイアス電流レジスタの設定値
| Power Amplifier First-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 |
結果
図1と表2に、PAバイアス電流の最適化によって達成された電流の節約についてまとめています。表3と図2は、公称レジスタ設定値における性能をまとめたものです。図3、図4、および図5は、+17dBmと+15dBm用に最適化したレジスタ設定の性能、および各出力スペクトルをそれぞれまとめたものです。図6は、+12dBmと+9dBm用に最適化したレジスタ設定の性能をまとめています。図7に測定のセットアップを示します。
図1. MAX2831の公称PAバイアス電流時と特定の出力電力レベルに対して最適化されたPAバイアス電流時での消費電流対出力電力
表2. 出力電力に対してバイアス電流を最適化した場合のレジスタ設定値と測定結果
(VCCTX = 2.85V、VCCPA = 3.3V、信号源 = 90mVRMS 802.11g 64-QAM OFDM (54Mbps)、f = 2437MHz、ICCTX = 81mA)
| Measured Results |
Register Settings
(See MAX2831 EV Kit Control Software) |
| POUT (dBm) |
EVM (%) |
PA Current (mA) |
PA Current Savings (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] |
| 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) |
表3. +18.5dBm(公称)用に最適化されたMAX2831の出力電力、消費電流、EVM、およびレジスタ設定値
(VCCTX = 2.85V、VCCPA = 3.3V、信号源 = 90mVRMS 802.11g 64-QAM OFDM (54Mbps)、f = 2437MHz、ICCTX = 81mA)
| 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) |
図2. +18.5dBm用に最適化されたMAX2831の出力電力、および消費電流、EVM (A3:A0 = 1010、D6:D3 = 0100、 D2:D0 = 100)
図3. +17dBmと+15dBm用にレジスタ設定が最適化された、MAX2831の出力電力、消費電流、およびEVM (A3:A0 = 1010、D6:D3 = 0011、D2:D0 = 010)
図4. +17dBmにおける出力スペクトル(赤線は11gのスペクトルマスク要件) (A3:A0 = 1010、D6:D3 = 0011、D2:D0 = 010)
図5. +15dBmにおける出力スペクトル(赤線は11gのスペクトルマスク要件) (A3:A0 = 1010、D6:D3 = 0011、D2:D0 = 010)
図6. +12dBmと+9dBm用にレジスタ設定が最適化された、MAX2831の出力電力、消費電流、およびEVM (A3:A0 = 1010、D6:D3 = 0011、D2:D0 = 001)
図7. MAX2831ワイヤレスLANトランシーバのテストセットアップ図
| 関連製品 |
| MAX2831 |
2.4GHz～2.5GHz、PA内蔵、802.11g RFトランシーバ |
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APP 4010: Jul 13, 2007
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