개요: 이 애플리케이션 노트에서는 일본 시장을 겨냥한 CDMA 셀룰러 대역 전력 증폭기 설계에 대해 소개한다. PIN 다이오드 스위치는 저전력 성능 향상에 사용된다. 이 다이오드는 +16dBm에서 전환되어 PAE를 증가시키고 -50dBc보다 뛰어난 ACPR 성능을 구현한다. 887MHz, 906MHz, 925MHz에서 +27dBm, +16dBm, +13dBm에 대한 데이터가 제시되어 있다.
MAX2269 전력 증폭기는 일본 셀룰러 주파수 대역에서 동작하는 IS-98 기반 CDMA 휴대 전화용으로 최적화되어 있다. 중간 출력에서 최적의 효율을 갖는 이 소자는 일반적인 도심 환경에서 사용할 때 평균 소비 전류를 줄이고 통화 시간을 연장시킨다.
MAX2269용 표준 평가 보드에서는 SPDT 스위치를 사용하고 있다. 이 보드는 +27dBm 출력 전력에서 29%, +17dBm 출력 전력에서 17%의 PAE를 제공한다. 그러나 이 애플리케이션에서는 SPDT 스위치 대신 PIN 다이오드 스위치가 사용되었다. PIN 다이오드로 변경하면 최대 출력에서 PAE 향상이 가능하다. 또한 MAX2269에 PIN 다이오드를 사용하면 중간 및 낮은 출력 레벨에서 좋은 PAE를 갖는다.
PIN 다이오드 스위치
이 애플리케이션에서는 Alpha Industries의 SMP1321-079를 사용하였다. 그림 1은 이 PIN 다이오드 스위치의 회로도이다. MAX2269가 고출력 모드로 설정되어 있는 경우, SHDN-bar = High, PWR = High 이고 PIN 다이오드는 OFF로 전환된다. 이 조건에서 POUT은 하이 임피던스 상태가 된다. 그리고 MAX2269가 저전력 모드일 때, SHDN-bar = High, PWR = Low이며 PIN 다이오드는 ON으로 전환된다. L1과 L3는 초크 코일이고, L2는 PIN 다이오드의 내부 커패시턴스에 의한 병렬 공진을 필요로 한다. PIN 다이오드의 순방향 전류는 R1에 의해 결정된다.
그림 1.
그림 2에는 출력 정합 부분이 나와 있다. 저전력 경로가 고출력 경로에 연결되어 있지 않은 경우, MAX2269의 성능은 MAX2268의 성능과 거의 동일하다. MAX2268의 경우 35% 이상의 PAE를 구현한다. 저전력 경로에 분리도가 떨어지면 PAE 및 ACPR 성능이 저하된다. 고출력 모드에서는 저전력 경로에서 좋은 성능을 얻기 위해 우수한 분리도가 요구된다.
그림 2.
성능
성능 결과는 표 1에 나와 있다. 여기에는 최대 출력(+27dBm), 스위칭 포인트(+16dBm), 그리고 중간 출력(+13dBm)의 세 가지 데이터가 제공된다. PIN 다이오드 스위치를 이용하면, 두 출력 간에 높은 분리도를 구현할 수 있으므로 최대 출력에서 PAE가 향상된다. 최대 출력에서 ACPR은 -47dBc보다 좋으며 PAE는 33% ~ 35%이다. 중간 출력에서 ACPR은 -49dBc보다 좋으며 PAE는 16dBm에서 18%, 13dBm에서 11%이다. 아이들 전류는 36mA이다.
표 1. (VCC = 3.5V, 입력 신호 = 역CDMA 표준)
주파수 (MHz)
이득 (dB)
ACPR (885kHz) (dBc)
ACPR (1.98MHz) (dBc)
PAE (%)
아이들 전류 (mA)
고전력 모드, POUT = +27dBm
887
26.88
-47.70
-59.67
33.37
906
26.68
-47.86
-60.71
34.20
103
925
25.82
-47.11
-60.43
35.09
저전력 모드, POUT = +16dBm
887
28.12
-49.15
-59.26
18.95
906
27.72
-50.94
-60.98
18.34
36
925
27.06
-53.09
-62.23
17.49
저전력 모드, POUT = 13dBm
887
28.22
-60.66
-64.92
11.40
906
27.76
-60.88
-65.15
11.17
36
925
27.06
-59.42
-65.34
10.75
고출력 모드에서 저출력 모드로의 전환 지점이 +16dBm일 때 측정된 성능이 그림 3 및 그림 4에 나와 있다. CDMA 시스템에서 중간 출력에서의 PAE는 실제 기기에서의 통화 시간 연장 측면에서 매우 중요한 의미를 갖는다. MAX2269가 +16dBm에서 스위칭되는 경우 PAE는 중간 출력에서 증가하고 ACPR 성능은 -50dBc보다 우수하다.