中心議題：

• 探究EDGE功率放大器在手機上的應用
• 功率放大器模式轉換與輸入信號的時序關係

解決方案：

• 采用線性發射架構
• 與8PSK混合發射

在GSM係統
，EDGE可說是進一步增加數據傳輸速率。通過調變方式的改變
、編碼以及多傳輸時槽進而達到3倍的傳輸速率。從1999年EDGE標準的製定至今，EDGE網絡已有多被許多國家及其電信業者所采用，根據全球行動供貨商協會(GSA，Global Mobile Suppliers Association)最近的統計
，已有307種包含EDGE功能的設備發表。市場研究機構Strategy Analytics統計及預估
，2006年EDGE手機市場約為1.6億支，在2005-2010年間
，EDGE/WCDMA手機市場將會有51%的年複合增長率(CAGR)的大幅增長。 EDGE射頻端的解決方案─線性發射架構

目前市場上有3種EDGE射頻端的解決方案可供手機製造商選擇，除了GMSK模式還要能同時支持8PSK模式。此3種分別為極性調變(Polar Modulation)、極性環(Polar Loop)以及線性發射(Linear EDGE)架構。

就線性發射架構而言，所使用之功率放大器必須能夠操作在飽和模式(Saturated Mode)與線性模式(Linear Mode)。當手機操作在GSM時為GMSK調變
，而GMSK為一固定振幅(Constant Envelope)，功率放大器所產生的失真對其影響較小
，故此時功率放大器可操作於飽和區，即非線性區，來提高效率。當手機操作於EDGE模式時，是以一種改變振幅與相位的線性調變方式即8PSK調變，也因此對於功率放大器的線性度極為要求
，以防止信號失真。

與8PSK混合發射

EDGE是使用TDMA的時槽架構(Time Frame Structure)
，因此在多個發射時槽及混合發射模式時，功率放大器會有不同操作模式即8PSK切換GMSK或GMSK切換8PSK。而在時槽(Burst)與時槽之間必須將功率放大器所產生的功率降到最低
，以免造成輸出射頻頻譜變差或不符合ETSI的規範。因此對於時槽與時槽間的輸入與控製信號時序(Control Timing)以及信號大小必須規範與遵守，如圖3所示。以下是使用RFMD線性功率放大器RF3158以3個發射時槽，GMSK→8PSK→GMSK為例。

信號產生器輸出的波形

首先使用信號產生器產生3個時槽，以Agilent Signal Generator E4438C為例，其設定如下：

1. Mode→ EDEG mode。

2. Data Format→ Framed。

3. Frame Trigger→ Continuous。

4. Configure Timeslots→ Multislot off，TS=TSC0並設定時槽。Normal代表此時槽為8PSK調變。

5. 輸出功率=2dBm。

此時將信號連接至頻譜儀以zero span觀察，即可看出所設定的信號。由於信號產生器所產生的輸出信號為功率放大器的輸入信號即為RFin
，理論上
，在GMSK mode
，波形上升時間越短越好

，而在8PSK mode則是要求平緩上升，才不會影響輸出射頻頻譜(ORFS-Output Radio Frequency Spectrum)。而Agilent E4438C在調整輸出波形(burst shape)不論是上升時間、上升延遲、下降時間或是下降延遲都是以一個GSM時間框架內有設定為發射的波一起調整，EDGE與GMSK混合信號
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仿真與實驗

信號產生器設定好後

，將其它設備與RF3158評估板連接 。以信號產生器的EVEN 1為任意波形產生器的觸發信號，將編輯好的Tx_Enb
、Vramp與 Vmode的波形加載任意波形產生器並連接至評估板
，為了容易觀察信號間的時序關係也就是希望將RFin 

、RF Out、Tx_Enb
、Vramp與VMode同時顯示於示波器上，將通過頻譜的Video Out將功率放大器的RF Out 與 RFin射頻信號轉換成電信號並 顯示於示波器上，在此建議以VMmode為示波器外部觸發信號，亦可將VMmode接到示波器的Ext Trigger in 以增加示波器的埠位使用。完成信號的設定與儀器的連接後，即可將電源及信號依續打開。

功率放大器模式轉換與輸入信號的時序關係

當線性EDGE 功率大器工作於GSM模式時，功率放大器工作於飽和模式

，此時Vramp控製功率放大器晶體管之集極電壓(Collector Voltage)使輸出波形與功率大小符合所需的要求與ETSI的各項規範。當切換至EDGE模式時，功率放大器工作於線性模式
，此時功率放大器晶體管之集極電壓固定偏壓於3.6V，Vramp則提供功率放大器晶體管的基極偏壓(Base Bias)，控製其偏壓電流
，使功率放大器工作於線性區，如同一增益模塊(Gain Block)
，輸入的射頻信號與輸出功率成一線性增益關係。

而RF3158支持GPRS Class 12的50%的發射周期(Duty Cycle)，此意味著可能同時發射兩個混合模式時槽。也因此，功率放大器在兩個時槽之間也就是保護時段(Guard Period)須完成模式轉換。此轉換時間可稱為穩定時間(Settling Time)。

當VMode由High 轉為Low代表功率放大器由為8PSK的線性模式切換為GMSK的飽和模式
，此時RFin要降到最低且低於-40dBm(建議值)的輸入功率，Vramp則需降到約0.3V
，而Tx_Enb關掉1QB(Quarter Bit
，1QB約為0.92us)有助於縮短穩定時間 (Settling Time)。穩定時間是由於功率控製回路與Vramp引腳內的低通濾波器所造成，而Tx_Enb關掉可提供一放電路徑。

當我們將RFin於VMode轉為Low後2QB的時間打開，很明顯的，可於8PSK與GMSK之間的保護時段看到一突波(Spike)。由此可知，功率放大器於模式轉換期間，在未完成穩定時間，未將RFin信號降至<-40dBm或輸入RFin信號
，將產生突波造成輸出射頻頻譜之功率轉換瞬態所產生的頻譜(Output Radio Frequency Spectrum-Spectrum due to switching transients)變差
，甚至無法通過規範。

除了輸入信號的時序關係，另一個會影響功率轉換瞬態頻譜的是保護時段期間RFin的信號大小。此實驗可通過另外一台信號產生器來提高保護時段期間RFin的信號大小，來實驗RFin於保護時段時至少要低於多少
，才不至於導致突波。圖20為原本的信號，保護時段期間RFin的信號大小為-74.32dBm。此時
，外加一台信號產生器產生一連續信號通過合成器(Combiner)將兩信號合成後，輸入功率放大器。圖21為兩信號產生器的合成結果。通過此一實驗，可得知由收發器(Transceiver)所產生的最小的輸出功率不要超過-33dBm。