升压电源和高压DAC为天线和滤波器提供调谐信号

天线阵列和滤波器通常通过改变钛酸锶钡（BST）电容器上的电压来调谐。当这种铁电材料用于电容器时，施加的电压会导致晶体结构的微小变化，从而改变介电常数，从而改变电容。与传统变容二极管相比，电子可调谐BST电容器可以处理更高的功率和更大的信号幅度。

在典型应用中，调谐电容补偿元件容差，调整滤波器的截止频率，或匹配可调谐天线的网络阻抗。BST电容通过施加0 V至30 V之间的电压进行调谐。随着现代电子设备中的电源趋向于低电压，3.3V、2.5V 甚至 1.8V 电源很常见，尤其是在电池供电的应用中。尽管调谐有好处，但仅为此功能添加单独的高压电源并不总是有意义的。因此，需要一种方便的方法来产生电源。

例如，在此应用中，可以使用3 V电源，但BST电容器需要超过20 V的电压才能完全控制。两个主要电路模块是升压开关转换器ADP1613和高压DAC5504。图1所示电路产生高达30 V的DAC输出电压。DAC输出设置BST电容的偏置电压，从而调整天线响应。

图1.升压电源和高压DAC为BST电容器提供调谐信号。

AD1613升压DC-DC开关转换器（图4）集成了一个能够提供高达20 V输出的电源开关。如图所示，ADP1613从3 V输入产生32 V输出。ADIsimPower™工具为设计人员提供了一种根据输入要求确定适当组件的简单方法。

ADP1613的32 V输出为四通道、12位高压DAC5504供电（图5），该DAC的四个输出均可提供高达60 V的电压。R_SEL引脚上的电压决定了其满量程输出。在此应用中，R_SEL连接到 VDD，将满量程输出设置为 30 V。DAC寄存器通过3 V兼容串行接口进行更新。所有四个DAC通过脉冲负载引脚（LDAC）低电平同时更新，从而允许同时改变四个BST电容。

图2显示了用作可调谐匹配网络的BST电容器的等效电路。图3显示了BST电容与电压和天线响应的传递函数。BST电容器可以从Agile RF等供应商处获得。

图2.BST电容等效电路。

图3.偏置电压与BST电容的关系;产生的天线响应。

图4.ADP1613功能框图

图5.AD5504功能框图

图1所示的电路可以使下一代手机受益，因为下一代手机受到两种相反力量的压力。一方面是始终存在的减小尺寸和功耗的要求。另一方面是需要提高性能，通过在更小的体积中插入更多的天线和无线电系统来利用更多的频段。天线设计人员在体积和效率方面正在达到物理设计极限，因为天线体积减小会降低效率。可调谐天线解决了多频段、多模电话中的这个问题，并且可以扩展手机的工作频率范围，例如从美国GSM850切换到欧洲GSM900，同时保持尺寸和效率。在多用途设备中，发短信、通话或上网时使用的不同头部和手部位置会给天线带来不同的负载阻抗，使天线失谐并降低信号质量。可调阻抗匹配网络可以适应这些变化的条件并恢复失谐信号。

升压型DC-DC开关转换器的工作频率为650 kHz/1300 kHz

ADP1613升压转换器能够在高达20 V的电压下提供超过150 mA的电流，同时采用2.5 V至5.5 V单电源供电。将 2A、0.13 Ω 电源开关与电流模式、脉宽调制稳压器集成在一起，其输出随输入电压、负载电流和温度的变化变化小于 1%。工作频率可通过引脚选择，并可针对高效率或最小外部元件尺寸进行优化：在 650 kHz 时，可提供 90% 的效率;在 1.3 MHz 时，其电路实现占用的空间最小，非常适合便携式设备和液晶显示器中空间受限的环境。可调软启动电路将浪涌电流降至最低，确保安全、可预测的启动条件。ADP1613在开关状态下消耗2.2 mA，在非开关状态下消耗700 μA，在关断模式下消耗10 nA。该器件采用8引脚MSOP封装，额定温度范围为–40°C至+85°C，千兆秒售价为0.70美元。

四通道、12位DAC提供高压输出

AD5504四通道、12位、高压DAC具有引脚可选的0 V至30 V和0 V至60 V输出范围。 功能完整，包括一个精密基准电压源、温度传感器、四个双缓冲DAC和四个高压放大器。上电后，数字部分启用并设置为已知状态;模拟部分保持禁用状态，直到通过SPI端口发出上电命令。温度传感器断开模拟输出，并在芯片温度超过110°C时设置报警标志。 AD5504在30 V模式下的额定最大差分非线性（DNL）为1 LSB，最大积分非线性（INL）为3 LSB。该器件采用10 V至62 V和2.3 V至5.5 V电源供电，正常模式下功耗为2 mA，省电模式下功耗为30 μA。

审核编辑：郭婷