手機功率放大器的功率包絡(luò )跟蹤

　　您是否聽(tīng)到有人抱怨每天要為4G電話(huà)充電兩次?很遺憾，他對自己的手機并不太滿(mǎn)意。

　　隨著(zhù)人們對高速數據讀寫(xiě)的需求與日俱增，而電池的容量卻無(wú)法跟上通信技術(shù)前進(jìn)的步伐，這種現象一直屢見(jiàn)不鮮。 這并不是電池的問(wèn)題，而是我們需要一種技術(shù)來(lái)使手機放大器變得更為強大。 過(guò)去普遍采用普通的DC-DC轉換器來(lái)控制手機電池電量流入不同的芯片。 這包括將手機信號驅動(dòng)回基站的功率放大器(PA)，對于2G和3G信號，由于峰均功率比(PAPR)相對較小，該功率放大器可以很好地工作。 但隨著(zhù)技術(shù)從GSM發(fā)展到GPRS、WCDMA直至HSPA，PAPR也大幅升高。 現在LTE或4G具有非常高的PAPR，極大影響了手機的耗電量。 圖1顯示的是基于設備電池特定功率輸入的典型PA輸出隨技術(shù)發(fā)展的變化。

　　DC-DC轉換器在信號功率達到峰值時(shí)以線(xiàn)性方式吸收設備電池的電量，這種效率并不高。 提高電能效率的一種方式是預測手機信號的峰值，然后僅向PA提供所需的電量。這種供電方式稱(chēng)為功率包絡(luò )跟蹤(ET)。 圖2顯示的是ET方法。

　　在過(guò)去十年中，功率包絡(luò )跟蹤技術(shù)已經(jīng)解決了基站的這一難題，不僅節省了功耗，還可防止過(guò)熱，這是由于PA可以處理大約200W或更高的功率。 現在，半導體技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到一定程度，DC-DC轉換器可用于移動(dòng)設備，可為PA提供所需的調制功率，這種技術(shù)出現得非常及時(shí)，因為L(cháng)TE等4G技術(shù)正在不斷地迫使人們提高PA的效率。 現在我們如何測試這一新技術(shù)? 以下是一個(gè)PA測試解決方案的測試流程概述。

　　ET測試的挑戰

　　ET測試使得原本就非常復雜的系統變得更為復雜。 采用ET技術(shù)的第一個(gè)挑戰就是生成調制的供電電源，該電源需要高達2W的功率和數十兆赫茲的帶寬。 這些要求對于電源來(lái)說(shuō)并不常見(jiàn)，因此許多PA制造商使用經(jīng)改良的DC-DC轉換器來(lái)執行功率調制。 這些芯片可接受直流電源、用于控制放大器增益的包絡(luò )波形以及用于控制芯片的一些數字線(xiàn)的輸入。 輸出是一個(gè)高功率調制波形，用于提高待測放大器的放大功能。 詳見(jiàn)圖3了解典型的RF PA測試設置，該設置已進(jìn)行擴展，可支持ET。

　　從測試和特征記述的角度來(lái)看，主要的挑戰在于對執行ET所必需的不同儀器進(jìn)行同步。 最為重要的是，必須以最低程度的抖動(dòng)同步RF信號發(fā)生器和基帶任意波形發(fā)生器(AWG)。 此外，它必須能夠以次納秒的精度偏移基帶包絡(luò )相對于RF波形的延遲。 如果使用傳統臺式儀器，要實(shí)現這一程度的同步是非常困難的，而且還很有可能會(huì )涉及不同廠(chǎng)商的硬件，使應用軟件變得更復雜。

　　NI簡(jiǎn)化了同步問(wèn)題，并將軟硬件集成到一個(gè)平臺上，從而盡可能地使該流程變得簡(jiǎn)單明了。 PXI背板(見(jiàn) 圖4)可用于路由機箱內實(shí)現同步所需的所有時(shí)鐘和觸發(fā)線(xiàn)，因而無(wú)需外部時(shí)鐘和觸發(fā)來(lái)路由網(wǎng)絡(luò )。 為了實(shí)現次納秒級的同步和可重復性，采用NI-TCLK來(lái)協(xié)調多個(gè)模塊化儀器間的時(shí)鐘和觸發(fā)分布。 如需詳細了解NI-TClk如何以低達20psrms的抖動(dòng)來(lái)同步多個(gè)儀器，請閱讀NI T-Clock技術(shù)用于模塊化儀器定時(shí)和同步。