LTE終端功率放大器的技術(shù)演進(jìn)與包絡(luò )跟蹤測試

　　隨著(zhù) 4G LTE 的應用，移動(dòng)通信實(shí)現了數據吞吐量的空前增長(cháng)。然而，移動(dòng)終端對電池性能的要求也將隨之提升。LTE 上行鏈路信號采用 SC-FDMA 調制制式，峰均比（PAR）高于 W-CDMA。功率放大器（PA）是移動(dòng)終端中耗電量最高的器件之一。如圖 1 所示，LTE 上行鏈路信號的功率電平大部分時(shí)間內都保持在較低值，極少達到峰值功率。因此，功率放大器只能在偶而達到峰值功率時(shí)提供最高效率。大部分時(shí)間中，功率放大器都無(wú)法有效利用輸入的功率，無(wú)用功率會(huì )轉變?yōu)闊崮?，從而導致電池耗電，進(jìn)而影響移動(dòng)終端的散熱設計功耗（TDP）。包絡(luò )跟蹤（ET）可以提供一個(gè)可能的解決方案，幫助應對上述移動(dòng)射頻前端設計問(wèn)題。包絡(luò )跟蹤可以根據功率放大器輸入信號的“包絡(luò )”動(dòng)態(tài)調整直流電源電壓，并僅在必要時(shí)提供元件需要的高電壓，從而改進(jìn)功率放大器的電池消耗和散熱。

　　圖 1. 輸入信號和偏置電壓的時(shí)域視圖。

　　非線(xiàn)性是功率放大器處理 LTE 信號等高峰均比信號時(shí)面臨的另一個(gè)問(wèn)題。在輸入端加載大功率信號時(shí)，功率放大器無(wú)法線(xiàn)性放大該信號，可能出現增益飽和以及失真的狀況，最終導致 ACLR 和 EVM 增加和信號質(zhì)量下降。應用峰值因數縮減（CFR）和/或數字預失真（DPD）等技術(shù)補償功率放大器的非線(xiàn)性特征可以解決這一問(wèn)題。也就是說(shuō)，通過(guò)數字預失真“反向”失真功率放大器的輸入信號，以抵消功率放大器產(chǎn)生的失真。數字預失真可以通過(guò)不同的方法實(shí)現，移動(dòng)設備通常采用未考慮存儲器效應的查詢(xún)表（LUT）方法。本應用指南將探討應用包絡(luò )跟蹤技術(shù)和基于查詢(xún)表的數字預失真技術(shù)的功率放大器測試解決方案。

　　測試包絡(luò )跟蹤器件需要向功率放大器輸入 IQ 信號以及調整功率放大器功率輸入的包絡(luò )信號。包絡(luò )信號通過(guò) IQ 采樣的絕對幅度生成，并且通常應用 3 到 6 倍的過(guò)采樣，目的是確保波形平滑。IQ 信號生成的原始包絡(luò )數據需要首先經(jīng)過(guò)形狀映射表（Shaping table）才能應用到包絡(luò )跟蹤電源（ETPS）。形狀映射表一般具有“去波谷（de-troughing）”的特性，可以避免包絡(luò )電壓降至 0 V。并且，形狀映射表可以實(shí)現功率放大器效率最大化，或在廣泛的輸入功率電平范圍內確保恒定增益，即“ISO 增益”。毫不夸張的說(shuō)，形狀映射表決定了包絡(luò )跟蹤系統的性能。

　　圖 2. 包絡(luò )跟蹤系統的簡(jiǎn)化方框圖。

　　ETPS 能夠動(dòng)態(tài)調整電源施加到功率放大器的電壓。根據 MIPI™ 聯(lián)盟 eTrak 標準的定義，大多數 ETPS 具有差分輸入，因此包絡(luò )波形發(fā)生器必須具有差分輸出。ETPS 作為功率放大器的電源，供應功率放大器的電壓必須與輸入射頻信號存在精準的定時(shí)關(guān)系。以占用 100 個(gè)資源塊（RB）的 LTE 信號為例，射頻信號和包絡(luò )信號之間的時(shí)間同步必須低于 1 ns。載波聚合信號等帶寬更寬的 LTE 信號需要更嚴格的定時(shí)同步控制。在與 ETPA 和 ETPS 連接之前，射頻和包絡(luò )信號可以使用示波器完成大致的定時(shí)校準。但是，由于 ETPS 和射頻功率放大器的內部時(shí)延，完成最終校準需要使用 EVM 或 ACLR 等性能參數調整 ETPA 輸出。要優(yōu)化 ET 系統性能，定時(shí)調校需要精確到納秒以?xún)取?/p>

　　是德科技支持 LTE/LTE-Advanced 的 N7624/25B Signal Studio 軟件的包絡(luò )跟蹤選件能夠生成 LTE 和 LTE-Advanced IQ 波形的包絡(luò )波形。選件支持高達 32 倍任意過(guò)采樣率的包絡(luò )生成設置。使用軟件的內置形狀映射表管理器，用戶(hù)能夠快速方便地生成、導入和選擇多個(gè)形狀映射表，并將生成的 IQ 和包絡(luò )波形直接下載到射頻信號發(fā)生器和任意波形發(fā)生器（AWG）。33600/33500 系列任意波形發(fā)生器可作為包絡(luò )波形發(fā)生器使用。下載波形后，33600/33500 系列能夠以 1 ps 分辨率實(shí)時(shí)調整射頻信號和包絡(luò )信號的定時(shí)同步狀態(tài)，無(wú)需重新生成波形，可以讓您輕松完成定時(shí)優(yōu)化。33600/33500 系列任意波形發(fā)生器的 2 通道輸出配置支持差分輸出，并具有低寬帶噪聲，無(wú)需濾波即可與 ETPS 輸入直接連接。生成的 IQ 和包絡(luò )波形可以保存并應用到其他平臺（例如 PXI），以支持吞吐量更高的生產(chǎn)測試。

　　應用 N7624B/25B Signal Studio 軟件的波形庫功能，包絡(luò )跟蹤（和數字預失真）也可以用于處理非 LTE 波形，例如 W-CDMA 或 MATLAB。

　　89600 VSA 軟件的并行測量功能和強大的圖形功能，能夠借助一臺信號分析儀的單一輸出交替測量并比較功率放大器輸入和輸出信號，從而輕松完成 AM-AM、AM-PM 和增益壓縮的測量。

　　全球電子測量技術(shù)與市場(chǎng)領(lǐng)導者——是德科技（原安捷倫電子測量事業(yè)部）UXM新品體驗會(huì )將于近期拉開(kāi)帷幕，歡迎各位業(yè)內人士踴躍參加，您的到來(lái)，將是KEYSIGHT的最大榮幸！報名地址請點(diǎn)擊以下圖片進(jìn)入：