手機功率放大器的功率包絡跟蹤

　　您是否聽到有人抱怨每天要為4G電話充電兩次?很遺憾，他對自己的手機并不太滿意。

　　隨著人們對高速數據讀寫的需求與日俱增，而電池的容量卻無法跟上通信技術前進的步伐，這種現象一直屢見不鮮。 這并不是電池的問題，而是我們需要一種技術來使手機放大器變得更為強大。 過去普遍采用普通的DC-DC轉換器來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。 但隨著技術從GSM發展到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輸出隨技術發展的變化。

　　DC-DC轉換器在信號功率達到峰值時以線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。這種供電方式稱為功率包絡跟蹤(ET)。 圖2顯示的是ET方法。

　　在過去十年中，功率包絡跟蹤技術已經解決了基站的這一難題，不僅節省了功耗，還可防止過熱，這是由于PA可以處理大約200W或更高的功率。 現在，半導體技術已經發展到一定程度，DC-DC轉換器可用于移動設備，可為PA提供所需的調制功率，這種技術出現得非常及時，因為LTE等4G技術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? 以下是一個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技術的第一個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說并不常見，因此許多PA制造商使用經改良的DC-DC轉換器來執行功率調制。 這些芯片可接受直流電源、用于控制放大器增益的包絡波形以及用于控制芯片的一些數字線的輸入。 輸出是一個高功率調制波形，用于提高待測放大器的放大功能。 詳見圖3了解典型的RF PA測試設置，該設置已進行擴展，可支持ET。

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

　　NI簡化了同步問題，并將軟硬件集成到一個平臺上，從而盡可能地使該流程變得簡單明了。 PXI背板(見 圖4)可用于路由機箱內實現同步所需的所有時鐘和觸發線，因而無需外部時鐘和觸發來路由網絡。 為了實現次納秒級的同步和可重復性，采用NI-TCLK來協調多個模塊化儀器間的時鐘和觸發分布。 如需詳細了解NI-TClk如何以低達20psrms的抖動來同步多個儀器，請閱讀NI T-Clock技術用于模塊化儀器定時和同步。