手機(jī)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電話充電兩次?很遺憾，他對(duì)自己的手機(jī)并不太滿意。

　　隨著人們對(duì)高速數(shù)據(jù)讀寫的需求與日俱增，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(xiàn)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(jī)放大器變得更為強(qiáng)大。 過(guò)去普遍采用普通的DC-DC轉(zhuǎn)換器來(lái)控制手機(jī)電池電量流入不同的芯片。 這包括將手機(jī)信號(hào)驅(qū)動(dòng)回基站的功率放大器(PA)，對(duì)于2G和3G信號(hào)，由于峰均功率比(PAPR)相對(duì)較小，該功率放大器可以很好地工作。 但隨著技術(shù)從GSM發(fā)展到GPRS、WCDMA直至HSPA，PAPR也大幅升高。 現(xiàn)在LTE或4G具有非常高的PAPR，極大影響了手機(jī)的耗電量。 圖1顯示的是基于設(shè)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(zhuǎn)換器在信號(hào)功率達(dá)到峰值時(shí)以線性方式吸收設(shè)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(yù)測(cè)手機(jī)信號(hào)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(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(jié)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(xiàn)在，半導(dǎo)體技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到一定程度，DC-DC轉(zhuǎn)換器可用于移動(dòng)設(shè)備，可為PA提供所需的調(diào)制功率，這種技術(shù)出現(xiàn)得非常及時(shí)，因?yàn)長(zhǎng)TE等4G技術(shù)正在不斷地迫使人們提高PA的效率。 現(xiàn)在我們?nèi)绾螠y(cè)試這一新技術(shù)? 以下是一個(gè)PA測(cè)試解決方案的測(cè)試流程概述。

　　ET測(cè)試的挑戰(zhàn)

　　ET測(cè)試使得原本就非常復(fù)雜的系統(tǒng)變得更為復(fù)雜。 采用ET技術(shù)的第一個(gè)挑戰(zhàn)就是生成調(diào)制的供電電源，該電源需要高達(dá)2W的功率和數(shù)十兆赫茲的帶寬。 這些要求對(duì)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(zhuǎn)換器來(lái)執(zhí)行功率調(diào)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(shù)字線的輸入。 輸出是一個(gè)高功率調(diào)制波形，用于提高待測(cè)放大器的放大功能。 詳見(jiàn)圖3了解典型的RF PA測(cè)試設(shè)置，該設(shè)置已進(jìn)行擴(kuò)展，可支持ET。

　　從測(cè)試和特征記述的角度來(lái)看，主要的挑戰(zhàn)在于對(duì)執(zhí)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(hào)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(duì)于RF波形的延遲。 如果使用傳統(tǒng)臺(tái)式儀器，要實(shí)現(xiàn)這一程度的同步是非常困難的，而且還很有可能會(huì)涉及不同廠商的硬件，使應(yīng)用軟件變得更復(fù)雜。

　　NI簡(jiǎn)化了同步問(wèn)題，并將軟硬件集成到一個(gè)平臺(tái)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(jī)箱內(nèi)實(shí)現(xiàn)同步所需的所有時(shí)鐘和觸發(fā)線，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(xiàn)次納秒級(jí)的同步和可重復(fù)性，采用NI-TCLK來(lái)協(xié)調(diào)多個(gè)模塊化儀器間的時(shí)鐘和觸發(fā)分布。 如需詳細(xì)了解NI-TClk如何以低達(dá)20psrms的抖動(dòng)來(lái)同步多個(gè)儀器，請(qǐng)閱讀NI T-Clock技術(shù)用于模塊化儀器定時(shí)和同步。