[NI 資料]包絡(luò)跟蹤基礎(chǔ)原理與測試方案.doc

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1、[Nl資料]包絡(luò)跟蹤基礎(chǔ)原理與測試方案概覽以前手機可以待機好兒天都不需要充電?，F(xiàn)在盡管手機電池技術(shù)不斷革新，然而一些新的需求，例如更多內(nèi)部無線電例如更多內(nèi)部射頻傳輸、更大更高分辨率的屏幕，使得電池電量比以往任何時候都消耗的更快。因此山于不斷有新的技術(shù)應(yīng)用于手機，工程師們必須持續(xù)開發(fā)出新的方法來減少電源消耗。現(xiàn)在，包絡(luò)跟蹤技術(shù)被越來越廣泛地運用于優(yōu)化射頻功率放大器(PA)的功率附加效率(PAE),而射頻功率放大器射頻PA正是電池電最最主要的消耗源之一。本文介紹了怎樣使用來自射頻功率放大器PA的數(shù)據(jù)實現(xiàn)包絡(luò)跟蹤ET,以確定關(guān)鍵的包絡(luò)跟蹤參數(shù)?；谶@些參數(shù)，工程師們提出

2、了基于PXI的測戢系統(tǒng)并對其進行分析,該系統(tǒng)可滿足包絡(luò)跟蹤測試的嚴格要求。目錄1.為什么選擇包絡(luò)跟蹤技術(shù)？2.包絡(luò)跟蹤技術(shù)的原理3.包絡(luò)跟蹤測試挑戰(zhàn)4.電源5.儀器同步6.基于PXI的測試解決方案7.結(jié)果驗證8.結(jié)論1-為什么選擇包絡(luò)跟蹤技術(shù)？當輸出功率達到峰值，即發(fā)生增益壓縮時，功率放大器達到最高運行效率。對于典型的W-CDMA/HSPA+/LTE制式，當設(shè)備以最大輸出功率運行時，效率可能高達50%。然而，山于W-CDMA和LTE等現(xiàn)代通信標準使用的是峰均比(PAPR)越來越高的調(diào)制信號，效率將會顯著降低。而且，山于放大器的幅值響應(yīng)在壓縮區(qū)會變得高度非線性化，輸

3、出功率通常山于峰均比而無法達到峰值。對于LTE波形，峰均比最高可達7或8dB,導(dǎo)致功率放大器以遠低于最佳功率值的平均輸出功率運行。雖然有幾種技術(shù)可以用來改進功率放大器的功率附加效率，以數(shù)字預(yù)失真技術(shù)(DPD)為例，但包絡(luò)跟蹤技術(shù)迅速引起了功率放大器廠簡們的注意。事實上十年來,基站一直采用包絡(luò)跟蹤技術(shù),不僅提高了效率，同時也降低了山于能最轉(zhuǎn)化成熱最而導(dǎo)致的冷卻需求。2.包絡(luò)跟蹤技術(shù)的原理包絡(luò)跟蹤技術(shù)的原理在于使放大器盡可能地在壓縮區(qū)運行。該項技術(shù)壘于這一事實：功率放大器的效率峰值點和輸出功率峰值點都會隨著供電電壓(Vcc)的變化而變化.圖1顯示了不同供電電壓值下，功

4、率附加效率與輸出功率的函數(shù)關(guān)系。我們可以看出峰值效率的輸出功率隨著供電電壓的増大而増大。PAEOptimizedVccFixedVcc=3.4V/圖1不同供電電圧下PAE與輸出功率之間的關(guān)系包絡(luò)跟蹤技術(shù)的基本思路是找出瞬時輸出功率映射與最優(yōu)化供電電壓值的對應(yīng)關(guān)系，從而使放大器盡可能長時間地處于壓縮臨界區(qū)。理論上，運用包絡(luò)跟蹤技術(shù)在這種特定的放大器上得到的PAE如圖1屮的綠色線條所示。從圖中可以看出，有效PAE遠遠大于采用固定供電電壓得到的PAE。基于這些數(shù)據(jù)，我們可以創(chuàng)建一個査詢表(LUT),將輸出功率和PAE最優(yōu)化時的供電電壓值對應(yīng)起來(如圖2)。請注意,在供電

5、電壓為1V時出現(xiàn)了一個下限。我們后面會介紹這個下限對帯寬的影響。雖然從理論上看通過調(diào)節(jié)供電電壓信號來使PAE達到最大是一個不錯的想法，但實際執(zhí)行是有難度的。當供電電壓作為輸出功率的函數(shù)不斷變化時，放大器的增益也會隨之大幅變化，導(dǎo)致AM-AM失真增大。這種影響可以通過使用較小范圍的供電電壓電平來弱化，這需要設(shè)計人員在PAE和AM-AM失真之間進行權(quán)衡?；鶐漕l波形可以通過DPD(數(shù)字預(yù)失真)算法來修正包絡(luò)跟蹤導(dǎo)致的失真。0IIIIiIiItI?i024681012141618202224262830Pout(dBm)圖2最優(yōu)化供電電壓值與輸出功率的對應(yīng)關(guān)系圖1中所示

6、的PAE的值是基于連續(xù)波信號。根據(jù)這些附加效率值和特定波形輸出功率的概率密度函數(shù)(PDF)就可以估算調(diào)制信號的期望PAE,如等式1所示：E(PAE)邁畑PAE(P)P(P)(1)圖3顯示的是測試用例1W-CDMA波形的概率密度函數(shù)，波形的平均射頻功率為0dBm,可用于該等式中。通過將波形轉(zhuǎn)換為特定平均輸出功率，我們就可以根據(jù)這一特定調(diào)制信號來估算放大器的效率。21(遲3三qeqo」d1410575±4Pout（dBm）圖3測試用例1W-CDMA波形的概念分布密度函數(shù)這種算法將PAE視為隨機變戢并假設(shè)PAE與P創(chuàng)測議值之間的關(guān)系是靜態(tài)的，即這一關(guān)系不會隨時間改變。雖

7、然根據(jù)圖3的計算，我們可以得到比較楕確的PAE近似值，但實際屮PAE會山于放大器的記憶效應(yīng)和溫度導(dǎo)致的増益變化而隨肴時間發(fā)生小幅變化。圖4顯示了測試用例1W-CDMA調(diào)制波形在尚定供電Vg下的PAE測量值和計算值，以及在包絡(luò)跟蹤狀態(tài)下的期望PAE（假定供電電壓調(diào)節(jié)器處于理想狀態(tài)）。我們注意到PAE的期望曲線和測量曲線非常接近,而且僅在輸出功率較高時才開始發(fā)生偏離。這種偏離很可能是山于功率放大器的記憶效應(yīng)。將理想包絡(luò)跟蹤電源下的期望PAE（綠色曲線）和固定Vcc下的測試值（藍色Illi線）進行比較，我們發(fā)現(xiàn)理論上在較大的輸入范圍內(nèi)前者的值可以達到后者的兩倍。Meas

8、uredF