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手机功率放大器的功率包络跟踪

作者:时间:2013-09-27来源:电子产品世界收藏

  您是否听到有人抱怨每天要为电话充电两次?很遗憾,他对自己的手机并不太满意。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/170431.htm

  随着人们对高速数据读写的需求与日俱增,而电池的容量却无法跟上通信技术前进的步伐,这种现象一直屡见不鲜。 这并不是电池的问题,而是我们需要一种技术来使手机变得更为强大。 过去普遍采用普通的转换器来控制手机电池电量流入不同的芯片。 这包括将手机信号驱动回基站的功率(PA),对于2G和3G信号,由于峰均功率比(PAPR)相对较小,该功率可以很好地工作。 但随着技术从GSM发展到GPRS、WCDMA直至HSPA,PAPR也大幅升高。 现在LTE或具有非常高的PAPR,极大影响了手机的耗电量。 图1显示的是基于设备电池特定功率输入的典型PA输出随技术发展的变化。

  转换器在信号功率达到峰值时以线性方式吸收设备电池的电量,这种效率并不高。 提高电能效率的一种方式是预测手机信号的峰值,然后仅向PA提供所需的电量。这种供电方式称为功率包络跟踪(ET)。 图2显示的是ET方法。

  在过去十年中,功率包络跟踪技术已经解决了基站的这一难题,不仅节省了功耗,还可防止过热,这是由于PA可以处理大约200W或更高的功率。 现在,半导体技术已经发展到一定程度,转换器可用于移动设备,可为PA提供所需的调制功率,这种技术出现得非常及时,因为LTE等技术正在不断地迫使人们提高PA的效率。 现在我们如何测试这一新技术? 以下是一个PA测试解决方案的测试流程概述。

  ET测试的挑战

  ET测试使得原本就非常复杂的系统变得更为复杂。 采用ET技术的第一个挑战就是生成调制的供电电源,该电源需要高达2W的功率和数十兆赫兹的带宽。 这些要求对于电源来说并不常见,因此许多PA制造商使用经改良的DC-DC转换器来执行功率调制。 这些芯片可接受直流电源、用于控制增益的包络波形以及用于控制芯片的一些数字线的输入。 输出是一个高功率调制波形,用于提高待测的放大功能。 详见图3了解典型的 PA测试设置,该设置已进行扩展,可支持ET。

  从测试和特征记述的角度来看,主要的挑战在于对执行ET所必需的不同仪器进行同步。 最为重要的是,必须以最低程度的抖动同步信号和基带任意波形(AWG)。 此外,它必须能够以次纳秒的精度偏移基带包络相对于波形的延迟。 如果使用传统台式仪器,要实现这一程度的同步是非常困难的,而且还很有可能会涉及不同厂商的硬件,使应用软件变得更复杂。

  简化了同步问题,并将软硬件集成到一个平台上,从而尽可能地使该流程变得简单明了。 PXI背板(见 图4)可用于路由机箱内实现同步所需的所有时钟和触发线,因而无需外部时钟和触发来路由网络。 为了实现次纳秒级的同步和可重复性,采用-TCLK来协调多个模块化仪器间的时钟和触发分布。 如需详细了解-TClk如何以低达20psrms的抖动来同步多个仪器,请阅读NI T-Clock技术用于模块化仪器定时和同步。

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