0 引言

　　目前移動通信終端的性能瓶頸之一是續(xù)航能力,，射頻發(fā)射通信電路中的功率放大器（Power Amplifier,，PA）功耗大、效率低,、發(fā)熱嚴(yán)重[1],，提升其效率有利于加強續(xù)航能力，減輕終端的發(fā)熱,。

　　支持LTE的通信制式的移動終端采用高階調(diào)制方式,，能高速傳輸數(shù)據(jù)[2]，但是對信號的質(zhì)量要求較高,，需要線性PA,，并且信號峰均大,，需要使用功率回退方式，線性PA只能在低效率狀態(tài)下工作[3],。

　　包絡(luò)跟蹤（Envelope Tracking，ET）技術(shù)是一種極有希望提高LTE通信制式下PA效率的方式,。而實現(xiàn)包絡(luò)跟蹤技術(shù)在LTE移動通信終端上的高效應(yīng)用,，需要系統(tǒng)提供包絡(luò)參考信號Venv至包絡(luò)跟蹤電源芯片。為了降低系統(tǒng)資源的開銷,，包絡(luò)參考信號的生成需要采用查找表,，因此查找表的選取是一項至關(guān)重要的工作。本文提出“固定增益法”確定查找表的方法,，其占用資源少,，線性度惡化少，具有很大的應(yīng)用價值,。

1 包絡(luò)跟蹤技術(shù)的實現(xiàn)

　　傳統(tǒng)固定偏置的功率放大器如圖1所示,。

　　從基帶發(fā)出的IQ信號經(jīng)過上變頻變成待放大的射頻信號送入PA，功率放大器的供電由電池提供,。使用ET技術(shù)提供偏置的PA如圖2所示[4],。

　　從基帶發(fā)出的IQ信號將分出一路至包絡(luò)通路，經(jīng)過包絡(luò)生成整形成為包絡(luò)參考信號Venv送入到包絡(luò)跟蹤電源,，包絡(luò)跟蹤電源的輸出VCC(t)將跟隨Venv,。

　　PA的效率可由下式近似表達[5]：

　　式中，ICC,、VCC(t)為PA的偏置電流和電壓,，Iout、Vout為PA輸出信號的電流和電壓振幅,。當(dāng)PA工作點確定,，導(dǎo)通角基本恒定，Iout/ICC比值為常數(shù)[3],，功率放大器的VCC(t)越接近PA輸出信號的Vout,，PA的效率就會越大。將包絡(luò)跟蹤電源芯片的輸入輸出看作一個線性函數(shù),，Venv能夠準(zhǔn)確地反映Vout,。當(dāng)PA的增益穩(wěn)定時，Vin與Vout線性對應(yīng),，由此,，只要Venv能夠準(zhǔn)確地反映Vin的大小，就能夠有效地提升PA的效率,。

　　射頻PA增益的壓縮會帶來非線性產(chǎn)物,，其中帶內(nèi)的AM-AM,、AM-PM失真會隨著PA的壓縮深度的增加而變大[6]，而帶外的鄰道泄漏比（Adjust Channel Leakage Ratio,，ACLR）也是PA非線性的產(chǎn)物,，也會隨著PA增益壓縮的深度的增加而惡化。圖3是某型PA的增益和ACLR隨輸入功率變化的曲線,，測試信號是中心頻率為1 747.5 MHz,、20 MHz、QPSK,、100 RB的信號,。可以看到,，隨著PA增益的壓縮,，ACLR逐漸惡化。

2 固定增益法提取查找表

　　2.1 包絡(luò)跟蹤查找表

　　從PA的輸入來看,，ET系統(tǒng)的核心是滿足偏置電壓VCC與輸入功率Pin的函數(shù)表達式關(guān)系的查找表：

　　VCC=f(Pin)

　　決定這張查找表的參數(shù)的因素主要有PA的增益,、增益附加效率(Power Added Efficiency，PAE),，以及ACLR,。在實際應(yīng)用中，可以有多個方法確定查找表,。

　　2.2 固定增益法提取查找表

　　為了降低系統(tǒng)的復(fù)雜度和硬件的開銷,，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從PA的特性曲線入手,，提出并采用了固定增益法來確定查找表中的參數(shù),。具體步驟如下：

　　首先，確定PA的增益,。在最大偏置電壓的特性曲線上選取將PA的失真控制在可接受范圍內(nèi)的最大壓縮點,，以該點增益為參考增益。以圖4為例,，在4.5 V供電電壓條件下,，PA能提供的最大增益是29.85 dB，在滿足線性度要求的條件下（ACLR<-35 dBc）,，功率放大器的增益能夠壓縮到28.7 dB,，選取28.7 dB為參考增益。

　　其次,，確定不同偏置電壓下PA的增益等于參考增益的輸入功率值,。以28.7 dB為參考增益，畫一條等增益線與其他電壓條件的PA特性曲線相交，這些交點所在的曲線的偏置電壓就是PA所需的偏置電壓,，該點的縱坐標(biāo)就是PA的增益,，橫坐標(biāo)就是PA對應(yīng)的輸入功率。理論上,，如果曲線足夠密集,，可以確定出任意輸入功率的查找表。

　　最后,，優(yōu)化查找表,。根據(jù)上面的方法確定出來的查找表，需要根據(jù)ACLR和延時的情況進行進一步的優(yōu)化,，以找到ACLR最佳和延時最小的曲線。

　　根據(jù)上面的方法,，確定了一張查找表,，見表1。

3 測試數(shù)據(jù)分析

　　對在某型商用功率放大器及ET電源芯片進行了測試,，測試系統(tǒng)如圖5所示,。

　　將前文所確定的查找表加載到信號源，由信號源產(chǎn)生射頻信號和包絡(luò)信號進行測試,。測試采用的RF信號是5 MHz,、25RB、QPSK,、PAPR=6.48 dB,，載頻為1 750 MHz的SC-FDMA的FDD-LTE信號，包絡(luò)信號是前文所確定的查找表生成的包絡(luò)參考信號,。在輸出功率為26 dBm的條件下,，PA在不同模式下測試數(shù)據(jù)如表2。不同輸出功率下的PA在ET模式測試參數(shù)如表3所示,。圖6為PA的偏置電壓測試點的波形圖,。

　　測試結(jié)果表明，使用固定增益法確定的查找表包絡(luò)跟蹤電源,，其增益與固定偏置模式相比下降了0.92 dB,，ACLR惡化了3.5 dB，但是滿足3GPP標(biāo)準(zhǔn)要求,，功率附加效率從28.58%提升到了33.68%,。結(jié)果表明，固定增益法確定的查找表是實用的,。

4 總結(jié)

　　本文主要討論和研究了包絡(luò)跟蹤電源芯片在LTE通信終端中的應(yīng)用,，設(shè)計了包絡(luò)跟蹤技術(shù)中用于產(chǎn)生包絡(luò)參考信號的查找表的提取方法，確定了一張查找表。根據(jù)該表對某型功率放大器與包絡(luò)跟蹤電源進行測試,，使用5 MHz,、QPSK信號、載頻為1 750 MHz的FDD-LTE信號,，PAPR=6.48 dB,，輸出功率26 dBm，使用包絡(luò)跟蹤技術(shù)的功率放大器,，功率附加效率達到33.68%,，ACLR達到-34.14 dBc。相比未使用包絡(luò)跟蹤技術(shù)的功率放大器時,，電流節(jié)省了40 mA,，功率附加效率提升了5.1%。

參考文獻

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