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TechnicalFeature 技术特写
手机使用包络跟踪解决网络难题
Envelope Tracking in Handsets Solves a Network Problem
Joe Madden, Mobile Experts, Campbell, Calif.
译者：车延博
TE系统是上行链路受限的。虽然基站无线 然而，在大多数运行条件下，效率将低于以前，
L电的下行链路发射功率一般为60 W或更高， 并且将消耗更多的热量。简单地放大PA会造成
但手机目前受限于Power Class 3，其天线端口的 电池功率的浪费。传统的放大器设计采用平均功
允许最大发射功率为+23 dBm ±2 dB。上行链路 率跟踪（APT），其根据平均射频功率水平将电
和下行链路具有相似的传输特性，而上行LTE的 源设置为静态电压。在许多情况下，可以通过将
有效吞吐量可以远低于下行链路。这在更高的频 PA部分切入或切出电路来允许在较小的功率水
带（例如，2.5GHz）中尤其存在问题，其下行链 平下使用较小的放大器以提高效率。与简单的
路可以穿透建筑物的墙壁，但上行链路信号大约 PA相比，APT通常可提高效率。
弱6dB，造成双向连接失败。在LTE中，上行链 包络跟踪（ET）是提高放大器输出功率的
路是不可随意选择的，因为系统需要连续的上行 另一种方案。ET需要对放大器的电源电压进行
链路进行信道评估和功率控制。因此，上行链路 动态调整（见图1）。当信号中波形上升到高峰
问题被简单地感知为覆盖范围小。 值时，电源为PA提供更高的电源电压。在未来
对于TD-LTE而言，在上行链路中的时间消 的HPUE中，电源将升高供电电压使之高于手机
耗减少了下行链路的可用时间。这意味着低效 中的3.5 V电池电压。随着偏置电压的变化，PA
的上行链路会降低系统中下行通信的容量。大 的工作点跟踪使其效率最高。如果实施得当，
的TD-LTE运营商，包括美国Sprint公司和中国移 这种方法会在每一个工作点都获得可能的最佳
动公司，已经推出支持更高上行发射功率的标 效率，使电池寿命更长，手机散热更少。图2比
准。具有Power Class 2性能的手机会在明年进入 较了三种PA结构的效率。
市场，其输出功率在Band 41（即2.5GHz）为+
26 dBm ±2 dB。这就是所谓的高功率用户设备 ET设计面临的挑战
（HPUE）。 数字预失真（DPD）是保证ET工作的重要
在当今的移动电话设计中，若在天线端口实 部分。随着ET技术在过去20年中的发展，设计
现26 dBm的目标功率，需要功率放大器（PA） 师们发现半导体具有“记忆效应”，即器件的
的输出在+30到+32dBm范围内。带有15个或更 失真取决于之前10到20ns的射频功率。本质上，
多频段的手机其前端有复杂的管道，在PA和天 器件通道中的瞬时温度会影响失真。为了弥
线之间的开关和滤波器占4到6dB的损失。HPUE 补，DPD结合近期的功率水平，应用量身定制
需要对支持手机高频段发射机的PA进行重新设 的抵消信号来补偿互调失真。由于DPD补偿，
计。输出功率加倍通常会导致更大的放大器； 允许设计师选择较小的PA以及使之在信号峰值
期间进一步压缩，所以，DPD可以提高效
率。
包络信息 包络跟踪
包络预增益
电源 由于应用于电源的宽带调制器的性能
不完善，ET会产生带外噪声。将ET PA与
收发器 I DAC 滤波器进行紧密集成对于消除这些杂散发
射同时不降低效率非常重要。图1给出作
DPD ∑ 为单独组件的滤波器，对滤波器和PA进行
Q 协同设计是重要的。将每个组件匹配至50
DAC
Ω将会大大降低效率。
ET法需要在调制解调器芯片组、电源
图1：手机发射器中ET的简化框图。 IC和放大器之间进行紧密协调。这三个部
32 Microwave Journal China 微波杂志 Sep/Oct 2017
