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來(lái)源：羅德與施瓦茨 簡(jiǎn)介 移動(dòng)通信技術(shù)從2G時(shí)代的GSM/EDGE發(fā)展到3G時(shí)代的WCDMA/TD-SCDMA/CDMA2000,再到目前的研究熱點(diǎn)LTE/LTE-A，高階調制、多載波等新技術(shù)的應用，使得網(wǎng)絡(luò )所支持的數據速率越來(lái)越高， 與此同時(shí)信號的峰均比（PAR）也越來(lái)越大。而傳統的固定電源功率放大器在高峰均比、高功率情況下，工作效率很低，從而導致很大一部分能量浪費了，尤其是對于終端的電池壽命影響很大。 與傳統的固定電源功放相比，包絡(luò )跟蹤放大器可以與射頻信號的包絡(luò )同步地改變放大器電源電壓，從而提高包絡(luò )跟蹤功放的效率。所以，更多的功放廠(chǎng)商開(kāi)始支持包絡(luò )跟蹤技術(shù)，來(lái)減少功率消耗，比如應用在智能手機上的功放。 典型的功放測試系統由一臺信號源和一臺頻譜分析儀組成，不過(guò)對于包絡(luò )跟蹤放大器測試，需要一臺額外的信號源提供包絡(luò )信號給放大器的直流調制器。羅德與施瓦茨公司的矢量信號源SMW200A，一臺儀表就可以同時(shí)提供射頻信號和包絡(luò )信號給包絡(luò )跟蹤放大器，同時(shí)配合矢量信號分析儀FSW就可以對包絡(luò )跟蹤放大器的功放效率、鄰帶泄露特性、調制特性等指標進(jìn)行分析測量，如果加裝相應的數字預失真選件，該套測試環(huán)境還可以對放大器進(jìn)行相應的預失真測試。 包絡(luò )跟蹤技術(shù)基礎 現代通信系統中的數字調制信號比如LTE/LTE-A 都有很高的峰均比，至少會(huì )有幾個(gè)dB。也就是說(shuō)LTE的瞬時(shí)信號功率隨著(zhù)時(shí)間的變化會(huì )有很大的變化，為了防止功放工作在飽和區域，所以需要給傳統的功放提供一個(gè)很高的直流電壓。這樣，當功放工作在低輸出功率時(shí)，會(huì )造成很多能量以散熱的方式浪費了。 包絡(luò )跟蹤技術(shù)的應用，有效地克服了這個(gè)問(wèn)題。理想的包絡(luò )跟蹤技術(shù)可以根據射頻信號的包絡(luò )，動(dòng)態(tài)的調節給功放的供電電壓，從而使得功放的效率大大提高。以移動(dòng)終端為例，應用了包絡(luò )跟蹤技術(shù)的功放，可以使得電池的壽命大大延長(cháng)。 圖1給出了傳統功放與包絡(luò )跟蹤放大器的基本原理差別。 
圖1：傳統功率放大器和包絡(luò )跟蹤放大器基本原理圖。 從圖1可以看出，對于傳統的功率放大器直接把基帶的IQ數據上變頻之后，以射頻形式提供給功放，同時(shí)功放需要一個(gè)恒定的直流電壓供電。但是，對于包絡(luò )跟蹤放大器，除了提供射頻信號之外，還需要把相應基帶信號的包絡(luò )下列公式提供給直流調制器，以便提供可變的直流電壓給功放。
為了使直流調制器更有效地工作，需要把直接的包絡(luò )信息A經(jīng)過(guò)一定的賦形處理，比如線(xiàn)性、查找表、多項式、Detroughing等。同時(shí)，為了使功放能夠正常有效地工作，到達功放的射頻信號和調制直流電壓需要嚴格的時(shí)間對齊，如果兩者的時(shí)間存在一定的誤差，就會(huì )導致功放輸出信號的調制質(zhì)量變差。 包絡(luò )跟蹤測試方案 羅德與施瓦茨公司針對包絡(luò )跟蹤放大器提供了完整的測試方案，矢量信號源SMW200A可以提供測試所需的射頻信號和包絡(luò )信號，矢量信號分析儀FSW可以對放大器輸出的射頻信號以及直流調制器輸出的電壓和電流進(jìn)行測量，同時(shí)SMW200A和FSW可以由運行在PC機上的測試軟件FS-K180PC進(jìn)行控制，自動(dòng)完成包絡(luò )跟蹤的測試。 SMW200A可以實(shí)時(shí)產(chǎn)生各種通信制式的標準信號，也可以加載客戶(hù)自定義的ARB文件。同時(shí)，SMW200A的IQ Analog模塊可以輸出相應的包絡(luò )信號，并且可以適配直流調制器的電壓范圍、偏壓、增益、阻抗等特征參數。在包絡(luò )跟蹤測試過(guò)程中，還需要對包絡(luò )信號進(jìn)行賦形，SMW200A支持線(xiàn)性、查找表、多項式和Detroughing等賦形方式；射頻信號和調制電壓是否同步，對包絡(luò )跟蹤的效果至關(guān)重要，SMW200A支持包絡(luò )信號和射頻信號之間可調整的時(shí)延范圍是，可以輕松滿(mǎn)足同步的需要。 FSW具有良好的射頻指標，可以對放大器的頻域特性進(jìn)行測試，同時(shí)可以分析各種通信標準信號的調制質(zhì)量（EVM、頻譜誤差等），如果加裝模擬IQ輸入選件，還可以對直流調制器輸出電壓和電流進(jìn)行測試。 FS-K180PC軟件可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )接口控制SMW200A和FSW，來(lái)完成包絡(luò )跟蹤和數字預失真的自動(dòng)測試。該軟件可以測試常規的頻域信息，比如PA輸出信號的功率、ACLR等；測試信號的調制質(zhì)量，比如EVM、IQ Offset、IQ Imblance等；測試包絡(luò )信號和射頻信號的時(shí)域關(guān)系；同時(shí)還可以測試放大器的AM-AM，AM-PM特性，并且可以通過(guò)軟件中的“Update DPD on SMW”功能實(shí)時(shí)對SMW200A中的信號進(jìn)行數字預失真補償，使PA工作在線(xiàn)性區域。 本文使用羅德與施瓦茨公司的測試設備和軟件，對實(shí)際的包絡(luò )跟蹤放大器進(jìn)行測試，現場(chǎng)測試連接如圖2所示：
圖2：包絡(luò )跟蹤放大器測試連接圖。 測試結果及說(shuō)明 包絡(luò )跟蹤技術(shù)可以使工作在高功率輸出狀態(tài)下的放大器減少功率損耗，提高功放效率。以該測試為例，當我們使用上行10MHz 帶寬的FDD LTE信號作為放大器的輸入，其輸出平均功率約為25dBm，此時(shí)與傳統的恒定電壓供電放大器相比，使用包絡(luò )跟蹤技術(shù)可以使其功放效率提高20%左右。同時(shí)，FS-K180PC軟件還可以對放大器的EVM、ACLR等射頻指標進(jìn)行測試，也可以測試出進(jìn)放大器射頻信號與包絡(luò )電壓之間的時(shí)域關(guān)系，具體結果如圖3所示。
圖3：包絡(luò )跟蹤放大器測試結果。 從測試結果圖中可以看出，FS-K180PC軟件同時(shí)可以對放大器的預失真效果進(jìn)行測試和補償，FSW測試出放大器的AM-AM、AM-PM特征，會(huì )自動(dòng)生成相應的查找表，SMW200A支持實(shí)時(shí)的修改數字預失真查找表，無(wú)需重新生成信號即可實(shí)現數字預失真功能，通過(guò)激活該功能可以使放大器的線(xiàn)性截止點(diǎn)提高3個(gè)dB左右。 小結 本文介紹了羅德與施瓦茨公司針對包絡(luò )跟蹤放大器完整的測試方案，最新的矢量信號源SMW200A是業(yè)界第一臺同時(shí)支持射頻信號和包絡(luò )信號輸出的測試儀表，大大提高了測試效率，減輕了測試復雜度。同時(shí)，其分析軟件基于矢量信號分析儀FSW可以測量包絡(luò )跟蹤放大器測試所需的所有指標，包括功放效率、射頻指標等。 參考文獻 [1]Rohde & Schwarz Application Note（1GP104） [2]Vector Signal Generator R&SSMU200ASpecifications [3]Spectrum Analyzer R&SFSWSpecifications [4]Steven Baker. ET101 An Introduction to Envelop Tracking for RF Amplifiers |
