手機終端規(guī)劃技術：包絡跟蹤芯片技術的帶寬、噪聲等關鍵規(guī)格要求
圖1、包絡跟蹤（ET，Envelope tracking）系統(tǒng)
手機終端規(guī)劃技術――高帶寬 包絡跟蹤（ET，Envelope tracking）IC的主要實施挑戰(zhàn)之一是帶寬問題 - 它是一個電源，必須精確跟蹤RF信號的包絡信號幅度，同時要求不會產(chǎn)生削波或者引入信號失真。這要求包絡跟蹤（ET，Envelope tracking）電源可控制帶寬是RF信道帶寬的1.5至3.0倍，即對于一個20MHz正交頻分復用（OFDM）信道帶寬而言所需要的包絡跟蹤（ET，Envelope tracking）電源的帶寬為30至60MHz。圖2、包絡信號功率圖
圖2這些包絡信號功率圖顯示了20MHz 16-QAM LTE上行鏈路信號的包絡跟蹤波形統(tǒng)計，包括RF波形包絡，包絡轉(zhuǎn)換速率，包絡電壓的概率分布以及包絡功率與帶寬的關系。圖3、20MHz LTE DL信號的功率譜密度圖
從包絡信號的功率譜圖（圖2右下）可以看出，這種信號存在一個大的直流分量，然后在占用的信道帶寬內(nèi)有相當大的功率，然后有至少是信道帶寬的三倍的相對較長的“尾部”。所需要由包絡跟蹤（ET，Envelope tracking） IC跟蹤的尾部數(shù)量取決于系統(tǒng)的RF線性要求。 在信號幅度的廣泛范圍內(nèi)要求包絡跟蹤（ET，Envelope tracking）IC具有高效率 也許比通過包絡跟蹤（ET，Envelope tracking）IC 實現(xiàn)絕對帶寬更困難的技術要求是為包絡跟蹤（ET，Envelope tracking）IC 自身需要保持較高的能量轉(zhuǎn)換效率。對于3G等低帶寬信號而言，85％的包絡跟蹤（ET，Envelope tracking）IC效率依舊是一個很好的指標，但在廣泛的信號類型和帶寬范圍內(nèi)保持這種效率是一個重大的架構和IC規(guī)劃挑戰(zhàn)。圖4、電壓信號要能跟蹤得上包絡信號的幅度變化
LTE和3G等使用的動態(tài)功率控制特點對于保持較寬的功率控制范圍內(nèi)的高效率也很重要。包絡跟蹤（ET，Envelope tracking）通常要求在信號的功率控制范圍的前810 dB范圍內(nèi)提供節(jié)電優(yōu)勢。另外，隨著輸出功率回退，包絡跟蹤（ET，Envelope tracking）IC的效率通常決定了與APT相比的“盈虧平衡點”在哪個功率等級上。圖5、ET系統(tǒng)中帶寬、效率以及線性的三角關系
用于蜂窩使用的包絡跟蹤（ET，Envelope tracking） IC還將包括一個較低帶寬的APT模式，以在低功率等級時進行工作。這也必須在非常寬的功率輸出范圍（從10mW到超過1W）下以高效率方式進行工作，這使得保持低靜態(tài)電流成為重要的架構和規(guī)劃考慮原因。 手機終端規(guī)劃技術――低噪聲 在包絡跟蹤（ET，Envelope tracking）系統(tǒng)中，PA工作在壓縮狀態(tài)，包絡跟蹤（ET，Envelope tracking）路徑中產(chǎn)生的電源噪聲直接與RF輸入信號進行“混合”。為了最大限度地降低PA輸出端的噪聲和失真，包絡跟蹤（ET，Envelope tracking）調(diào)制器必須以極低的噪聲和失真工作。如果采用開關電源技術，則成為一個難以搞定的問題。 尤其是在具有窄雙工分離的頻分雙工（FDD）系統(tǒng)中（例如美國700MHz LTE頻段，中國的800MHz/900MHz LTE頻段）中，包絡跟蹤（ET，Envelope tracking）路徑的噪聲和失真特別難以實現(xiàn)。 手機終端規(guī)劃技術――廣泛的擺動范圍（slew rate） 瞬時RF振幅到包絡跟蹤（ET，Envelope tracking）電源電壓的映射是在基帶中通過整形表（shaping table）通過數(shù)字的方式進行定義的，整形表（shaping table）可以改變，以平衡PA和包絡跟蹤（ET，Envelope tracking） IC的效率和線性度。 包絡跟蹤（ET，Envelope tracking） IC輸出必須能夠在較寬的（> 3：1）電壓范圍內(nèi)擺動，因為有限的動態(tài)擺動范圍只會在功率放大器中節(jié)省有限的功率。圖6、整形表（shaping table）在ET系統(tǒng)中的位置
包絡跟蹤（ET，Envelope tracking）調(diào)制器的動態(tài)擺動范圍與ET轉(zhuǎn)換器的效率同樣重要;增加包絡跟蹤（ET，Envelope tracking）擺動范圍（swing range）可以增加PA的效率，但是，此時包絡跟蹤（ET，Envelope tracking） IC的效率會降低，反之亦然。例如，具有3V擺幅范圍效率為80％的ET調(diào)制器通常優(yōu)于僅具有1.5V擺幅的90％效率的ET調(diào)制器，總體系統(tǒng)的整體效率（ET + PA）最重要。 盡管系統(tǒng)效率有一個最佳的擺動范圍，通常是在峰值電壓與最小電壓之比為3：1時最佳，但通常需要運用更寬的擺動范圍來對PA進行線性化。一個典型的“IsoGain”的整形表（shaping table）可能要求4：1或者5：1的輸出電壓擺動范圍以達到所需的線性度。 手機終端規(guī)劃技術――高轉(zhuǎn)換率 除了需要較高的信號帶寬外，包絡跟蹤（ET，Envelope tracking）調(diào)制器還要求電壓和電流的轉(zhuǎn)換速率高，以精確跟蹤包絡信號的峰值和谷值。在典型的手持機輸出功率水平下，運用3V擺幅準確跟蹤20MHz的LTE包絡需要150V /μs以上的電壓擺率（slew rate ）和50A /μs的電流擺率（slew rate ）。高電壓擺率允許包絡跟蹤（ET，Envelope tracking） IC響應不斷變化的RF信號，向PA電源提供快速變化的電流和電壓。圖7、典型的ET軌跡圖
電壓壓擺率不夠會導致“錯誤跟蹤”，導致RF輸出端的噪聲和失真增加。在FDD系統(tǒng)中這可能是特別有害的，因為其落在接收頻帶中的發(fā)射噪聲會降低接收機的靈敏度。 包絡電壓的擺率可以（在某種程度上）運用整形表（shaping table）在系統(tǒng)級上進行控制。然而，PA的電流消耗的動態(tài)行為主要由瞬時RF輸出功率特點決定，不能輕易降低。這經(jīng)常導致RF輸出幅度的快速變化會引起的高帶寬電流“尖刺”和“咔嚓”噪聲。評論 (0)