理解包络跟踪功率放大器及其特性

图5 :采用成形表对功放做线性化时，系统的折衷是在线性度有相当改善情况，损失了效率。线性区与压缩区之间的平滑转换结果是较低的带宽。见图1、4和6。

图6 :选择一个有最佳效率的成形表，可能使功放AM/AM非线性。

在设计一个固定电源的线性功放时，必须将大部分精力用于在最大输出功率处获得适当的线性特性。很多因素都对线性度有影响，包括基本的技术特性、偏置，以及RF匹配等，而设计者的职责是在效率与线性度之间获得最佳的折衷。但对于一个包络跟踪功率放大器，压缩区的线性度不再是一个自主的功放参数。放大器在小功率低电区仍然必须是线性的。但在较大功率上，不存在AM线性度约束，开发人员可以在设计功放时获得最佳的包络跟踪效率，而不必顾虑AM线性度。与AM失真不同，包络成形表并不直接控制相位失真。不过，很多功放工作在包络跟踪模式时，都表现出PM失真的下降。

这种自线性化的结果是，你可以用一个包络跟踪系统，在信号峰值时做更多的压缩，高于固定电源的放大器，从而在给定的线性度下增加了输出功率。图7是针对一个工作在固定电源和包络跟踪模式下的放大器，分别测得的邻道泄漏比与误差矢量幅度性能。在此例中，?40-dBc邻道泄漏比时，采用包络跟踪模式的放大器输出功率要比固定电源模式高2 dB。

图7 :在-40 dBc邻道泄漏比时，包络跟踪放大器的输出功率要比固定电源模式放大器高2 dB (a)。亦显示了误差矢量幅度性能 (b)。

确定特性的技术

如果没有先定义好的成形表，就不可能测量包络跟踪功放的独立性能。这种定义需要在电源电压和输入功率的全程区间上，测量功放的基本特性，包括输出功率、效率、增益和相位。理论上说，这种特性确定过程可以用一台连续波网络分析仪和一台可调直流电源，但由于有热效应、区间误差以及相位测量时的漂移，得到的结果通常并不好。另外这种方法还太慢，不能采用负载拉移（load-pull）技术。一种替代方案是采用标准自动化测试设备，做脉冲特性测量。这种方法无需使用大带宽、低阻抗电源，并足够的快，可以采用拉移负载的方法。不过该方案很难做精确的相位测量。第三种方法是用真实的波形，并改变成形表，从而能够测量输入功率和供电电压的全部组合。这种方法需要一个电源调压器，但速度快，能够获取精确的相位信息，并且还可以确定存储效应的特性（图8）。

图8: 使用有包络跟踪电源调压器的自动化测试测量配置，可以在动态电源调节情况下，针对所有输入功率与电源电压组合，精确地捕捉和测量功率放大器的即时效率、增益和相位。

采用一个基本的包络跟踪功放特性，就可以建立一个功率放大器的准静态数据模型。这个模型可以有输出功率、相位，以及效率作为输出，而输入功率和电源电压作为输入。一旦定义了成形表，就可以用此模型，预测放大器的性能参数，如对标准测试波形的邻道功率比、误差矢量幅度，以及效率。

同样的硬件还可以用于确定功放的器件级特性，以及用已定义成形表对功放系统性能做直接验证（图9）。对于较大带宽的波形，放大器的存储效应可能是非线性的一个主要来源。功放的输出参数（包括AM、PM和效率）现在都取决于时间（即信号的历史），还有即时输入功率与电源电压。存储效应在放大器特性中体现为扩展了AM/AM与AM/PM特性，可以源于输入或输出偏置电路中的电子时间常数，与局部片芯加热相关的热时间常数，或对某种技术的电荷存储效应。

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