理解包络跟踪功率放大器及其特性

图9 :相同硬件可以同时用于功放器件级的特性确定，以及功放系统性能的直接验证，方法是使用一个预定义的成形表，捕捉AM/AM响应 (a) 以及AM/PM响应 (b)。

提高效率

对典型的高峰均功率比信号统计表明，包络跟踪功率放大器通常大部分时间是工作在相对较低的电源电压下，仅偶尔在大功率峰值上有短时高压。因此，优化放大器的匹配，从而获得在目标峰均功率比信号下的最佳效率，就好于简单地在峰值功率和最大电源电压下获得最佳效率的设计，后者是对固定电源功放的做法。设计者可以改变放大器的匹配，围绕着信号概率密度函数的峰值来提高效率，虽然这样会略微损失峰值功率效率，如下式所示（图10）：

图10 :设计者可以通过改变放大器的匹配，围绕信号概念密度函数的峰值而提高效率，即使这样做会付出少许峰值功率效率的代价。

为了彻底优化一个包络跟踪功放的效率，可以扩展器件的特性，使之包含随输入功率与电源电压而扫描负载阻抗，可采用基本方法或谐波负载拉移方法。这种特性确定产生了大量的数据，而Matlab这类工具可以对这些数据做自动化分析，预测出当运行在某组包络跟踪参数下时的平均效率。使用这种特性确定方法时，可以预测出放大器工作在包络跟踪模式时，其平均效率随成形函数、输出电压摆幅、最大功率回退，以及波形统计等的变化（图11）。

图11: 当工作在包络跟踪模式时，可以预测放大器平均效率针对成形函数、输出电压摆幅、最大功率回退，以及波形统计等方面的变化 (a)；另外还显示了峰值输出功率 (b)。

参数变动的敏感度

你可能会认为，包络跟踪功放在各种温度上的性能要弱于固定电源电压功放。但实际情况恰好相反。包络功放的性能较固定电源功放对电源电压特性的变化更敏感，且大于对推动功放的RF链增益变化的敏感度。因为较RF增益的变动，你能更好地控制各种温度上的电源电压特性，因此极端温度变化情况下，线性度几乎没有什么变化（图12）。

图12: 由于能够更好地控制在各种温度上的电源电压特性，优于RF增益的变化，因此在极端温度变化情况下，线性度几乎没有什么改变。

在一个手持环境下，功放会因为邻近物体的反射，而获得不可控的负载阻抗，导致功放必须工作在VSWR（电压驻波比）高达3:1的负载失配状态。包络跟踪功放的自线性化原理亦适用于高VSWR情况，它可以获得相当好的邻道功率比，以及误差矢量幅度性能，优于采用固定电源电压的放大器（图13）。

图13 :包络跟踪功率放大器的自线性化原理亦适用于高VSWR情况，这样就可以得到相当好的邻道功率比以及误差矢量幅度性能，优于固定电源模式下的放大器。

运行在包络跟踪模式下的功率放大器有系统效率的好处，这是尽人皆知的。但它还有其它可用的系统优点，如增加了输出功率，改善了对失配负载的运行，以及对温度变化不敏感等。与固定电源电压放大器相比，包络跟踪功率放大器需要收集多得多的数据，才能预测出其性能，并需要使用一个能够扫描电源电压和输入功率的测试环境。关键是成形表的定义，它定义了电源电压与RF功率之间的关系。一旦确定了成形函数，就可以使用适当的系统特性平台，直接测出效率和线性度。

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