在过去十年中，用于无线通信的ET(Envelope Tracking)技术已经成为提高RF PA效率和降低由于作为热量消散的能量浪费所引起的冷却系统需求的有效方法。由于ET PA已成为现代无线发射器中新兴但关键的子系统，因此通过适当的实验测量方法评估其关键参数（如功率，带宽，线性度和效率）以了解其真实行为和特征非常重要。如前所述，ET PA不再是一个“独立的”RF系统，涉及包络生成和处理，电源调制器和必要的线性化方案。因此，在本文中，通过对各种功能块的测量分类来组织内容。最后，将介绍所有功能集成的整个ET PA的测量方法，以便从系统的角度清楚地了解测试方法。因此，本章将介绍ET PA测量的基本原理，利用从实验中收集的数据来确定关键的ET参数。基于这些参数，提出并分析了几种可以满足ET测量的挑战性要求的测量设置。

动机和介绍

ET通过动态电源电压替换固定直流电源来提高RF PA的效率，该电源电压紧密跟踪RF包络形状。虽然ET比传统的固定直流电源具有相当大的功率节省和出色的散热性能，但它不仅对ET PA设计提出了挑战，而且还带来了测量方法上的困难。 PA特性的复杂性不断增加，因为ET系统中的PA器件目前是一个三端口器件，电源偏置充当高带宽控制输入。与传统的固定直流电源PA相比，它涉及许多复杂的测量技术，以正确表征和优化ET PA的性能，从而实现ET技术实现的全部效率增益。测量解决方案需要解决最关键的测量挑战，并且基于测量结果，使其成为一个相当引人注目的ET PA解决方案。因此，我们本次探讨的范围主要集中在如何构建测试平台，我们可以在其中进行ET PA设计所需的大多数测量项目。

ET测试注意事项

当采用传统的固定直流电源时，浪费了大量的电能，使得ET能力对新兴4G LTE-A及其以后通信系统中的PA设计至关重要。虽然它有望显着提高RF PA的效率，但转换当前的测量和表征设置以适应ET系统的要求是一项艰巨而昂贵的工作。功率电平，调制信号，频率和严格的线性度要求的组合在ET测试系统的以下四个方面中产生了主要的测量挑战。首先，对于包络生成和处理，包络信号生成的模拟部分需要对其质量进行特别精细的评估，以保证整个ET系统的性能。它应被视为与传统RF PA设计不同的另一个重要输入。其次，高PAPR信号，高峰值漏极电压和电流要求需要新的电源调制器测量，并需要仔细关注调制器测量方面的电源调制器到PA接口处的特性要求。第三，应在ET操作下支持的RF PA进行复杂的激励性测量。对ET评估以了解其真实行为通常需要对通过动态供电电压的调制信号的关键参数进行测量。最后，对于线性化处理，线性要求迫使使用新颖且更复杂的校正算法，并且高信号带宽需要高度的定时精度。因此，在开发阶段，在测试台中生成完全同步的RF和包络波形的解决方案是ET PA测量的必要条件。

调制信号测量

调制信号生成是ET测量和时序分析的重要过程。众所周知，调制信号源的特性使ET设计人员能够以更高的洞察力和信心来测量物理层的实现。实际上，有几种方法可以产生用于测量目的的调制信号。既包括内部设计的位（bit）文件下载也包括适用于ET测试台的商用信号生成软件。然而，选择的最重要的一点是它是否能够利用基于特定标准I-Q信号的包络波形来定义和优化RF PA的测量激励源信号。此外，必须通过皮秒级分辨率（picosecond resolution）以及实时自适应调整来实现包络和I-Q信号之间的关键时序对准。最后，信号时序通常可以在测试期间的周期性回放下使用，但需要满足针对EVM和模块化误差测量的解调数据长度要求。

图7.1

图7.1 ET系统测量的调制信号生成方案的框图示意图，ET PA等效为三端口DUT。

如图7.1所示，调制信号源的产生分别包括RF信号和包络信号，其波形均来自相同的基带I-Q波形。然而，在其他实际的包络生成变量中，包络信号可以从基带I-Q信号或者从RF信号的RF包络检测器产生中导出。在包络信号路径中，在通过（3.8）的包络幅度变换和乘法器的增益缩放之后，在包络波形生成之前应用包络整形函数。然后可以将包络波形片直接下载到任意波形发生器（AWG）中。最后，包络的输出模拟波形被注入具有特定电接口（例如，MIPI eTrak）要求的电源调制器中。数字调制的RF信号通过I-Q格式的基带直接通过上变频到RF频带的方式来产生，并在可选的CFR和预失真（predistortion）处理之后用作ET PA系统的另一个输入。然而，最大采样率可能远远超过典型采样率，如果考虑到预失真（predistortion）线性化方案，则会发生这种情况，因为预失真边带需要来自基带处理的更多的带宽。如上所述，信号是样本的重复序列。然而，每个片段信号可以被配置为具有变化的数据速率到各种设置中，因为诸如4G LTE-A下行链路的信号可以针对不同的应用场景可高度重新配置。在这一点上，商业信号生成软件更加强大，可以将测量条件标准化为一组多个可以测试的模型，每个测试模型都用于不同的一致性测试。此外，测量信号源中使用的样本数应该要足够大，以保证与真实的实时调制信号之间的相似性。例如，对于典型的LTE下行链路20MHz测试信号，波形数据的序列长度可以设置为30,720个样本的倍数，等于大约10ms或者一帧的倍数。而且，总的采样点可以相应地通过过采样比例（oversampling ratio）来缩放。利用更大的过采样比率可以产生被更完全滤波的镜像，但通过增加点数也会消耗更多的仪器波形存储空间。到目前为止，用于测量的信号生成还没有完全完成，因为需要对包络和RF信号进行实时的定时对准校准，对准的精确可以强制要求为皮秒分辨率。因此，RF信号发生器应负责完整的ET控制，包括具有最佳可重复性的定时对准。

由于PA的时间平均效率是PAPR的强函数，因此需要投入大量工作来降低调制信号的PAPR，同时在包络生成处理之前保持可接受的线性度，如图7.1所示。然而，CFR算法可能导致对原始基带信号带来明显的带限失真，以降低信号的峰值幅度水平。

CFR处理预计会降低线性，通常最明显的是会导致EVM增加。因此，需要在降低PAPR与保持可接受的线性要求之间进行折中。需要权衡线性和CFR以找到维持整体系统性能的中间路径。例如，LTE 20-MHz下行链路基带信号的PAPR通常从原始10dB消减到了7dB，以通过一系列权衡实现平衡的优点。在ACPR几乎没有增加且EVM增加小于5％的PAPR消减被认为是可接受的，因为PAPR的降低通常允许增加平均功率和效率。在某些情况下，PAPR降低2?3 dB会导致直流功耗降低50％。因为某个PAPR的EVM根据所使用的CFR算法（及其实现）而变化，所以CFR对EVM测量对发射机线性性能的影响应该可以忽略。因此，增加的EVM（EVM的贡献）被定义为在发射机输出处测量的EVM与期望信号的EVM之间的差异，其可用于指示由相关ET系统处理引起的调制信号的质量劣化。降低PAPR的能力在很大程度上取决于处理算法的类型。

如前所述，对于20 MHz LTE-A波形，生成的包络波形通常应具有至少60 MHz的带宽。此外，在电源调制器上应用宽带预失真（ wideband predistortion ）的情况下，漏极/集电极电源电压波形的带宽要求通常比实际RF信道信号的带宽高五倍或者更多。不幸的是，任意波形发生器（AWG）难以提供如此宽带宽的信号，但它必须具有出色的时间分辨率。 包括电压的另一个挑战是任意波形发生器（AWG）无法提供足够的电流直接为RF PA供电，而仪表电源无法提供ET所需的带宽。该问题的解决方案是使用由直流电源和来自AWG的包络信号驱动的电源调制器来驱动PA。

关于调制信号源的另一个重要事项是诸如功率分布直方图和互补累积分布函数（CCDF）之类的统计数据。这些将通过设置不同的数字调制选项（例如映射类型，多载波和带宽）而发生变化，这可能会导致PAPR的变化。因此，这对熟悉使用不同设置的不同调制信号下ET如何工作肯定是有帮助的。

本搜索号后面会陆续讲解介绍动态电源和包络跟踪射频发射机系统的基本结构以及工作行为和原理，敬请关注。

(完)