摘要

在手持設備中給射頻功放供電一直是一個比較難做的設計，因為一方面需要提高射頻功放的工作效率用來延長電池的工作時間，另一方面又不能在提高工作效率的同時降低功放的工作性能，所以必須為其提供一個滿足要求的高效直流電源。常規的方式是將功放的電源端與電池直接連接供電，但是這種工作模式會使得功放的工作效率很低，不能滿足高效低功耗要求。德州儀器公司推出的SuPA（Supply for Power Amplifier）系列的DC-DC 產品從工作機理上做了創新，采用平均功率跟蹤（Average Power Track）技術和包絡跟蹤技術（Envelop Tracking）優化了射頻功放工作時功率消耗，從而提高了功放的工作效率，延長了電池的工作時間。本文著重闡述平均功率跟蹤技術的工作原理和SuPA 的應用設計，從而方便設計工程師能夠快速地理解和應用此項技術，實現高效的功放電源設計。

1、簡介

當前越來越多的手持設備要求滿足盡可能長的工作時間，常用的方式是：一方面，優化系統軟件，將不用的軟件關掉以節省更多的電能，用來延長電池的工作時間，這在優化應用處理器的功率消耗非常有效；另一方面，優化系統的硬件設計，采用低功耗、高效率的電源管理單元，這在優化射頻單元和應用處理器單元的功率消耗非常有效，SuPA 是專業用于射頻單元里驅動功放的電源，除了繼承DC-DC 的高的工作效率的優點以外，它還采取了平均功率跟蹤技術（APT）用以配合射頻功放工作時不同功率對電壓的需求，動態調整輸出電壓給功放供電，從而滿足高效的工作效率。

2、什么是包絡跟蹤技術（Envelop Tracking）

簡而言之，就是在功放的工作電壓與輸入的射頻信號之間建立聯系使之實時互相跟隨，從而提高功放的工作效率的技術，按照理論計算，相對直接使用電池的供電方式，它可以幫助系統節省65%的功耗，SuPA 的新一代產品將會支持此模式。它的基本原理是：射頻處理單元和基帶處理單元根據射頻信號、功率等級和功放的自身特性參數（可以使用功放的查詢表Look Up Table 或者又被稱為調理表Shaping Table）計算出包絡信號（Envelop signal），同時射頻、基帶單元中的差分DAC 會提供一個模擬參考信號，ET 電源（ETPS）會將包絡信號放大，然后送往PA，于此同時PA 會將RF 信號放大，使得RF 信號和PA 的工作電壓跟隨，最后功放將放大后的信號送給雙工器，雙工器會把帶寬以外的信號衰減掉，同時將有用的信號凸顯出來。圖1、圖2、圖3 描述這個過程中的信號調理過程。

圖1、包絡信號系統簡圖

圖2、被包絡跟蹤電源（ETPS）放大后的信號圖PA_GAIN

圖3、包絡跟蹤電源（ETPS）輸出的電壓信號與射頻信號包絡跟蹤圖

3、什么是平均功率跟蹤技術（Average Power Track）

這種方式又稱為自適應電壓調節方式（Adaptive Supply），它是根據功放的預先輸出功率、結合功放的自身參數（可以使用功放的參數查詢表Look-Up-Table）來自動調整功放的工作電壓的技術，按照理論計算，相對于電池直接供電模式，它可以幫助系統節省40%的電能。相對ET 方式，APT 使用和設計起來更加簡單和方便，SuPA 當前產品主要支持這種模式。

圖4、平均功率跟蹤（APT）模式，能量消耗區域，紅色部分為消耗區

圖5、直接電池供電模式，能量消耗區域，紅色部分為消耗區