當今的移動電話用戶希望獲得能夠與靜止狀態(tài)下相媲美的移動頻帶寬度�；趙cdma的3g網(wǎng)絡以及wimax等其他最新無線技術能夠為移動通信用戶提供這樣的高帶寬連接，但這些新系統(tǒng)都存在一個最主要的缺點,即通過大量使用復合調(diào)制系統(tǒng)實現(xiàn)頻譜效率的優(yōu)化的同時，會導致基站中功率放大器(pa)的能效大幅度降低，這種情況對整個系統(tǒng)的功耗來說影響很大。

　　對于整個無線技術產(chǎn)業(yè)，高功耗是建設3g電信基礎設施需要面臨的主要問題,不僅因為能源費用不斷上漲，而是pa的熱耗散對于發(fā)展更小、更輕、更廉價的基站來說是一種阻礙。此外,建設大規(guī)模高功耗基站所帶來的環(huán)境問題也需要重點關注。例如, vodafone等運營商已經(jīng)開始對其oem提出能效方面的要求，以便為其減少能源成本與環(huán)境影響的方針提供支持。

　　效率

　　峰值因數(shù)決定了pa的效率或峰值平均功率比(papr)。在wcdma系統(tǒng)中，pa的工作能耗遠低于最大功率，它的峰值因數(shù)大約為6.5db至7.0db。在ofdm系統(tǒng)中，如3gpp長期演進(lte)與wimax為提高譜效率，使用了更高的峰值因數(shù)(大約9.0db至9.5db)，這會直接導致pa的效率下降。

　　然而，我們有可能通過改變基站的構架有效改善pa的效率與整個網(wǎng)絡的能量效率。有一種名為包絡線追蹤( et)的方法，使pa的偏壓動態(tài)變化，以保證輸出功率晶體三極管始終工作于它們的最佳工作曲線，這對提高3g與wimax的能量效率起到了至關重要的作用，甚至對于dvb發(fā)射機也能從容應對。

　　傳統(tǒng)放大器的主輸出放大級在恒定的漏電壓下工作，并且只在接近于偏壓值時生效。et放大器在運行中能夠在所有包絡等級下接近偏壓值，因此它總能在最大效率位置處運行。盡管et的工作原理已經(jīng)很明確了，但對其關鍵性能的分析難于實現(xiàn)，因此至今為止它仍未商業(yè)化。其關鍵性能主要包括精度、頻帶寬度(支持多載波)、穩(wěn)定性、符合偽信號與噪聲標準、調(diào)節(jié)器效率。

　　nujira公司首創(chuàng)的高精度跟蹤技術(hat)實現(xiàn)了et的商業(yè)化，此技術中加入了供電電壓調(diào)節(jié)器與pa中的dsp驅(qū)動軟件，其中調(diào)節(jié)器的啟用非常關鍵，它包含了很多具有挑戰(zhàn)性的設計問題，使nujira公司不得不花費5年來的大部分時間去解決這些問題。

　　事實證明，在wcdma與ofdm系統(tǒng)中使用hat技術可提高線性放大器中pa的效率，在ofdm系統(tǒng)中，hat是唯一可實現(xiàn)pa高效率(15%左右至50%以上)的技術。它不僅降低了功耗，而且在減小了pa體積的同時還增加了其可靠性。

　　圖1為沒有hat調(diào)節(jié)器的pa構架，圖2為帶有hat調(diào)節(jié)器的pa構架，pa構架中是否存在hat調(diào)節(jié)器對供電電壓進行動態(tài)調(diào)節(jié)，會對功率損耗產(chǎn)生影響，圖3與圖4為這兩種情況下功率損耗的比較。對于現(xiàn)有的pa來說，想在其中加入hat調(diào)節(jié)器，就必須添加調(diào)節(jié)器和與之相關的驅(qū)動軟件，這需要對pa進行一些微小改動，以獲得最佳的匹配度與性能。對調(diào)節(jié)器來說，它的運行狀況至關重要，并且還帶來了一些具有挑戰(zhàn)性的設計問題，例如調(diào)節(jié)器本身的效率必須非常高，并且能夠精確跟蹤信號的包絡，以便保持特定的偽信號與噪聲標準。

　　如果pa設計者想在放大器設計中采用hat，則需要在pa設計師者與nujira設計小組之間建立一種緊密的合作關系，其中nujira設計小組可以為pa設計工程師提供鑒定平臺(圖５)與參考設計，當然還能提供一定的技術支持。

　　優(yōu)勢

　　hat技術可用于所有的頻帶或調(diào)制方案，能在高papr之下最大限度地改善效率。除此之外還有其他一些方法，它們雖然也可改善效率，卻只能覆蓋一個相對較窄的頻帶，相比之下，hat技術同樣適用于寬帶pa。當然此技術也適用于所有主要的射頻器件技術與半導體材料，并且可在不同種類的pa中發(fā)揮同樣的作用，例如砷化鎵fet、砷化鎵hbt、硅ldmos或gan器件。

　　我們可以在許多方面利用hat的優(yōu)勢，例如使用帶有hat的pa可用于實現(xiàn)更大的射頻功率輸出，即一個40w放大器的重量和占用空間僅與一個普通15w的pa相同。換句話說，在射頻功率輸出相同的情況下，pa可以做到更小更輕，這對于遠程射頻單元與減小基極總尺寸來說非常有用。多個放大器集成適于多載波應用，擁有三路載波放大能力，并且其尺寸與功率耗損與常規(guī)設計中單載波放大器無異。

　　改善pa效率，對于基站乃至整個網(wǎng)絡的總能量效率來說具有重要的意義。在很多情況下，高效率的pa可減少熱損耗，消除基站對冷卻風扇或空調(diào)系統(tǒng)的依賴，從而大大簡化了基站的設計。盡管，安裝hat調(diào)節(jié)器并在dsp上安裝驅(qū)動裝置控制軟件的成本要大于卸載掉冷卻器件所節(jié)省下來的費用,改善pa效率仍然具有兩個優(yōu)點：降低運行費用(通過降