利用SuPA给手持设备射频功率放大器供电

概述：
在手持设备中给射频功 放供电一直是一个比较难做的设计，因为一方面需要提高射频功放的工作效率用来延长电池的工作时间，另一方面又不能在提高工作效率的同时降低功放的工作性 能，所以必须为其提供一个满足要求的高效直流电源。常规的方式是将功放的电源端与电池直接连接供电，但是这种工作模式会使得功放的工作效率变得很低，不能 满足高效低功耗要求。德州仪器公 司推出的SuPA(Supply for Power Amplifier)系列的DC/DC产品从工作机理上做了创新，采用平均功率跟踪(Average Power Track)技术和包络跟踪技术(Envelop Tracking)优化了射频功放工作时功率消耗，从而提高了功放的工作效率，延长了电池的工作时间。本文着重阐述平均功率跟踪技术的工作原理和SuPA 的应用设计，从而方便设计工程师能够快速地理解和应用此项技术，实现高效的功放电源设计。

射频功放的发展趋势和特点
随着数据业务的不断增加，目前已经由2G向3G和4G转移，所以要求功放承担更多的任务，因此要求功放具有更多工作模式和频率带宽满足不同地区的制式，同 时还要满足更高的工作效率从而保持电池的长时间续航能力，因此为了满足这种要求，使用ET模式或者APT模式的射频电源就逐步成为趋势。
包络跟踪技术(Envelop Tracking)及平均功率跟踪技术(Average Power Track)

1. 包络跟踪技术
简而言之，就是在功放的工作电压与 输入的射频信号之间建立联系使之实时互相跟随，从而提高功放的工作效率的技术，按照理论计算，相对直接使用电池的供电方式，它可以帮助系统节省65%的功 耗，SuPA的新一代产品将会支持此模式。它的基本原理是：射频处理单元和基带处理单元根据射频信号、功率等级和功放的自身特性参数计算出包络信号 (Envelop signal)，同时射频、基带单元中的差分DAC会提供一个模拟参考信号，ET电源(ETPS)会将包络信号放大，然后送往PA，于此同时PA会将RF信号放大，使得RF信号和PA的工作电压跟随，最后功放将放大后的信号送给双工器，双工器会把带宽以外的信号衰减掉，同时将有用的信号凸显出来。

2. 平均功率跟踪技术
这种方式又称为自适应电压调节方式(Adaptive Supply)，它是根据功放的预先输出功率、结合功放的自身参数来自动调整功放的工作电压的技术，按照理论计算，相对于电池直接供电模式，它可以帮助系 统节省40%的电能。相对ET方式，APT使用和设计起来更加简单和方便，SuPA当前产品主要支持这种模式。

图1：平均功率跟踪(APT)模式，能量消耗区域，红色部分为消耗区
（详细内容请阅读PDF文档）