高通降低射频功耗的秘密全在这里—包络追踪

高通在射频方面关于生成包络追踪电源电压的方法，能够动态调整功率放大器的供电电流，从而自适应调整系统的功耗，提高终端的续航性能。

高通公司在基带芯片领域具有强大的技术实力，与此同时，高通也积极将自身优势扩展至射频前端市场。在并购了RF360公司后，高通逐步成长为一家能够提供从5G手机基带芯片到5G射频端到端解决方案的厂商，并提供了全球首款5G包络追踪解决方案。

目前无线通信网络被广泛部署以提供各种通信服务，如电话、视频、数据等。为了信号在无线信道中的传输距离，需要将基带信号转换到射频端（RF），并利用射频放大器提高发送信号或接收信号的功率。然而对于用户来说，终端的续航能力也是一个重要指标，因此需要使用包络跟踪技术来降低RF系统中的功耗。包络跟踪可以让功放的供电电压随输入信号的包络变化，从而改善射频功率放大器的能效，实现自适应功率放大。

随着5G中通信频率与带宽的增加，射频系统的复杂性也大大增强，因此需要包络跟踪技术提供更低的电流消耗与更出色的线性功率。基于这一背景，高通公司于2017年7月7日申请了一项名为“具有在升压电源和电池电源之间进行选的包络追踪”的发明专利（申请号：201780046284.X），申请人为高通股份有限公司，此专利中提出了一种包络追踪电源。 

图1 包络追踪放大系统

图1是专利中提出的包络追踪放大系统核心示意图，包括功率放大器316、上变换器404、包络检测器406和包络追踪电源410。其中输入信号412可以表示同相(I)或正交相位(Q)信号，并作为上变换器404的输入，变换器输出的射频信号经过放大器PA进行功率放大。为进行包络追踪，包络检测器406也检测输入信号412并生成包络信号416，包络追踪电源410利用包络信号作为反馈，调整放大器的供电电源电压，从而动态控制系统中射频功率放大器的输出功率，实现输出功率的动态调整。

图2 包络追踪电源示意图

包络追踪系统的核心部件为包络追踪电源，结构如图2所示。包络追踪电源中的线性调节器502用于生成包络追踪电压Vamp，调节器504通过推挽输出，向放大器提供大输入电流，保证输出功率，同时504作为开关电源还可以为502提供电源电压。二者共同通过电流定律Iamp＝Iload-Iind为放大器提供动态电流。

除动态追踪降低功耗之外，该专利中提出的技术还能提高包络追踪电源410的效率。比如调节器504的功率损耗是其电源电压与输出(Vamp)之差的函数，当Vbat大于Vamp时，通过向调节器504提供较低的电压Vbat，可减少调节器504的功率损耗，从而提高包络追踪的电源效率。当Vamp超过Vbat时可以提供更高的电压，调节器继续向电源节点420提供电流Iind，从而提高系统能效。

以上就是高通在射频方面关于生成包络追踪电源电压的方法，能够动态调整功率放大器的供电电流，从而自适应调整系统的功耗，提高终端的续航性能。